1. Природний водний резервуар (озеро)
2. Наземні споруди
3. Поверхня ґрунту
4. Заглиблені споруди
5. Воронка утворена осіданням ґрунту
Підземними ядерними вибухами називають вибухи, для ко-торих середовищем, навколишнього зону реакції, є грунт.
В результаті дії рентгенівського випромінювання на ок-ружа зону реакції грунт його вузький сферичний шар сильно прогрівається і перетворюється на розпечений газ, випромі-чення цього шару перетворює в розпечений газ наступного тонкий шар грунту і т. Д
Таким чином, в грунті в результаті його пошарового про-Гревьє з'являється розпечений розмір. Процес розширення цього розміру в невозмущенном грунті іменується теплової хвилею в грунті.
Усередині розпеченого розміру внаслідок величезних градієнтів тиску на його кордоні з'являються механічні возму-щення. У міру зростання цього розміру і зменшення тим-ператури середовища в ньому швидкість поширення теплової віл-ни зменшується швидше, ніж швидкість поширення хутра-нічних збурень. Починаючи з певного моменту часу, швидкість поширення механічних збурень на-чина перевершувати швидкість теплової хвилі і в навколишньому розпеченому обсязі грунту відбувається стрибкоподібне увели-чення тиску, щільності, температури і швидкості його дві-вання до максимальних значень. Процес поширення цих збурень іменується ударною хвилею в грунті.
На відміну від вибуху в повітрі при ядерному вибуху в грун-ті ударна хвиля існує тільки в самій ближній зоні.
Зі збільшенням відстані від центру вибуху збільшення давши-лення та інших збурень в грунті до найбільших зна-ний стає все більш плавним. Процес поширення плавно збільшуються тиску та інших збурень в грунті до їх максимальних значень називається хвилею сжа-ку.
Отже, на початковій стадії розвитку підземного ядерного вибуху в грунті з'являються і поширюються теплова хвиля, ударна хвиля та хвиля стисла. В результаті їх воздейст-вия на навколишнє зону реакції грунтову середу в довкіл-ності вибуху з'являються механічні коливання, звані сейсмовзривние хвилями, які поширюються Наболее-шие відстані.
Процеси розвитку підземного ядерного вибуху залежать від глибини закладення заряду в грунті.
Якщо підземний ядерний вибух відбувається на великій глибині, розширення знаходяться в маленькому обсязі під високим тиском розпечених газів і товарів, утворивши-шихся в результаті термічних перетворень грунту, призводить до виникнення вибуховою порожнини, зон механічного руйнуючої-ня грунту, тріщин, пластичних деформацій і механічного -скіх коливань грунту.
Для більшості ґрунтових середовищ вибухова порожнина не стійка: відбувається обвалення покрівлі та вона заповнюється об-ломками породи.
При підземному ядерному вибуху на великій глибині прони-розкаювана радіація і газовий згусток повністю поглинаються грунтом, радіоактивні продукти вибуху залишаються в порожнині і в товщі зруйнованої породи.
Підземні ядерні вибухи, при яких не відбувається розкриття грунтового купола і відсутній прямий вихід про-дуктів вибуху з його порожнини в атмосферу, іменуються камуфлетного. Мала глибина, починаючи з якої не спостерігається викид грунту, залежить від потужності вибуху і виду грунту. Орієнтовно вона становить м.
Вражаючими факторами камуфлетного ядерного вибуху є: сейсмовзривние хвилі і місцеву дію на грунт (порожнину і зони руйнування грунту, залишкові деформації в грунті, спучування, відколи і просідання грунту).
Якщо вибух відбувається на невеликій глибині, спочатку відбуваються ті ж процеси, що і при вибуху на великій глибині. Потім в результаті розширення вибуховий порожнини на поверхні землі виростає грунтовий купол, який тут же розкривається. Через розкрився купол з порожнини вириваючи-ються газоподібні продукти, внаслідок чого в повітрі обра-ся повітряна ударна хвиля і скупчення вибуху. Вирвали-ся назовні гази піднімають з собою в атмосферу величезну ко-личество грунту. У грунті з'являється воронка, навколо неї-навал грунту; з'являються пилові освіти. Спільно з га-зами і грунтом в атмосферу викидаються радіоактивні продукти, які, змішавшись з частинками пилу, в після-дме випадають і створюють потужне радіоактивне заражені-ня місцевості і повітря.
