Ядерные испытания Технологии ядерных испытаний Ядерное разоружение Чернобыльская катастрофа Чернобыль как это было Тоцкие войсковые учения

Ядерное оружие - огромная угроза всему человечеству. Ученые считают, что при нескольких крупномасшабных ядерных взрывах, повлекших за собой сгорание лесных массивов, городов, огромные слоя дыма, гари поднялись бы к стратосфере, блокируя тем самым путь солнечной радиации. Это явление носит название “ядерная зима”. Зима продлится несколько лет, может даже всего пару месяцев, но за это время будет почти полностью уничтожен озоновый слой Земли. На Землю хлынут потоки ультрафиолетовых лучей. Моделирование данной ситуации показывает, что в результате взрыва мощностью в 100 Кт температура понизится в среднем у поверхности Земли на 10-20 градусов. После ядерной зимы дальнейшее естественное продолжение жизни на Земле будет очень проблематичным.

Ядерные испытания в СССР Оглавление



ГЛАВА 1

ЯДЕРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ И СОЗДАНИЕ ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ СССР


1.6   ЯДЕРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПОРАЖАЮЩИХ ФАКТОРОВ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ


ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРАЖАЮЩИХ ФАКТОРОВ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ

Создание ядерного оружия и специфика физических процессов, протекающих при ядерном (термоядерном) взрыве, определили особый характер поражающих факторов, сопровождающих его применение. Этот особый характер обусловлен качественно более высокой концентрацией энергии взрыва по сравнению с традиционными видами оружия (до ~ 106 раз на единицу массы), существенно более высокой скоростью взрывного процесса (до 103 - 104 раз), наличием проникающего излучения взрыва (в том числе гамма - и нейтронного излучений, сопровождающих взрыв), наработкой значительного количества высокоактивных, достаточно долгоживущих радионуклидов, выпадение которых может определять большие зоны территории со значительным радиационным фоном.

Высокая массовая и объемная концентрация энергии взрыва при малых временах ее выделения определяет соотношение распределения энергии взрыва между кинетической и внутренней энергией продуктов взрыва боеприпаса, с одной стороны, и энергией первичного излучения, выходящего из боеприпаса, - с другой. При взаимодействии этих видов энергии с атмосферой, окружающей заряд, в ней формируется зона, прогретая до температуры в несколько тысяч градусов, "огненный шар", излучающий заметную долю энергии взрыва в диапазоне спектральной прозрачности атмосферы, "тепловое" излучение которого является одним из основных поражающих факторов ядерного взрыва в атмосфере (воздушный, наземный, надводный взрывы). Одной из основных характеристик теплового излучения является распределение потока этой энергии на различных расстояниях, а также параметры его длительности.

Резкий перепад концентрации энергии, созданный взрывом, в слоях атмосферы, окружающих заряд, определяет перенос значительной части энергии взрыва в атмосфере в виде воздушной ударной волны. Важной характеристикой этого вида ПФЯВ является распределение максимального избыточного давления на фронте ударной волны на различных расстояниях от центра взрыва, а также импульса давления, создаваемого взрывом. Взаимодействие ударной волны с поверхностью грунта (воды) приводит к изменению ее характеристик вдоль земной поверхности.

С другой стороны, взаимодействие энергии взрыва, в том числе воздушной удар ной волны, с грунтом или водой приводит к формированию ударной волны, распространяющейся в грунте или воде, создающей сейсмическое воздействие. Важными характеристиками этого вида ПФЯВ являются как избыточное давление на фронте ударной волны, так и создаваемое смещение элементов нагруженной среды,

В условиях подземного (подводного) взрыва перенос энергии осуществляется ударной волной, которая может воздействовать на заглубленные, подводные объекты или объекты, находящиеся на поверхности.

В верхних слоях атмосферы часть энергии первичного излучения ядерного взрыва может переноситься на значительные расстояния. К характеристикам этого вида ПФЯВ относится распределение потока энергии излучения на различных расстояниях, его спектральное распределение и параметры длительности.

Процесс деления ядер сопровождается наработкой избыточных нейтронов, которые в процессе взрыва выходят за пределы боеприпаса и распространяются в окружающих слоях атмосферы. Наработка избыточных нейтронов идет и при горении термоядерного горючего. Этот вид ПФЯВ характеризуется распределением потока и энергии нейтронов в зависимости от расстояния до центра взрыва.

Процесс деления ядер и взаимодействие нейтронов взрыва с некоторыми материалами приводят к наработке гамма-излучения, сопровождающего взрыв боеприпаса. Этот вид ПФЯВ характеризуется распределением потока энергии гамма-квантов в зависимости от расстояния до центра взрыва, а также параметрами длительности. При взаимодействии гамма-излучения взрыва с атмосферой возникает ток комптоновских электронов, который может приводить к формированию электромагнитного импульса ядерного взрыва.

