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

Согласно Договору, каждое из государств - участников Договора, обладающих ядерным оружием, обязуется не передавать кому бы то ни было это оружие или другие ядерные устройства, а также контроль над ними ни прямо, ни косвенно; равно как и никоим образом не помогать, не поощрять и не побуждать какое-либо государство, не обладающее ядерным оружием, к производству или приобретению каким-либо иным способом ядерного оружия или других ядерных взрывных устройств, а также контроля над ними

Ядерные испытания в СССР Оглавление


ГЛАВА 3

СОВЕТСКО-АМЕРИКАНСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
НА СЕМИПАЛАТИНСКОМ И НЕВАДСКОМ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ ПОЛИГОНАХ
ПО КОНТРОЛЮ ДОГОВОРА ОБ ОГРАНИЧЕНИИ ПОДЗЕМНЫХ ИСПЫТАНИЙ ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ


3.9   ВЗРЫВ НА СЕМИПАЛАТИНСКОМ ПОЛИГОНЕ


Семипалатинский испытательный полигон (взрыв "ШАТАН")

Площадка: Балапан (S-W).
Географические координаты: 49°52' с.ш. 78°49' в.д.
Дата: 14 сентября 1988 года.
Время московское: 8 часов 00 минут.
Глубина заложения заряда: 640 метров.

Спустя почти месяц после взрыва в Неваде, 14 сентября 1988 г., состоялся второй взрыв на Семипалатинском полигоне, предусмотренный программой совместного эксперимента. Впервые в практике советских ядерных испытаний, по аналогии с американской стороной, этому взрыву заблаговременно было присвоено кодовое наименование "Шаган" по имени протекающей вблизи речки.

Для проведения эксперимента на Семипалатинском полигоне была определена основная скважина 1350-Б. Геологический разрез района скважины представлен осадочными и скальными породами, различными как по составу и возрасту (например, на отметках 31-169 м - ненарушенные граниты с плотностью 2,6-2,68 г/см3, на отметках 169-681 м граносиениты с плотностью 2,63-2,82 г/см3). Все скальные породы нижнекаменноугольного возраста пронизаны более поздними дайками гранодиоритов. Зоны тектонической трещиноватости и дробления встречаются по всему разрезу скальных пород и приурочены к контактам внедрившихся даек.

Скважина 1350-Б была пробурена советской стороной диаметром 920 мм, глубиной 651,0 м, верхняя часть скважины до отметки 40 м обсажена трубой диаметром 1020x12 мм. Скважина #1350-Б готовилась в несколько этапов. Первоначально (февраль 1988 года) скважина была пробурена до отметки 600 м, затем (в марте) отобран керн из зоны гидродинамических измерений и ствол скважины разбурен до диаметра 920 мм.

Для постановки измерений гидродинамическим методом "Корртекс" специалистами США на удалении 9,41 м от основной по азимуту 197 град. 7 минут была пробурена измерительная скважина 1350-3-А диаметром 311 мм и глубиной 681 м. Бурение скважины 1350-3-А выполнялось специалистами США на оборудовании американской стороны. Технология подготовки скважины в 1350-3-А аналогична технологии подготовки вспомогательных скважин на Невадском полигоне. Измеренные расстояния между осями скважин на уровне завески контейнеров по данным электромагнитного метода (СССР) 11,66 м, по данным инклинометрии (США) - 12±0,1 м. Для определения фактической плотности забивок в зоне гидродинамических измерений были установлены советские гамма-плотномеры.

Для изучения геологического строения массива была пробурена структурная скважина 1350-П с отбором керна (расстояние от основной скважины 29 м, азимут 153,4 град., диаметр скважины 93 мм, глубина 600 м). После отбора керна скважина была заполнена цементным раствором.

Работы на полигоне начались до завершения деятельности Координационного совета в Женеве. На Координационном совете был разработан график проведения эксперимента и главные детали взаимодействия при его осуществлении.

Основное буровое и технологическое оборудование США было доставлено в период 5-9 мая 1988 г. 5 рейсами транспортного самолета С-5 и одним дополнительным рейсом. Приборные комплексы для гидродинамических измерений доставлялись из г. Москвы после предварительного осмотра их специалистами.

В районе скважины 1350 были оборудованы соответствующие рабочие площадки. На командном пункте автоматики для советского и американского персонала были обустроены полевые жилые городки.