Підземні ядерні вибухи, при яких відбувається рас-криті купола і прорив газоподібних товарів назовні з викидом в атмосферу грунту, називаються вибухами з викидом грунту. Відмінною особливістю таких вибухів є-ється освіту воронки в грунті і навала грунту навколо воронки.
Вражаючими факторами підземного ядерного вибуху з викидом грунту є: сейсмовзривние хвилі, місцеву дію вибуху (воронка, зони руйнування, спучування і на-вал грунту, каменепад), потужного радіоактивного зараження ме-стності і атмосфери, скупчення вибуху, пилові освіти.
Проникаюча радіація і газовий згусток при підземному ядерному вибуху на невеликій глибині фактично повністю поглинаються грунтом.
Основними вражаючими факторами підземного ядерного вибуху є: сёйсмовзривние хвилі, місцеву дію вибуху на грунт і радіоактивне зараження місцевості (при вибуху з викидом грунту).
Джерелом сейсмовзривних хвиль при підземному вибуху є передача енергії грунту безпосередньо в центрі вибуху. При цьому в грунті з'являється хвиля стиснення.
Хвиля стиснення-основний вражаючий фактор підземного ядерного вибуху, що визначає його дію на котлованні і підземні споруди; вона більш інтенсивна, ніж епіцентральная хвиля при наземному вибуху.
Параметрами сейсмовзривних хвиль, які характеризують-ють їх нищівну силу на заданій відстані від епіцентру вибуху, є: тиск (напруга), зміщення, швидкість зміщення і прискорення (перевантаження) грунту.
Під час вибуху з викидом грунту в районі епіцентру з'являється воронка. Близько 30-50% піднятого вибухом грунту падає назад у воронку, зменшуючи її глибину до так називає-мій видимої глибини воронки; інша частина грунту падає за межами воронки і утворює зону навала, яка через сильної радіоактивності і розпушеності грунту може ока-тися непрохідною для військ. Ширина зони навала склад-ляет два-три радіуса воронки, а найбільша висота гріб-ня навалу - 0,1 радіуса воронки.
Розміри воронки при підземних ядерних вибухах визна-ляють потужністю і глибиною вибуху і видом грунту. При збільшенні глибини вибуху до м розміри воронки і розмір викинутого грунту зростають, а при подальшому заглибленні починають зменшуватися і при глибині більше м. Викид грунту не спостерігається.
При підземному вибуху з викидом грунту з'являється так-же повітряна ударна хвиля, характеристики якої зменшуються зі збільшенням глибини вибуху. Під час вибуху на глибині м і більше повітряна ударна хвиля як вражаючий фактор практичного значення не має.
Вражаюча дія сейсмовзривних хвиль на заглиблений-ні споруди обумовлюється тим, що прихід хвилі в дан-ву точку викликає різке зміщення грунту, а разом з ним і споруд. Грунт і споруди зазнають тиску і де-формації. В результаті руйнуються або пошкоджуються споруди, виводяться з ладу озброєння та обладнання з-оружений, а також знаходиться в них особовий склад навіть в тих випадках, коли самі споруди не пошкоджуються. Крім того, можуть руйнуватися наземні промислові і цивільні будівлі в результаті коливань їх підстав.
При підземних вибухи з викидом грунту відбувається потужне радіоактивне зараження місцевості.
При вибухах на глибині м значна частина. Радіоактивних речовин і величезна кількість неактивного грунту викидаються в атмосферу. Грунт, змішуючись з ра-радіоактивними речовинами, утворює радіоактивний пил. Загальна кількість такої пилу при неглибоких підземних вибухах значно більше, ніж при наземних, що обумовлює підвищення ступеня зараження місцевості при цих вибухах в порівнянні з наземними. Форма заражених ділянок в райо-ні неглибокого підземного вибуху і на сліді, характер рас-пределеніе потужностей доз випромінювання на осі сліду і уменьше-ня їх у часі такі ж, як і при наземних вибухах.
У табл. 2 І 3 для прикладу наведені значення потужно-стей доз випромінювання в районі (з навітряного боку) і на осі сліду хмари підземного ядерного вибуху на глибині м, що відповідає найбільшому радіоактивному зараженню місцевості.
У міру зростання глибини вибуху кількість радіоактивних-тивних речовин, що викидаються в атмосферу, зменшується. У зв'язку з цим зменшується і ступінь зараження місцевості. При камуфлетних вибухах зараження місцевості в районі вибуху і на сліді хмари не відбувається. При цих вибухах в епіцентрі можливий лише поступовий вихід в атмосферу радіоактивних газів (в основному радіоактивних ізотопів криптону і ксенону) через тріщини в грунті. Вихід радіоактивними-тивних газів може початися відразу, а при великій глибині через 10-20 годин після вибуху і тривати кілька діб. Радіоактивні гази можуть поширюватися в приземному шарі атмосфери на відстань до кількох сотень кілометрів від епі-центру вибуху.