При наземном ядерном взрыве или ядерном взрыве с небольшим заглублением происходит образование воронки выброса грунта, в сильной степени деформирующей поверхность в районе эпицентра. Такой взрыв сопровождается выбросом в атмосферу значительных масс грунта, в основном выпадающих обратно в районе эпицентра взрыва и частично переносимых (легкие фракции) атмосферными потоками до своего осаждения на значительных расстояниях от эпицентра. Фракции выброшенного взрывом грунта содержат радионуклиды, наработанные в ядерном взрыве (в частности, продукты деления ядер), и определяют при своем выпадении радиоактивное загрязнение местности. Облако, содержащее продукты взрыва, представляет собой зону повышенной радиации в атмосфере. Такое облако формируется и при воздушном ядерном взрыве.

При надводном (подводном) взрыве происходит выброс значительных масс воды с ее последующим обрушением и формирование различных видов волн, распространяющихся вдоль поверхности. Такой взрыв также сопровождается образованием радиоактивного облака с последующим выпадением радионуклидов.



ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЯДЕРНЫХ АРСЕНАЛОВ И ПОРАЖАЮЩИЕ ФАКТОРЫ

При большом разнообразии поражающих факторов ядерного взрыва разнообразно и его воздействие на различные объекты военного и гражданского назначений, военную технику, человека, элементы среды обитания.

Следует иметь в виду, что ядерное оружие рассматривалось как оружие двойного назначения:

В первом случае речь идет об оружии, предназначенном для решения конкретных военно-тактических задач, а во втором - об оружии массового поражения, направленном на уничтожение систем жизнеобеспечения противостоящего государства (в рамках доктрины сдерживания - это гарантии ответного удара с неприемлемым для противника ущербом).

Естественно, что приоритет тех или иных задач определял выделение соответствующих поражающих факторов ядерного оружия как основных видов воздействия и требовал соответствующей оптимизации возможностей ядерного арсенала. Поскольку удельный вес указанных двух основных функций ядерного оружия изменялся со временем, то изменялась и относительная оценка роли тех или иных поражающих факторов и представлений о необходимой структуре ядерного арсенала.

Так, например, военное применение США ядерного оружия в 1945 году в Японии явилось демонстрацией оружия устрашения, способного в беспрецедентной для того времени степени разрушать крупные центры структуры государства.

В 1953 году ядерный потенциал США насчитывал 1169 боезарядов с совокупным мегатоннажем Ео=73 Мт и, по-существу, не мог определять исход возможного крупно­масштабного столкновения между СССР и США. Однако в 1957 году США уже обладали ядерным потенциалом устрашения в 5543 боезаряда с совокупным мегатоннажем Ео = 17500 Мт. Этот потенциал был достаточен для создания на территории СССР сплошной зоны разрушений общей площадью So = 1,5 млн. кв. километров и сплошной зоны пожаров общей площадью So>= 2 млн. кв. километров. Площадь радиоактивного загрязнения с уровнем внешнего облучения > 3*102 рад спустя сутки после взрыва могла существенно превысить 10 млн. кв. километров, а практически это означало, что территория СССР могла превратиться в радиоактивную пустыню.

Ядерный арсенал СССР в это время был на несколько порядков меньше и не представлял реального оружия устрашения для США как по своему объему, так и по возможностям средств доставки, а мог решать только конкретные задачи на театре военных действий или в отношении поражения ключевых объектов союзников США. Важной задачей для СССР тогда было уточнение возможных последствий массированного ядерного удара США по территории СССР, что требовало проведения конкретных исследований в ядерных испытаниях.

В это же время возникла задача по изучению возможностей, предоставляемых ядерным оружием в средствах противодействия, т. е. исследования в интересах ядерной ПВО (позднее ядерной ПРО), противокорабельных и противолодочных систем и т. д.

Очевидно, что это качественно иные задачи, чем поражение ВЭП государства, и здесь определяющую роль могут играть иные поражающие факторы.



