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

США, полигон в Неваде. В рамках операции Whetstone проведены подземные ядерные испытания "Alpaca". В результате испытаний радиоактивное загрязнение было обнаружено за пределами полигона. Катастрофа бомбардировщика В-52 с атомными бомбами на борту около Toronto (Канада). США, Миссури. АЭС "Каллавей". В результате колебания напряжения в энергетической системе произошел отказ системы охлаждения реактора АЭС. Реактор остановлен в автоматическом режиме.

Ядерные испытания в СССР Оглавление


ГЛАВА 4

ЯДЕРНЫЕ ПОЛИГОНЫ СССР.
ПЛОЩАДКИ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ В МИРНЫХ ЦЕЛЯХ


4.4   СЕВЕРНЫЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ПОЛИГОН "НОВАЯ ЗЕМЛЯ"(СИПНЗ)


Краткая история создания

Острова Новая Земля были открыты русскими промысловиками (поморами) в XI в. Имеются документальные подтверждения, свидетельствующие о систематических посещениях поморами островов в XVI-XVII вв. (о более раннем периоде сведения весьма скудные). В 1596-97 годах острова обследовала голландская экспедиция В.Баренца. В 1652 г. острова посетила русская государственная экспедиция. В XVII-XIX веках острова и акваторию исследовали многочисленные русские экспедиции, из которых отметим исследования 1821-24 годов под руководством Ф.Ф.Литке. В 1870 г. Новую Землю посетила русская военная эскадра. Была основана зимовка в Малых Кармакулах, на основе которой в 1877 г. начато строительство спасательной станции и организованное заселение Новой Земли группами ненцев для организации промысла рыбы и зверя.

К 1954 г. в основном поселении Новой Земли поселке Белушья было 46 семей (в том числе 15 семей ненцев, остальные - поморы и несколько человек татар, армян и хакасов).

В 1954 г. правительство СССР приняло решение о создании на островах Новая Земля полигона для ядерных испытаний в различных средах (на суше, в атмосфере, под водой), в том числе испытаний зарядов повышенной мощности и исследований воздействия факторов ядерного взрыва на различные виды вооружения и военной техники, включая надводные корабли и подводные лодки.

Для обеспечения безопасности жителей Новой Земли Правительство СССР обратилось к Совету жителей островов Новая Земля с просьбой рассмотреть возможность переселения населения с Новой Земли на материк. Был проведен островной сход представителей всех жителей Новой Земли. От имени островного Совета его председатель Тыко Вылко объявил решение о добровольном согласии оставить Новую Землю в связи с необходимостью укрепления обороноспособности страны и "...всем разом возвращаться на родину отцов и дедов - на "Большую землю", в бескрайнюю печорскую тундру". По решению Верховного Совета СССР в ноябре 1957 г. с Новой Земли на постоянное место жительства было отселено 293 человека. Для них было построено 40 квартир в Архангельске, 8 квартир в Амдерме и 10 квартир на острове Колгуев. Вся задолженность охотников-промысловиков (253 тысяч рублей) была с них списана. Переселенцам выплатили пособия от 300 до 1000 рублей на человека.

Полигон на Новой Земле был сформирован в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 31 июля 1954 г. №1559-699. Какие факторы и обстоятельства принимались во внимание при выборе его территории? Район испытаний хорошо соответствовал следующим требованиям:

Первый ядерный взрыв на Северном полигоне был проведен под водой 21 сентября 1955 г., первый наземный взрыв - 7 сентября 1957 г., первый подземный взрыв в штольне - 18 сентября 1964 г., первый подземный взрыв в скважине - 27 июля 1972 г. Последний ядерный взрыв на этом полигоне в атмосфере был проведен 25 декабря 1962 г., под землей - 24 октября 1990 г.