В подготовке и проведении эксперимента принимали участие специалисты из нескольких организаций, сформированные в структурные группы:

Вспомогательные работы по подготовке эксперимента, штатные измерения безопасности, метеообеспечение, обслуживание всего персонала СЭК и другие операции осуществляли соответствующие службы и подразделения полигона.

За все время подготовки СЭК на Семипалатинском полигоне побывало 160 американских специалистов (для сравнения: Невадский полигон посетило 60 специалистов СССР).

До размещения в скважинах датчиков и забивки был проведен комплекс каротажных работ. Советской стороной использовались измерения: инклинометрия, кавернометрия, каротаж кажущихся сопротивлений, гамма-каротаж, измерение естественной радиоактивности, гамма-гамма-каротаж, измерения плотности, термометрия. Американской стороной были проведены следующие работы: инклинометрия, кавернометрия, термометрия, акустический каротаж, гамма-каротаж, нейтронный каротаж, гамма-гамма-каротаж, измерение естественных потенциалов, каротаж кажущихся сопротивлений. Производился также обмен геофизическими данными по скважинам между сторонами.

Для исследования свойств грунта был отобран керновый материал с глубины 600-650 м, который был поровну распределен между обеими сторонами. Динамическая сжимаемость граносиенита до давлений 2 Мбар исследовалась методом отражения (эталонные материалы: алюминий, медь, железо).

Параллельно велись работы по применению телесейсмического метода контроля. Деятельность в этом направлении велась в основном за пределами полигона.

Контейнер, использованный советской стороной на Семипалатинском полигоне, выполнен в виде толстостенного стального корпуса с двумя (верхний и нижний) сферическими крышками. Размеры контейнера:

Сферические наружные поверхности крышек переходили во фланцы, предназначенные для крепления спускной колонны. Общий вес контейнера - 2600 кг.

Измерительная подвеска для основной скважины #1350-Б по составу полностью соответствовала составу подвески для скважины UI9AX. Отличие в конструктивном исполнении подвески несколько изменило регламент монтажа и спуска. Спускная колонна составлена из ряда отдельных секций. Каждая секция - алюминиевый стержень диаметром 90 мм, длиной 4500 мм. Использование сплошных алюминиевых стержней на СИП (в отличие от полых стальных труб на НИП) позволило исключить операцию забивки части спускной колонны и обеспечило равномерную плотность по ее длине в зоне гидродинамических измерений. На стержнях устанавливались кронштейны для размещения контактных датчиков. Контактные датчики модификации РК были установлены на кронштейны предварительно в заводских условиях; датчики модификации ДРК выставлялись непосредственно в процессе спуска. Перед спуском секции были состыкованы попарно, общей длиной сборки 9000 мм. Такая мера позволила снизить объем монтажных работ, выполняемых непосредственно во время спуска (на весу). После парной стыковки секций осуществлена прокладка кабелей-датчиков и кабелей от контактных датчиков вдоль стержней. Кабели были закреплены на колонне стяжками и хомутами; кабели-датчики МИЗ и CORRTEX установлены в специальные кронштейны, предоставленные американской стороной. Они были закреплены на стержнях в предварительно выбранных точках. Монтаж кабельных линий МИЗ и CORRTEX проводился специалистами США по технологии американской стороны. Вдоль кронштейнов зафиксирована мерная лента, по которой отмечалось фактическое положение контактных датчиков и положение петель кабелей-датчиков МИЗ и CORRTEX. Отметки и положение петель фотографировались. Для облегчения прокладки кабельных линий вдоль секций в зоне гидродинамических измерений (по длине 100 м) предусмотрены фланцевые соединения секций. Соединение конечной секции подвески со спускной колонной выполнялось при помощи переходника.

Состав измерительного оборудования, которое спускалось во вспомогательную скважину #1350-3-А, идентичен составу измерительной подвески, спущенной в скважину UI9AX #2. Спускная колонна - фиберглассовая труба, диаметром 89 мм, поставляемая американской стороной, технология монтажа и спуска практически не отличается от технологии, отработанной совместно на Невадском полигоне. Наиболее существенным отличием являлось использование спускного агрегата А-50 с одним уровнем работ. Этот агрегат не предусматривает разделения зоны свинчивания труб с зоной монтажа измерительного оборудования, что приводило к увеличению общего времени монтажа и спуска из-за невозможности параллельного проведения работ. Во всем остальном регламент монтажа и спуска на вспомогательной скважине # 1350-3-А соответствовал регламенту работ на скважине UI9AX #2.