Підземний ядерний вибух використовується в тих випадках, коли потрібно впливати на земні породи з метою перешкоди просуванню військам противника. Радіоактивне зараження при камуфлетном вибуху фактично відсутня, хоча можливі викиди радіоактивного газу в атмосферу через тріщини в грунті. Світлове випромінювання також практично відсутня. Таким чином основним вражаючим фактором підземного ядерного вибуху є зміна сейсмічної структури місцевості.
В епіцентрі підземного вибуху.
Інженерна геологія описує, що утворюється під землею після вибухів.
Підземний резервуар в кам'яній солі, утворений камуфлетного вибухом, являє собою сферичну порожнину, всередині і поза якою розподілені радіоактивні продукти вибуху. На основі існуючої інформації і загальних закономірностей, виявлених при розробці технології створення подібних порожнин, можна обґрунтовано очікувати такої схеми розподілу штучних радіонуклідів: основна маса радіоактивної речовини (плутоній, америцій, уран), з якого складається ядерний пристрій, знаходиться в соляній лінзі, що утворюється безпосередньо після вибуху на дні порожнини. Велика частина радіонуклідів (90-95%) зосереджена в склоподібному оплавилася, що вистилає стінки порожнини і утворює, так звану, соляну лінзу на дні порожнини. Соляна лінза представляє собою масу, що включає в себе з'єднання радіонуклідів, присутніх в ядерному пристрої та новостворених в результаті ядерного вибуху, що мають високу температуру плавлення. Таким чином, практично всі альфа-радіоактивні радіонукліди знаходяться на дні порожнини в соляній лінзі.
Але найдивніше, що в ці порожнини входили люди. І виходили звідти назад. Наводжу деякі витяги зі звітів про це, опустивши цифри, таблиці та інші подробиці, місце яким в вузько спеціальній літературі.
Семипалатинський полігон. Місця підземних випробувань
Обстеження інший штольні описано так: Детальне обстеження порожнини вибуху в штольні 504П з відбором проб проводилося співробітниками Радієвий інституту ім. В.Г.Хлопіна, полігону, ПромНІІПроекта та Інституту прикладної геофізики ім. Е.К.Федорова в 1971 і 1972 рр. Нижня частина порожнини на висоту 3 м виявилася заповненою радіоактивним монолітним темним склом з зеленуватим відливом, що нагадує обсидіан. Кульовий сегмент із застиглим розплавом був прикритий потужним шаром заваленої породи з уламками різних розмірів. У зводі порожнини простежувалися тріщини потужністю до декількох сантиметрів, заповнені розплавом породи. Велика частина видимої поверхні порожнини на висоту до 4 м від екваторіальній площині покрита розплавом, що має вигляд сталактитових напливів, тобто виразних слідів течії у вигляді застиглих потоків і бурульок. Потужність кірки скла варіювала в межах 1-20 см. Скло пузирістие, газові порожнечі орієнтовані довгою віссю в напрямку течії. Розміри газових пустот до 2 см,
Ще з отчетаКамера поховання на об'єкті «Дніпро-1» була розкрита через 3,5 року після вибуху гірської виробленням, підійшла до неї збоку. Обстеження камери поховання проводили співробітники ПромНІІПроекта, Радієвий інституту і ВНДІТФ. Детальне обстеження було проведено ще і в 1978 р
Після вибуху відбулося збільшення поперечного перерізу камери поховання. Наприклад, в забої висота покрівлі збільшилася з 4 м до 5-6 м. Внаслідок обвалення зводу основу камери поховання засипало великими уламками породи. Висота склепіння для більшої частини камери поховання склала 2,5-3,0 м. Висота навалу завалених порід у напрямку до центру вибуху зростала і на відстані 25-30 м від центру вибуху завалені породи замикалися зі склепінням. Стінки камери майже повсюдно, виключаючи зони обвалення, покриті застиглим розплавом всіляких форм перебігу, іноді з них видно численні застиглі краплі і гранули. У забої камери видно потоки розплаву, які в поєднанні зі струменями розплаву, стікає зі стінок камери, утворили потужний карниз і лавовий потік, похований під навалом завалених порід. В обох стінках на відстані 40 м і 70 м від центру вибуху нижче підстави камери виявлені дві ніші загальним обсягом 20-30 м3, заповнені на 30-40% застиглим розплавом.
