Ядерные испытания Атмосферные ядерные взрывы ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ЯВ ВЗРЫВ НА НЕВАДСКОМ ПОЛИГОНЕ ВЗРЫВ НА СЕМИПАЛАТИНСКОМ ПОЛИГОНЕ ПОЛИГОН «НОВАЯ ЗЕМЛЯ»

Франция. АЭС "Катенном-3". При перезагрузке топлива было обнаружено, что при предыдущей перезагрузке одна из сборок была установлена в неправильном положении. Сальвадор, Сан-Сальвадор. Промышленный радиоактивный источник, содержащий кобальт-60, заклинило в положении излучения. Персонал получил сильное радиоактивное облучение. Таиланд, Самут Пракан. Похищен медицинский радиоактивный источник. Впоследствии он был разобран и продан в качестве металлолома.

Ядерные испытания в СССР Оглавление


ГЛАВА 1

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЯДЕРНЫХ ИСПЫТАНИЙ В АТМОСФЕРЕ.
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ.
МЕРЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ


1.6   НЕКОТОРЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МЕТОДИК, ИСПОЛЬЗОВАВШИХСЯ В ПЕРИОД ПРОВЕДЕНИЯ АТМОСФЕРНЫХ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ


Определение энерговыделения радиохимическим методом

Уже при проведении первого ядерного взрыва 29.08.49 для определения энерговыделения использовался радиохимический метод, основанный на экспериментальном определении соотношения в радиохимических пробах между активностью радионуклида, заранее заложенного в конструкцию зарядного устройства и представительного радионуклида продуктов деления. В качестве исходного радионуклида, заложенного в устройство, использовался Pu, представляющий собой основной делящийся материал энерговыделяющей области, а в качестве нарабатываемого радионуклида продуктов деления - Мо-99, высокоактивный β-распадчик с периодом полураспада Т1/2 = 66 часов. Особенностями этого радионуклида является:

При проведении первых радиохимических измерений работы выполнялись специалистами Радиевого института, Института химической физики и Семипалатинского полигона. Руководство работами осуществляли, И.Е.Старик, Г.М.Толмачев, Б.С.Джелепов, В.М.Вдовенко, Г.С.Синицына (Радиевый институт).



Определение энерговыделения по данным измерений параметров светящейся области

Определение энергии ядерного взрыва по данным измерений параметров светящейся нети основано на том, что в зоне сильной ударной волны, распространяющейся в атмосфере фронт которой представляет собой границу светящейся области, заключена практически вся энергия взрыва (за вычетом небольшой доли энергии, уносимой гамма-нейтронным "учением и небольших потерь на поток светового излучения).

Идеи определения энергии ядерного взрыва на основе экспериментальных данных о скорости ударной волны Dф и ограниченному ею объему Vo были сформулированы Я.Б.Зельдовичем.

В первом варианте методики энергия взрыва определялась по скорости изменения фронта ударной волны (границы огненного шара) на основе данных скоростной фоторегистрации границы светящейся области в процессе ее развития. Этот вариант методики был предложен в 1951 году Д. А. Франк-Каменецким и Н. А. Поповым.

Второй вариант метода, также предложенный Д. А. Франк-Каменецким и Н. А. Поповым, был основан на возможности преобразования зависимости энергии взрыва от скорости фронта волны в зависимость энерговыделения Е от радиуса фронта ударной волны R и времени его достижения t.

Третий вариант метода связывает энерговыделение взрыва Е с температурой фронта ударной волны Тф и объемом Vo, охваченном ударной волной.

Еще одна возможность определения энерговыделения атмосферного взрыва была связана с экспериментально установленной особенностью уменьшения до определенного предела потока излучения области взрыва в процессе ее развития. Этот момент характеризовал окончание первой фазы развития светящейся области. Среди авторов этой методики отметим Я.Б.Зельдовича и Ю.П.Райзера.

Другой характеристикой светящейся области является время реализации максимальной интенсивности светового потока на второй стадии развития светящейся области. Эта методика измерений разрабатывалась в основном специалистами МО.

Разработка оптической аппаратуры для регистрации параметров ОШ была поручена лабораториям Спецсектора ИХФ АН СССР (Г.Л.Шнирман, П.В.Кевлишвили), а в дальнейшем для этих целей создана лаборатория оптики, руководителем которой был назначен А. С. Дубовик. В этих лабораториях создавались основные образцы специальной фоторегистрирующей аппаратуры, обеспечившие испытания ядерных зарядов, начиная от первых опытов в атмосфере до последних подземных взрывов. Фактически эта группа лабораторий стала в тот период ведущим центром в стране по созданию высокоскоростной фоторегистрирующей аппаратуры. Два первых образца высокоскоростных фоторегистраторов типа СФР-2М, в том числе за №1, разработанных и изготовленных в ИХФ, были отправлены в Арзамас-16 и успешно использовались для отработки первой атомной бомбы.