Монтаж и спуск подвески в измерительную скважину # 1350-И осуществлялся при помощи агрегата А-50 методом последовательного наращивания стальных бурильных труб диаметром 89 мм (спускной колонны). В состав подвески входили два плотномера, расположенные на концах зоны гидродинамических измерений, и кабели-датчики МИЗ. Крепление элементов подвески выполнено по обычной технологии, принятой на Семипалатинском полигоне.

Конструкция забивочного комплекса основной скважины #1350-Б разработана согласно принятой на Семипалатинском полигоне технологии.

Забивочный комплекс включал следующие элементы:

Спускная колонна для основной скважины состояла из стальных труб диаметром 168 мм (на участке 0...305,4 м) и диаметром 89 м на участке 305,4...640 м) с центраторами диаметром 860 мм. Планируемое значение плотности осадка ЖРК - 3,0 г/см3 ±10%. Максимальная величина температуры в цементных пробках составляла +48°. Для охлаждения была применена принудительная циркуляция воды. Максимальная нагрузка на спускную колонну, зафиксированная после возведения цементной пробки в интервале 285...300 м, составила 95 тонн. После принудительного разгружения нагрузка сведена до нуля. Спускная колонна на участке 0...300 м заполнена цементным раствором после забойки ствола.

Забивочный комплекс вспомогательной скважины #1350-3-А разработан сторонами с учетом требований Приложения #20 "Соглашения между СССР и США...". Конструкция забойки состояла из двух участков: утяжеленного цементного раствора (УЦР) в интервале 535...680 м; цементного раствора в интервале 0...535 м.

Спускная колонна для вспомогательной скважины состояла из перфорированных фи-берглассовых труб диаметром 89 мм с пятью центраторами, диаметром 280 мм, расположенными в зоне гидродинамических измерений. На конце спускной колонны (забой скважины) был смонтирован стальной наконечник (утяжелитель) с полым внутренним каналом. Закачка раствора производилась в четыре этапа при помощи цементировочных ниппельных бурильных труб диаметром 48 мм, спускаемых в колонну из фиберглассовых труб. Фиберглассовые трубы и цементировочный состав поставила американская сторона.

Рецептура УЦР и технология его закачки разработаны специалистами США. Забойка осуществлялась при помощи оборудования советской стороны.

Компоненты УЦР представлены советской стороной.

Планируемая плотность УЦР - 2,7 г/см3 ± 10%. Максимальная температура забойки составила +28°С, принудительного охлаждения не производилось.

Забивочный комплекс измерительной скважины # 1350-И состоял из следующих элементов:

Спускная колонна составлена из стальных труб диаметром 168 мм (на участке 0...200 м) и диаметром 89 мм (на участке 200...670 м), центраторы не применялись. Стальная сечка и щебень засыпались через свободное пространство ствола, цементный раствор закачивался при помощи цементировочного става диаметром 56 мм. Спускная колонна заполнена раствором после завершения забойки скважины.

Начиная с 7 сентября (Д-7), ежедневно проводились совместные контрольные циклы проверки аппаратуры. Генеральная репетиция была проведена 12 сентября.

При прогнозировании метеообстановки были разработаны: прогноз погоды к 18.00 местного времени в районе эксперимента накануне взрыва, прогноз погоды и параметров ветра по высотам 0, 500, 1000 и 1500 м за 1 час до взрыва. Дополнительно осуществлялись постоянные метеорологические и аэрологические наблюдения в районе эксперимента и окружающих пунктах; производился круглосуточный прием метеоинформации по радиоканалу и факсимильной связи из Алма-Атинского, Новосибирского, Ташкентского и Московского метеоцентров. Метеообстановка и прогноз погоды докладывались на совещаниях, проведенных перед ГР и экспериментом. Метеообстановка на момент проведения взрыва и на период после взрыва оценивалась как благоприятная.

Подземный ядерный взрыв в скважине #1350-Б был осуществлен 14 сентября 1988 г. При проведении эксперимента радиационная обстановка на всех рабочих площадках и в эпицентральной зоне была нормальной: все дозиметры фиксировали фоновые значения мощности дозы.