Таблица 4.14
РайонЗонаПлощадь км2Всего
АкваторияСуша
№1Северная часть298014039470195
№2Южная часть61741481120985
Всего 359755520591180



Расположение и территориальная структура полигона

Постановлениями ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 31.07.54 и от 17.03.56 (№357-228) на островах Новая Земля под полигон были отведены следующие районы:

Острова Новая Земля - это архипелаг в Северном Ледовитом океане, расположенный между 70 и 78 градусами широты. Он состоит из двух больших островов (Северного и Южного) и множества мелких. Архипелаг разделяет Баренцево и Карское моря. Северный и Южный острова разделены проливом Маточкин Шар. Площадь о. Северного - 48904 км2, его ширина до 132 км; площадь о. Южного - 33275 км2, его ширина - до 143 км.

На Южном острове имеются три поселка. Центральный поселок - Белушья является морским портом и административно-хозяйственным центром полигона. Он расположен на северном берегу одноименной губы (залива). В 12 км к северо-востоку от него расположен поселок Рогачево с аэродромом. В 350 км к северу на южном берегу пролива Маточкин Шар находится поселок Северный, база подземных испытаний, горных и строительно-монтажных работ.

На Северном острове имеется несколько небольших населенных пунктов (Федькино, Архангельское, Крестовая Губа), а также 2 полярные станции: на мысе Желания и в Русской Гавани. Народно-хозяйственных предприятий на архипелаге нет.

На территории СИПНЗ находились испытательные площадки:

Ближайший к полигону населенный пункт - поселок Амдерма расположен на расстоянии 280 км, административно-промышленный центр - город Архангельск находится на расстоянии более 1000 км, областной центр и крупный морской порт город Мурманск - на расстоянии более 900 км от полигона, города Нарьян-Мар и Воркута удалены от полигона на 440 и 560 км, соответственно.



Климатические и метеорологические условия

Благодаря своему географическому положению, Новая Земля является своеобразным фронтальным разделом между холодным Карским и теплым Баренцевым морями, которые оказывают огромное влияние на климат архипелага. Баренцево море в своей южной части, как правило, не замерзает и свободно для судоходства. Это обусловлено вторжением теплых атлантических вод. Одна из ветвей Нордкапского течения проходит по желобу дна вдоль южной части Баренцева моря и, доходя до Новой Земли, поворачивает к северу, а на широте пролива Маточкин Шар - к северо-западу.

Район располагается в западном секторе Арктики. Климат здесь суровый и характеризуется большим разнообразием.

Температурные условия зимой на побережье Баренцева моря немного мягче, чем в центральных областях Сибири, но погода переносится человеком тяжелее. Это связано с тем, что суровость погоды определяется не только низким значением температуры, но и скоростью ветра, быстрым изменением атмосферного давления, высокой относительной влажностью воздуха.

На климат Арктики влияют:

Под воздействием атмосферной циркуляции в район Западной Арктики нередко поступают воздушные массы, формирующиеся над умеренными широтами Европы и Азии, над северными районами Атлантики, а иногда и тропический воздух.

Календарный год на Новой Земле делится на четыре сезона: зима (ноябрь-март), весна (апрель-май), лето (июнь-август), осень (сентябрь-октябрь).

Зима продолжается около 150 дней и характеризуется длительной полярной ночью, низкими температурами, сильным ветром, метелями и устойчивым снежным покровом. В любой из зимних месяцев могут наблюдаться непродолжительные оттепели. Наиболее низкие температуры воздуха чаще всего наблюдаются в феврале-марте, когда на район Новой Земли влияет Арктический антициклон или отрог Сибирского антициклона.

Весна продолжается около двух месяцев и характеризуется неустойчивой, переменной погодой. В этот период года оттепели сменяются кратковременными сильными морозами, снег начинает таять, но полностью еще не сходит, увеличивается долгота дня. Нередко в течение суток ясная и теплая погода сменяется на холодную, шквалистую и обратно.