Камера СФР-2 имела частоту съемки 2,5•103-2,5•106 к/с. Размер кадра - 10 и 5 мм. Количество кадров - 60 и 120. Разрешение во времени составляло 2-10-8 с при максимальной скорости развертки 3750 м/с. Поле зрения от 14' до 2° 15'.

Удачный выбор оптической схемы и оптимальное конструкторское решение обеспечили длительную жизнь прибору СФР, который в заводском варианте выпускался до 1990 г. под названием ВФУ-1 и отличался от первоначального варианта системой управления и комплектом приставок. Идея коммутации изображения была заложена также и в приборе ЛВ-2 ("лупа времени") с частотой съемки до 7.5•105 к/с, разработанном в Спецсекторе и применявшемся при испытаниях водородной бомбы в ноябре 1955 г.

Для полевых испытаний было создано несколько образцов приборов, которые увеличивали отдельные параметры СФР: частоту съемки, скорость развертки, количество кадров. К таким приборам можно отнести фоторегистратор ФР-10 с разрешением во времени 10-8 с и ждущую "лупу времени" ЖЛВ-2, имеющую частоту съемки до 4,5-106 к/с. Прибор ФР-10 был специально спроектирован для регистрации свечения отдельных элементов в начальной стадии первой фазы взрыва относительно начала ядерной реакции.

Для определения размеров ОШ во времени была создана скоростная камера СК-2, позволяющая получать кадры с большой скважностью. Камера позволяла получать до 2500 кадр/c при скважности 40. Время экспонирования при этом составляло 10-5 с. На пленке шириной 100 мм получалось до 60 снимков при вертикальном размере кадра 40 мм. Одновременно на пленку впечатывались кварцованные метки времени от искрового разрядника. Камеры использовались в основном для работы с земли. Для наведения на заданный квадрат неба они снабжались специальным оптическим угломерным инструментом. Предусматривалась также возможность установки камеры такого типа на самолет. Усовершенствование этих камер 1 направлении увеличения размера кадра и угла поля зрения было реализовано в приборах СК-3, СК-4, СК-ЗШ и СК-Ш. Но они появились уже перед запрещением испытаний в атмосфере. Камеры СК-3 использовались также при проведении высотных взрывов и для регистрации начальной стадии развития ОШ при мощных взрывах химического ВВ. Основная нагрузка по определению тротилового эквивалента при воздушных взрывах была выполнена этими приборами. Оптические методы также успешно применялись при проведении штольневых и скважинных камуфлетных взрывов и взрывов на выброс грунта. К факторам, усложнявшим съемку в этих условиях, относятся воздействие сейсмовзрывных волн и необходимость проведения съемки с больших расстояний, что накладывало ограничения на точность съемки из-за значительного воздействия турбулентной атмосферы. Для регистрации скорости движения в эпицентральной области был разработан фоторегистратор с высоким угловым разрешением ФРД-2, который применялся для оценки тротилового эквивалента подземного взрыва.

Методы спектральных измерений развития "огненного шара" разработали специалисты Государственного оптического института (г.Ленинград).



Оценки энергии взрыва по давлению на фронте ударной волны

Затухание с расстоянием избыточного давления на фронте проходящей ударной волны для наземного взрыва определяется в диапазоне давлений 102 кг/см2 > Рф > 0,1 кг/см2 интерполяционной формулой М. А. Садовского:

где Pф - избыточное давление на фронте волны;
q - энерговыделение взрыва;
R - расстояние до точки регистрации.

Коэффициенты А, В и С представляют собой значения, получаемые статистической обработкой результатов экспериментальных данных и неоднократно корректировались по игре накопления информации.

При организации измерений с одной стороны было необходимо обеспечивать надежную регистрацию избыточного давления, а с другой стороны, исключать возможные искажения, связанные с условиями распространения ударной волны.

При высоких давлениях искажения фронта ударной волны могут быть связаны с влиянием разогрева приземного слоя воздуха при поглощении светового излучения взрыва грунтом. При малых давлениях существенное значение может играть ветер.

Для наземных взрывов получил развитие метод определения энерговыделения по измеряемой величине импульса давления в течение времени, пока избыточное давление p < 0.