ВОЗДЕЙСТВИЕ ПОРАЖАЮЩИХ ФАКТОРОВ ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА

Исследования характеристик поражающих факторов ядерного взрыва и их воздействий на различные объекты начались в ядерных испытаниях СССР с первого ядерного взрыва 1949 года. Уже в этом испытании исследовалось воздействие ударной волны и теплового излучения ядерного взрыва на различные образцы военной техники и гражданских сооружений, а также характеристики радиоактивного загрязнения территории как в районе, прилегающем к эпицентру взрыва, так и на значительных расстояниях (сотни километров) вдоль траектории движения радиоактивного облака взрыва. Эти исследования были продолжены в двух последующих испытаниях в 1951 году (наземный и воздушный взрывы), а также в мощном наземном взрыве 12 августа 1953 г. Уже в ходе испытаний 1949 и 1951 гг. был сделан фундаментальный вывод о радикальном уменьшении радиоактивного загрязнения территории как в эпицентре взрыва, так и на следе радиоактивного облака, при переходе от наземных ядерных взрывов к воздушным. Эти эксперименты заложили фундамент представлений о характеристиках воздействия ПФЯВ.

Работы были продолжены в 1954-1955 гг. В 1955 году в двух экспериментах 6 и 22 ноября 1955 г. впервые изучалось воздействие мощных воздушных взрывов на различные военные и гражданские объекты. В экспериментах исследовалось также воздействие ПФЯВ на большое количество подопытных животных. Масштабный характер имели работы, связанные с исследованием радиационного состояния территории и атмосферы.

В ядерных испытаниях этого периода исследовалось воздействие ядерного взрыва на траншеи и укрытия различного типа, блиндажи и огневые позиции разных видов, танки, артиллерийские орудия и установки, самолеты. В некоторых испытаниях исследовалось воздействие ядерного взрыва на элементы боевого оснащения и оборудования кораблей ВМФ. Это было связано с отсутствием возможности проведения таких работ в натурных условиях (полигон на Новой Земле еще не был создан), и исследования проводились на суше в ядерных испытаниях на Семипалатинском полигоне.

Среди исследуемых гражданских объектов можно выделить здания промышленного типа, склады и хранилища, линии электропередач, мосты, железнодорожные пути, нефтяные вышки, элементы заводских сооружений. Широко исследовалось воздействие ядерных взрывов на жилые дома различных видов, типичных для условий СССР, и убежища для населения.



ВОЙСКОВЫЕ УЧЕНИЯ И ЯДЕРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Следует отметить, что результаты исследования воздействия ядерного взрыва привели к выводу о возможности эффективных действий вооруженных сил на поле боя в условиях применения противником ядерного оружия. В этом контексте следует рассматривать и войсковые учения, проводившиеся на Тоцком полигоне МО СССР 14 сентября 1954 г., в ходе которых был произведен воздушный ядерный взрыв мощностью 40 кт. Взрыв был произведен на высоте, обеспечивающей незначительное радиоактивное загрязнение территории в эпицентре взрыва и на следе радиоактивного облака. В учениях принимало участие около 45 тысяч военнослужащих. Это были единственные масштабные войсковые учения в условиях натурного ядерного взрыва.

В то же время следует отметить, что подготовка и проведение атмосферных ядерных взрывов, в которых участвовали сотни специалистов ядерных полигонов и других войсковых частей, конечно, также являлись практической подготовкой военнослужащих к действиям в условиях военного ядерного конфликта. В этой связи следует особо подчеркнуть значительный практический опыт, полученный экипажами тяжелых бомбардировщиков, принимавшими участие в воздушных ядерных испытаниях при сбрасывании ядерного взрывного устройства в составе авиабомбы. При этом диапазон энерговыделения производимых взрывов менялся от килотонны до десятков мегатонн. В приобретении такого практического опыта ВВС СССР, по-видимому, существенно опередили ВВС США.

Другим примером практической подготовки экипажей самолетов ВВС в условиях, моделирующих военные действия, можно рассматривать многократные полеты самолетов радиационной разведки вдоль движения радиоактивного облака (в том числе и внутри облака), созданного при проведении ядерных испытаний.

Отметим, что масштабные войсковые учения в ходе ядерных испытаний проводились в период атмосферных испытаний и Соединенными Штатами. Так, в ходе двух ядерных испытаний 1946 года на атолле Бикини (операция Crossroads) с мощностью взрыва 23 кт каждый участвовало 42 тысячи военнослужащих. Один взрыв являлся воз­душным взрывом на небольшой приведенной высоте (Н=5,6 м/кт1/3), а второй - подводным взрывом на небольшой приведенной глубине (h= 1 м/кт1/3).

В течение 1951-1957 гг. на Невадском полигоне во время ядерных испытаний было проведено 8 этапов войсковых учений Desert Rock с участием в общей сложности не менее 55 тысяч военнослужащих.

Одним из известных примеров действий самолетов ВВС США по исследованию радиационной обстановки в облаках взрывов, созданных ядерными испытаниями, могут служить полеты, проводившиеся в 1956 году в ходе испытаний операции Redwing.



СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ЯДЕРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ В ИНТЕРЕСАХ ИССЛЕДОВАНИЯ ПФЯВ ДО 1963 ГОДА

В первых ядерных испытаниях задачи исследования ПФЯВ, их воздействия на различные объекты и задачи совершенствования ядерных боеприпасов, изучения процессов их работы, как правило, совмещались в одном и том же эксперименте. Впоследствии ряд ядерных испытаний стал проводиться специально в интересах исследования ПФЯВ и их воздействия. В период до 1963 года в СССР было проведено 17 подобных испытаний.

Первым таким экспериментом является опыт, проведенный 21 сентября 1955 г., представлявший собой первый подводный взрыв СССР, которым были открыты ядерные испытания на Северном испытательном полигоне. К этой категории ядерных испытаний относятся также два других подводных ядерных взрыва и один надводный взрыв, проведенные на полигоне острова Новая Земля.

Другой комплекс работ по исследованию ПФЯВ был проведен в серии ядерных испытаний, проведенных в ракетных пусках с полигона Капустин Яр. Первый такой взрыв был произведен 19 января 1957 г., а всего эта программа насчитывала 10 взрывов.

В 1962 году в связи с предстоящим прекращением атмосферных ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне было проведено первое подземное испытание в интересах исследования ПФЯВ. В ходе подготовки этого эксперимента и при его реализации была создана качественно новая технология исследований ПФЯВ, которая получила эффективное развитие после 1963 года.

На искусственность рассматриваемого деления проблематики испытаний мы указывали выше. По-видимому, с большим основанием в группу ядерных испытаний СССР в интересах исследования ПФЯВ могут быть также зачислены 2 испытания 1957 и 1958 гг., в которых был проведен большой объем исследовательских работ (оба испытания проведены на полигоне на Новой Земле и относятся по основной классификации к фундаментальным и методическим исследованиям). То же относится и к 2 испытаниям 1962 года, представляющим собой ракетные пуски системы "земля - воздух" (оба испытания проведены на Семипалатинском полигоне и относятся по основной классификации к совершенствованию ядерного оружия).

В проведении экспериментов по исследованию ПФЯВ принимали участие различные организации из МО, МАЭ (МСМ) и других министерств, поэтому выделить основную принадлежность экспериментов к какому-либо отдельному ведомству непросто, и такое выделение всегда будет носить условный характер. Одним из вариантов классификации по принадлежности 21 ядерного испытания СССР по исследованию ПФЯВ является следующий: 16 экспериментов в основном проводилось организациями МО, 2 эксперимента - ВНИИЭФ, 3 эксперимента - ВНИИТФ.



СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ЯДЕРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ В ИНТЕРЕСАХ ИССЛЕДОВАНИЯ ПФЯВ ПОСЛЕ 1963 ГОДА

Введение в действие Договора о запрещении ядерных испытаний в трех средах резко ограничило возможности исследований ПФЯВ и их воздействий на различные объекты. Становилось практически невозможным проведение опытов по исследованию воздействия ПФЯВ на крупномасштабные военные и промышленные объекты различных типов, гражданские сооружения, которые были одним из основных объектов исследований до 1963 года. Вместе с тем проведение подземных ядерных испытаний сохранило возможность исследования первичных поражающих факторов ядерного взрыва и некоторых видов их воздействия на отдельные объекты, которые могли быть размещены в рамках технологических приемов подземных взрывных опытов.

В период после 1963 года в СССР было проведено 34 подземных ядерных испытания в интересах исследования ПФЯВ и их воздействия на различные объекты. Первый эксперимент в этих целях в новый период был проведен 15 марта 1964 г. Этим опытом была начата программа ядерных испытаний СССР после вступления в действие Договора о запрещении ядерных испытаний в трех средах. Из рассматриваемых экспериментов подавляющее большинство проводилось в штольнях.

В США после вступления в действие Договора о запрещении ядерных испытаний в трех средах было проведено 62 подземных испытания в интересах исследования ПФЯВ, в том числе 46 испытаний в штольнях и 16 испытаний в скважинах. Подавляющее большинство этих работ было проведено МО США.


Создание ядерного оружия в СССР

В 1990-1992 гг. было проведено целевое обследование территории вокруг Семипалатинского полигона как наземными, так и авиационными техническими средствами, включавшее определение мощности экспозиционной дозы (МЭД), плотности поверхностного загрязнения почвы и растительности радионуклидами, содержания 90Sr и 137Cs в воде; отбирались контрольные пробы аэрозолей из атмосферного воздуха и радона в жилищах. Был выполнен большой объем исследований радиационной обстановки в прилегающих к границам полигона населенных пунктах (Долонь, Кайнар, Саржал, Карааул, Мостик, Майское, Егендыбулак и Чаган)