Лето - короткий период года. Количество солнечной радиации в этот период не меньше, чем в средних широтах, но из-за сплошной облачности и частых туманов прямая солнечная радиация редко достигает земной поверхности. Средняя температура воздуха составляет около +5°С. При повышении температуры воздуха выше +20° наблюдается сильное таяние ледников и нагрев верхнего слоя вечной мерзлоты.

Осень характеризуется переменной погодой: ясные морозные дни сменяются пас- мурными днями с дождями и туманами, сильным ветром. Осадки выпадают в виде дождя и мокрого снега. При прояснениях происходит быстрое охлаждение подстилающей поверхности с образованием гололеда на дорогах.

Полярный день продолжается с 9 мая по 5 августа, а полярная ночь - с 18 ноября по 26 января.

Через район Новой Земли в среднем за год проходит 95 циклонов, с которыми в основном бывают связаны резкие изменения погоды.

Характер погоды в районе резко меняется в зависимости от местоположения циклонов, направления и скорости их перемещения.

Направление ветра находится в полной зависимости от барического поля, а также от местных физико-географических особенностей района.

В прибрежных районах Новой Земли преобладающее направление ветра в тот или иной период года связано с целым рядом метеорологических факторов (температура и влажность воздуха, состояние нижнего яруса облачности, продолжительность и интенсивность осадков, туман и т.д.).

Расположение горных хребтов и долин вблизи того или иного пункта оказывает существенное влияние на вероятность сильного штормового ветра различных направлений при сохранении барического градиента.

Усиление ветра происходит, как правило, внезапно, а затем также внезапно прекращается, ветер иногда меняет свое направление на противоположное. Такие изменения направления и скорости шквалистого ветра могут привести к срыву с якорей судов на рейде.

Многолетними наблюдениями установлено, что ветер юго-восточного и восточного направлений является преобладающим в течение года, особенно в зимние месяцы.

Начиная с апреля, происходит перестройка циркуляции от зимнего к летнему типу, когда начинает преобладать ветер северного и северо-западного направлений. С мая по сентябрь повторяемость ветра западного, северо-западного и северного направлений для большинства пунктов Новой Земли составляет 35% и более. Средняя скорость ветра составляет при этом 6-9 м/сек. С прохождением через район циклонов, как правило, отмечается усиление скорости ветра от 15-30 м/сек до 45-50 м/сек. Наибольшая скорость наблюдается зимой при ветре восточных направлений, когда за счет влияния Новоземельского хребта, а также сложения барического и термического градиентов возникает явление "боры" (прерывистый ветер большой скорости).

Облачность нижнего яруса оказывает существенное влияние на полеты авиации и находится в прямой зависимости от типа преобладающего ветра. Теплый воздух с континента, проходя над холодной подстилающей поверхностью Баренцева моря, охлаждается и достигает состояния насыщения, в результате чего и образуются низкие слоистые облака и туманы. Количество пасмурных дней в районе Новой Земли за год составляет около 200.

Туманы в районе Новой Земли наблюдаются во все месяцы года, но наибольшее их количество отмечается в летний период.

Новая Земля с ее горным хребтом служит естественной преградой на пути воздушных потоков. Отмечается значительная разность температуры воздуха на западном и восточном побережьях, составляющая ~ 4-5°.


Таблица 4.15
Частота появления циклонов в районе Новой Земли
МесяцIIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXIIВсего
Среднее количество циклонов1099787757881095

Положительную среднемесячную температуру имеют четыре месяца (июнь-сентябрь) с максимумом в июле (+7°). Максимальная температура воздуха отмечается при безветренной погоде в конце июля - начале августа и может достигать +25°.

Самыми холодными месяцами года являются январь, февраль и март, когда среднемесячная температура воздуха колеблется от -14° до -18°. Наиболее жесткие морозы на Новой Земле отмечались в марте (-44°).

Среднегодовая температура воздуха находится в пределах -5° -7°.