Професор, доктор технічних наук Анатолій Матущенко. Його цілком можна називати "сталкером", тому що він бував в самому центрі атомного вибуху. У підземних порожнинах, які від вибухів утворилися.
Наводиться зі значітельнисмі скороченнями фрагмент інтерв'ю з ним. Тут не суха мова звітів, а вільний живе виклад вражень ....
У кабінеті Головного конструктора в Челябінську-70 я бачив чорний камінь. Він утворився в центрі вибуху ...
- Так це ми його і дістали, а потім подарували академіку Литвинову! Але колір у каменів там буває не тільки чорний. Все залежить від породи. Знаходили коричневі, сірі, темні і білі камені. Після першого "походу до вибуху" особливо довго домагатися нового дозволу на такий експеримент не довелося. Згода з Москви прийшло відразу. Це був об'єкт 504. Ми пішли. Підходимо близько. Чуємо, щось гуде. Прошу працювати обережніше, щоб не пошкодити стінку. Удар кайлом, і діра! Нахиляюся, бачу порожнину. Три роки минуло після вибуху, а там температура 40 градусів. Ліхтариком посвітив, а на стінах розплав, ніби шуба. Краса! Дивлюся, можна спуститися вниз, на саме дно. Видовище дуже вражає. Розплав на стінках був багатобарвним і дуже гострим. Гумові рукавички різалися швидко, руки у нас були в крові, і нею забарвилися крафт-мішки, в які ми збирали шматки розплаву.
- 35 мілірентген на годину. Загалом, ми зрозуміли досить глибоко всю механіку дії ядерного вибуху.
- ЧМВ-небудь дивне, незвичайне виявили?
- У штольні № 1 знайшли невелику "наварку". На стіні розплав, він сюди прорвався. Лежить обвуглена дошка і ... шматок шинелі!
- Залишив хтось, забув. Це, звичайно, непорядок, але найдивніше, що він зберігся. І знову чую шарудіння. Звідки? Чому? В мертвій тиші звуки видаємо тільки ми, але тут "чужі" шарудіння. Дивлюся, з розплаву тягнуться кварцові нитки, одна - подлинней, інша - коротше. Вони, як водорості, обвивають порожнечу. Повітря через нас колишеться, і нитки обламуються - ось і чую шарудіння. Для нас ці нитки - справжня знахідка, так як під час вибуху в них встигають "упакуватися" тугоплавкі ізотопи. Для радіохімік це скарб, справжнє багатство.
Семіпалатінск.Остаткі укриття для спостережень
Семипалатинськ. Оголовье свердловини підземного вибуху.
Перед нами була поставлена задача пробитися до "виробу", демонтувати його і вивезти або в крайньому випадку знищити на місці. А адже чотири роки минуло. Спеціальний караул охороняв цей район взимку і влітку. Натерпілися солдатики страшно, тому що обстановка була ворожа. Ну і мародерство на полігоні процвітало: розікрали все, що тільки можливо. А кажу я це до того, що, коли ми підійшли до камери, де знаходилося "виріб", витягувати його було вже неможливо, так як корпусу, де можна було б його демонтувати, були розграбовані.
Екологогов цікавить вплив вибухів на грунтові води. Тому знову повернемося до звітів. коротко:
Дослідження реакції підземних вод на дію підземного ядерного вибуху проводилося протягом тривалого часу (1983-1989 рр.) За допомогою 96 спостережних свердловин, пройдених в гірських масивах Балапан і Дегелен Семипалатинського випробувального полігона
Підземний ядерний вибух призводить до суттєвого порушення гідродинамічного режиму підземних вод.
В цілому порушення гідрорежиму підземних вод відзначається до відстаней близько 10 км при вибухах потужністю 150 кт.
вибухи більш мілкого залягання, які вносять серйозні обурення в гідрологічну систему зони, прилеглої до місця вибуху. У цьому випадку має місце спочатку здавлювання водоносних горизонтів, що призводить до прориву вод верхнього горизонту на денну поверхню, що виявляється у вигляді численних фонтанів, а потім їх осушенню в зв'язку із заповненням водою утворилася порожнини. У ряді місць після цього спостерігаються пологі депресійні воронки.
Загалом, видавлює воду, та так, що в околицях грунт просідає.