В случае воздушного взрыва ударная волна, достигнув поверхности, отражается от нее, в результате чего давление у поверхности увеличивается по сравнению с давлением падающей волны. На некотором расстоянии от эпицентра при малых углах падения ударной волны α существует зона регулярного отражения - отраженная ударная волна пересекается с падающей волной на поверхности. Начиная с некоторого предельного значения угла α, характерного для данных условий, отраженная волна пересекается с падающей выше поверхности, а в промежуточной зоне распространяется третья, так называемая, головная волна.

Таким образом, при воздушном взрыве приборы, расположенные на поверхности, будут регистрировать или давление отражения, или давление в головной ударной волне, а не давление в падающей волне.

Важным являлся вывод о том, что все последовательные стадии распространения ударной волны воздушного взрыва обладают свойствами подобия, то есть предельный угол α , избыточное давление на поверхности одинаковы для равных приведенных высот взрывов H1 = H/q1/3 и эпицентральных приведенных расстояний R1 = R/q1/3.

В разработке методов измерения параметров ударной волны принимал участие большой коллектив специалистов, которым руководил на первых ядерных испытаниях М.А.Садовский. Среди непосредственных участников этих работ отметим Ю.В.Кондратьева, Е.И.Забабахина, Г.А.Цыркова.



Определение динамики развития цепной реакции

В процессе цепной реакции размножение нейтронов определяется соотношением

где Nn - количество нейтронов в среде;
λ(t) - скорость размножения нейтронов.

Измеряя кривую изменения интенсивности γ -излучения взрыва, можно определить параметр скорости размножения нейтронов λ(t).

Первые такие измерения были проведены во втором ядерном испытании 24.09.51. Идея метода была сформулирована Н.Н.Семеновым в 1947 году, а разработка метода была осуществлена в 1947-1951 гг. в Институте химической физики под руководством Б.М.Степанова.

Впоследствии данный метод совершенствовался и получил широкое применение. В испытании первого термоядерного заряда 12.08.53 применение данного метода позволило идентифицировать момент начала термоядерного горения.



Определение нейтронного выхода взрыва

Одним из основных методов измерения нейтронного выхода взрыва являлся метод нейтронных индикаторов, разработанный в различных конкретных вариантах и основанный на активации стабильных изотопов А в различных нейтронно-ядерных реакциях с наработкой радионуклида В:

Измеряя количество наработанного радионуклида, по известным сечениям процесса активации восстанавливается местный поток нейтронного излучения, который позволяет дать экспериментальную оценку полного выхода нейтронов взрыва. Используя различные пороговые изотопы А, можно в принципе восстановить характеристики нейтронного спектра.

Применение нашли как короткоживущие нейтронные индикаторы с автоматической записью регистрации, так и долгоживущие нейтронные индикаторы, которые обрабатывались в лабораторных условиях.

Отметим, что пороговые индикаторы с высоким уровнем порога использовались для регистрации термоядерных нейтронов в первом термоядерном взрыве 12.08.53.

Научное руководство методикой нейтронных индикаторов в первых испытаниях осуществляли О.И.Лейпунский, П.А.Ямпольский, В.Б.Миллер, Ю.А.Романов, а впоследствии Е.К.Бонюшкин.

Другой тип методов определения параметров нейтронного выхода взрыва основан на использовании зависимости времени пролета нейтронов на данное расстояние от их энергии и возможности регистрации коротких нейтронных импульсов специальным сцинтиллятором.

Первые практические работы в этом плане были выполнены в конце 1958 года под руководством В. М. Горбачева для выделения по времени пролета импульса термоядерных D-T нейтронов.

В 1958-1959 гг. Ю.А.Зысиным и О.К.Сурским по предложению Я.Б.Зельдовича была начата разработка метода определения температуры горения тритиевых смесей по температурной дисперсии D-T нейтронов, регистрируемой с применением метода времени пролета нейтронов.

В 1959 г. под руководством В.М.Горбачева были начаты работы по применению метода времени пролета нейтронов для определения параметров нейтронного выхода в широком диапазоне энергии нейтронов.

Россия. Кольская АЭС. Остановка реакторов АЭС в результате повреждения линии электропередачи во время урагана. Резервный дизельный генератор 1-го энергоблока, который должен был включиться при такой ситуации, не запустился. Германия. АЭС "Библис". При аварийной подаче энергии на станцию "Библис-В" произошел частичный отказ вспомогательной системы аварийной подачи энергии со станции "Библис-А".
Измерения при подземных ядерных испытаниях