Метели тесно связаны с прохождением циклонов. Наиболее интенсивны и часты метели при прохождении теплового фронта окклюзии на северо-восточной периферии циклонов, а также в области неустойчивых воздушных масс с сильными ветрами. В первом случае метели продолжительны (1-2 суток), во втором они идут в виде снежных зарядов, чередующихся с периодами хорошей видимости. Наибольшее количество дней с метелями приходится на январь-февраль. Отсутствуют метели в июле-августе. Общее число дней с метелями достигает 100-120 в году.

Сильные метели при низких температурах создают опасные условия для жизни людей, оказавшихся вдали от поселков. В зависимости от местных метеорологических условий при низких температурах, сильном ветре и слабой видимости в метелях, определены степени штормовой готовности, по которым выполняются предупредительные мероприятия для исключения случаев обморожения и гибели личного состава, потери техники, предотвращения аварий систем жизнеобеспечения.

Точное определение количества выпадающих осадков на метеостанциях Новой Земли затруднено из-за частых штормовых ветров и метелей в зимнее время. Осадки выпадают преимущественно в виде снега, и лишь в июле-августе - в виде дождя. Но в связи с резкими потеплениями иногда даже в январе осадки могут выпадать в виде дождя, а в любой летний месяц при похолоданиях может выпадать снег.

В течение года осадки выпадают неравномерно. Наименьшее их количество приходится на февраль-апрель, наибольшее - на сентябрь-октябрь.

Снежный покров невелик, так как общее количество осадков в холодный период года составляет от 100 до 150 мм. Сильные ветры и оттепели оказывают существенное влияние на его распределение. Выпавший снег переносится из одних районов в другие. При скоростях ветра 15 м/сек и более снег сильно измельчается и переносится с песком и пылью, образуя небольшие холмы, ориентированные по направлению ветра, которые в дальнейшем, увеличиваясь, переходят в "заструги". Благодаря частым и резким перепадам температуры, эти холмы уплотняются настолько, что создают сильные помехи для передвижения транспорта. Средняя высота снежного покрова к концу зимы составляет 25-30 см, но в отдельных местах из-за заносов она может достигать нескольких метров.


Таблица 4.16
Среднемесячное количество осадков в п.Белушья, мм
МесяцIIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXIIВсего
Среднее количество циклонов431820152227333843492737372

Снежный покров в поселке Белушья появляется в среднем 3 октября, а сходит 16 июня, а в поселке Северный - 5 октября и 20 июня соответственно. Продолжительность снежного покрова составляет около 250 дней в году.

Наибольшей мощности ледовый покров достигает в конце апреля. Толщина льда в зависимости от суровости зимы, защищенности бухт и уровне штормовых ветров к концу зимы достигает 100-170 см.

Характерным в ледовой обстановке западного побережья является то, что при устойчивых восточных ветрах образуются разводья шириной 1-5 миль, расположенные вдоль берега от входа в губу Белушья до мыса Сухой Нос.

Ледовая обстановка в проливе Маточкин Шар исключает безледокольное плавание судов с ноября по июнь. С июля по вторую декаду августа через пролив зачастую проходят большие скопления льда из Карского моря, мешающие проведению каких-либо работ на акватории пролива.



Геологические и гидрогеологические характеристики полигона

Вдоль Новой Земли тянется горный хребет, максимальная высота которого составляет 1590 м над уровнем моря. Горы глубоко расчленены речными и ледниковыми долинами. Острова относятся к зоне арктических пустынь. Около половины поверхности о. Северного занимают ледники, их сплошной покров простирается на 400 км в длину и до 70-75 км в ширину. Мощность многих ледников превышает 300-400 м. Берега моря в большей части обрывистые, крутые.