На Семипалатинском полигоне советский фургон СГ112А1 располагался на удалении 1,6 км (традиционном для испытаний на площадке Балапан) и находился на колесном шасси в транспортном положении. Трейлер "Корртекс" находился в 1 км от эпицентра взрыва (ожидаемые перегрузки на поверхности до 30 g) и был установлен на демпфирующих подставках из ячеистого алюминия. Фургон СГ-32, в котором размещалась аппаратура для исследования работы антиинтрузивного устройства, был установлен рядом с американским трейлером "Корртекс" на пенопластовых демпфирующих подставках.

При проведении взрыва вся аппаратура сработала нормально; первичные и телеметрические данные были получены обеими сторонами в полном объеме сразу после эксперимента. Трейлер "Корртекс" и фургон СГ-32 выдержали перегрузки и остались в работоспособном состоянии.

Данные по ожидаемым и измеренным перегрузкам на поверхности грунта и на платформах фургонов СГ112А1 и регистрирующей станции "Корртекс" приводятся в таблицах 3.2 и 3.3.


Таблица 3.2
Параметры движения грунта на рабочей площадке советского трейлера и на платформе СГП2А1
 Ожидаемое (макс.)Измеренное
Скорость грунта, м/с21,5
Ускорение вниз, g87
Скорость на раме СП 12А1, м/с-1,9
Ускорение вниз, g42,8

Таблица 3.3
Параметры движения грунта на рабочей площадке и раме американского трейлера
 Ожидаемое (макс.)Измеренное
Скорость грунта, м/с43,5
Ускорение вниз, g3022
Скорость на раме АК «Корртекс», м/с-3,9
Ускорение вниз, g48,3

Боевая скважина располагалась в 4 км от контрольного пункта автоматики, на котором находились специалисты, участвующие в эксперименте, и приглашенные лица: делегации сторон, руководство, пресса.

Самым большим впечатлением для наших специалистов в Неваде была неподвижность почвы под ногами после того, как мы увидели на телевизионных мониторах всколыхнувшуюся землю в районе испытания. Конечно, там командный пункт, где мы находились, был заметно дальше, чем на наших полигонах: 40-50 км, а не 3-5-10 км, как у нас. Однако при этом не шелохнулась вода в стакане, который заранее специально был поставлен на бетонный пол. На Семипалатинском же полигоне даже в городке на берегу Иртыша она выплескивалась из стакана, колебались люстры. Для нас это было самым наглядным подтверждением благоприятности условий Невады для подземных испытаний.

На Семипалатинском полигоне вслед за командой "ноль" земля начала стремительно подниматься над приустьевой площадкой широким куполом, от которого навстречу нам, склоняя стебли травы, неотвратимо, но едва уловимо сознанием понеслась волна. Взрыв жестко рванул землю под ногами. Она затрепетала, в течение нескольких секунд возвращалась к своему положению, тревожно громыхая и гудя. Купол, вздыбившись, через 2-3 секунды осел. Необычный гул, исходящий из земных твердынь, наполнил всю округу. Облако пыли стремительно начало подниматься на месте опавшего купола там, где земля была прорезана уходящей вглубь скважиной. Постепенно все стало принимать свои прежние очертания, чем-то неуловимым отличающиеся от предшествующих. Облако растаяло.

Этот напряженный сценарий был своеобразным кульминационным аккордом, возвестившим развязку уникального эксперимента. Было ощущение правильности всех явлений, событий и действий. И уже первые данные обработки, которая началась сразу же после взрыва, подтвердили эти ожидания.

Можно было также воочию убедиться в надежности проведения аналогичных испытаний. Отсутствовало всякое истечение радиоактивных продуктов. Сразу же после опыта была предоставлена возможность посетить приустьевую площадку боевой скважины. Здесь же, на площадке пункта автоматики, была проведена пресс-конференция - явление, небывалое в истории советских испытаний.

Пять государств, обладающих ядерным оружием, приняли на себя обязательства не применять его против государств, не располагающих таким оружием, за исключением ситуации, когда они отвечают на ядерный удар или на нападение с применением обычных средств, совершённое в союзе с ядерным государством. Эти обязательства, однако, не были включены в текст самого Договора, и конкретная форма таких обязательств могла со временем изменяться. США, например, указывали, что они могут применить ядерное оружие в ответ на нападение с применением неядерного «оружия массового уничтожения», такого как биологическое или химическое оружие, поскольку США не могут применить в ответ ни то, ни другое.
Измерения при подземных ядерных испытаниях