По особенности ландшафта о. Южный входит в зону арктической тундры, многие участки которой заболочены. Большая часть острова представляет ступенчатую равнину, образованную комплексом морских террас, постепенно повышающихся от побережья вглубь острова. Высота низких террас от 3-5 м до 100 м, высоких - до 300 м. В северо-западной части острова расположен небольшой массив низких гор с абсолютной высотой 400-500 м, с отдельными вершинами высотой до 1000-1500 м. Крутизна склонов (до высоты 500 м) не превышает 20-30°. Именно здесь размещены испытательная зона В и поселок Северный. Долины рек на этом участке троговые (выпаханные ледниками) шириной 50-100 м, на отдельных участках они расширяются до 1-1,5 км. Современное горное оледенение района представлено ледниками: Моисеева, Рогачева, Сомбреро, Крутым, Северным, Васнецова, Клокова и другими. Общая площадь ледников - 70 км2, мощность льда в наиболее крупных ледниках Клокова и Васнецова не превышает 60-80 м.

В геолого-структурном отношении острова Новая Земля входят в состав Пайхойско-Новоземельской складчатой системы, являющейся продолжением Урало-Пайхойской складчатой системы. Она состоит из ряда складок (антиклиналей и синклиналей), постепенно изменяющих простирание с северо-западного направления на юге архипелага до северо-восточного направления на севере архипелага. (Антиклиналь - изгиб, складка горной породы, вершина которой расположена вверху, синклиналь - складка горной породы, опрокинутой вершиной вниз. Антиклинальные и синклинальные структуры имеют ширину в десятки км и протяженность в сотни км.)

Юго-запад Южного острова (место расположения зоны А) омывается водами Баренцева моря. Берега моря здесь обрывистые, скалистые высотой до 20-30 м. Местность, прилегающая к берегу в полосе шириной от 2 до 20 км, равнинная, ступенчато повышающаяся о моря вглубь острова на 80-100 м.

На острове Южном, в районе, где проводились подземные ядерные испытания, зале- гают преимущественно осадочные породы. Они разделены на три комплекса.

Нижний комплекс представлен сланцами, песчаниками, алевритами мощностью около 2000 м. (Алеврит (мука) - рыхлая, мелкообломочная, осадочная порода, состоит из минеральных зерен и имеет объемную плотность 2,5-2,7 г/см3).

Средний комплекс образован известняками, песчаниками и сланцами, реже доломита ми, кварцитами и диабазами мощностью более 5000 м. Карбонатные горные породы сложены в основном природными карбонатами (кальцитом, арагонитом, доломитом, сидеритом, анкеритом, родохрозитом, витеритом и др.), образовавшимися осадочным путем в водоемах. Наиболее распространенные разновидности - известняк, доломит, мергель.

Верхний комплекс сложен аргиллитами, алевритами, глинистыми сланцами, песчаниками мощностью 2000-5000 м. Аргиллит (глина + камень) - твердая плотная глинистая порода не размокающая в воде, часто со слабовыраженной сланцевостью, преимущественно средней прочности. Верхний комплекс перспективен для подземных ядерных испытаний из-за полного отсутствия карбонатных пород и близости к равнинному рельефу. На юге территории в составе комплекса преобладают аргиллиты и алевриты, содержащие слои и пачки песчаника и редкие прослои (до 2-3 м) известняков. В центральной части комплекс имеет двучленное строение: внизу преобладают глинистые сланцы с прослоями алевритов и песчаников, вверху - песчаники и алевриты с прослоями глинистых сланцев. На севере комплекс сложен алевритами, песчаниками и глинистыми сланцами, редко содержащими примесь карбонатов. Породы верхнего комплекса сверху закрыты рыхлыми отложениями мощностью от 1 до 30 м. В тектоническом отношении отложения верхнего комплекса слагают небольшие синклинальные и антиклинальные складки с преобладающими углами падения пород 20-60°. Складки через 1-5 км нарушены крутопадающими разломами типа сбросов или сбросо-сдвигов, характеризующимися небольшой (до 10 м) зоной дробления и максимальной амплитудой смещения 500 м. Характерно развитие двух систем трещин: направленных вдоль пластов пород и перпендикулярных к пластам пород. Коэффициент трещинной пустотности составляет 2,6% для алевритов, 0,7-3,4% для песчаников, 1,4-2,4% - для глинистых сланцев.

В зоне С, где проводились воздушные испытания, испытательное поле расположено в сильно пересеченной гористой местности, имеющей отдельные ровные площадки и небольшие водоемы с отметками высот 160-300 м над уровнем моря. Расстояние от центра поля до береговой черты составляет 25-40 км. С юга и с востока поле окружено горами. На востоке горы простираются на 80-100 км и резко обрываются к морю, на юге переходят в холмистую местность. Грунт площадки каменисто-болотистый, содержит щебень с удельным весом 2,36 г/см3.

По сейсмическим условиям геологическая формация архипелага относится к районам, в основном асейсмичным. Тектонические нарушения на дне акваторий Баренцева и Карского морей приурочены к рифтовым образованиям океанических горных систем и непосредственно на участках, прилегающих к островам Новая Земля, подводных тектонических нарушений не обнаружено.

Реки Новой Земли в большинстве короткие (длина наиболее крупных из них не превышает 130 км), горного типа, с малыми глубинами, быстрым течением, с каменистыми, порожистыми руслами. Глубина рек не превышает 3 м, скорость течения составляет 1,5-2 м/с. Наиболее значительные реки на о. Северном - Гусиная и Промысловая, на о. Южном - Безымянная и в районе зоны В - Шумилиха и Чиракина. Сток рек - сезонно-летний. Реки зимой промерзают до дна. Озера многочисленны, различны по величине, конфигурации, генезису, условиям питания и химическому составу. Озера на равнине реликтовые и термокарстовые, вдоль морского побережья - лагунные, отделенные от моря косами и пересыпями, в горах - ледниковые или подпруженные моренами. Наиболее крупные озера имеют площадь до 60 км2, глубину - до 20-30 м, в некоторых случаях - до 90 м.

Территория архипелага входит в область сплошного распространения многолетнемерз-лых пород. По результатам бурения скважин на равнинной части мощность мерзлого слоя достигает 400 м, в гористой части - 600 м. В связи с этим подземные воды делятся на над-мерзлотные и подмерзлотные. Надмерзлотные воды образуются в теплое время года и приурочены к слою сезонного таяния. Они залегают обычно начиная с глубины 0,5-1 м от поверхности. Воды ненапорные, пресные. Под наиболее крупными озерами, имеющими значительные массы воды, возможны сквозные талики, на что указывают результаты вертикального электрозондирования, проведенного со льда озера Питьевое. Подмерзлотные воды имеют трещинно-жильный характер, сильно минерализованы. Они изучены слабо.

В рыхлых отложениях и в скальных породах близ морских берегов наблюдаются криогалинные воды, то есть воды, которые, вследствие высокой минерализации, способны находиться в жидкой фазе в породах с отрицательными температурами. Это напорные воды и их водоупором является слой мерзлых пород с более низкими фильтрационными свойствами, чем водовмещающие породы. В частности, криогалинные воды были вскрыты скважиной в окрестностях поселка Северный на глубине 52 м. Уровень этих вод оказался на 6 м ниже уровня моря, величина напора составила 18 м. Вода горько-соленая, ее температура - минус 4,5°С.

Ядерные взрывы могут осуществляться на различной высоте. В зависимости от положения центра ядерного взрыва относительно поверхности земли (воды) различают воздушный, наземный, подземный, надводный, подводный и высотный ядерный взрыв. Воздушным ядерным взрывом называется взрыв в атмосфере на высоте, при которой светящаяся область не касается поверхности земли (воды),но не выше 10км. Воздушные ядерные взрывы подразделяются на низкие и высокие.
Измерения при подземных ядерных испытаниях