Технология проведения испытаний

Технология проведения атмосферных испытаний была нацелена на решение основных задач по измерению характеристик ядерных зарядов, изучению поражающего действия ЯВ на военные и гражданские объекты и обеспечению безопасности населения, проживающего вблизи границ полигонов.

При наземных испытаниях, проводимых на специальных площадках, на определенных расстояниях (внутри приборных отсеков или на открытой местности) размещались приборы, датчики для контроля характеристик работы ЯЗ, техника и сооружения, опытные животные.

Воздушные испытания проводились с участием специально оборудованных самолетов-бомбардировщиков типа ТУ-16 и самолетов, осуществляющих забор проб воздуха из облака взрыва. Дозиметрическая служба осуществляла контроль доз радиоактивного выпадения по следу облака с участием вертолетов.

Стратегические ракеты запускались на расстояние до 1000 км до точки взрыва. Оперативно-тактические ракеты – с архипелага Новая Земля в район полигона.

При испытаниях осуществлялся контроль

- параметров ударной волны,

- определение координат взрыва,

- характеристик γ- дозы воздушных ЯВ,

- характеристик β- и γ- активности продуктов ЯВ,

- радиоактивного загрязнения атмосферы местности.

Для данного контроля были разработаны специальная аппаратура и измерительные методики.

Подземные взрывы проводились в штольнях и скважинах.

Горизонтальные горные выработки для проведения подземных испытаний проходились сечением 9-12 м², длина штольни выбиралась из условия обеспечения необходимых заглублений концевого бокса, в котором размещался ЯЗ (рисунок 20).

Рис. 20 – Типовая штольня с забивочным комплексом (ЯИ, стр. 132, т.2)

Проходка производилась с помощью буровзрывных работ со скоростью порядка 100 м в месяц. Около устья штольни сооружали промплощадку для обеспечения работ (энергия, компрессорная, электровозное депо и т.д.) и складирования стройматериалов и испытательную площадку.

Типовой забивочный комплекс штолен состоит из участков бетонных элементов и щебеночной засыпки между ними, в которую закачивался под давлением цементный раствор.

Кабельные линии размещались в металлических коробах. Через элементы забивки проходили трубы КВИ.

Рис.21 – Схема конструкции забивочного комплекса зоны механического действия взрыва (а). Разрез по оси штольни (б): 1 – концевой бокс, 2 – щебень, 3 – канал вывода излучений, 4 – гермоэлементы (сечение штольни h×b = 3×3,3 м) (ЯИ, т. 2, стр. 133).

Самостоятельное направление исследований – развитие технологий физических экспериментов по изучению действия поражающих факторов ЯВ на объекты военной техники, биообъекты, внешнюю среду – облучательные опыты. В этих экспериментах, как правило, участвовали представители различных министерств и ведомств, количество испытателей в одном опыте доходило до 1000 человек.

Объекты исследований только на одну миллонную долю секунды должны почувствовать действие ЯВ. Затем специальная система защитных сооружений должна надежно локализовать радиоактивные продукты взрыва и предохранить объекты испытаний от сейсмического и других паразитных воздействий. Через сутки в штольню приходят дозиметристы для анализа радиационной обстановки. Спустя несколько дней, после уменьшения наведенной радиоактивности до допустимых уровней испытателями проводится демонтаж объектов испытаний. Разработчики военной техники извлекают свои объекты с расстояния сотен метров после взрыва ЯЗ килотонной мощности и доставляют их радиационно чистыми в свои институты для дальнейших исследований.

Физическая установка состоит из:

- заряда-облучателя;

- канала вывода излучения (КВИ);

- системы защитных сооружений;

- формирователей необходимых полей нагружения на облучательных позициях;

- облучательных позиций с объектами исследования;

- измерительных систем контроля работы физической установки;

- измерительных систем контроля реакции объектов исследования на воздействие ЯВ;

- технических систем реагирования в случае возникновения аварийных ситуаций;

- системы управления элементами физической установки.

Выбор штолен для ФО проводился особенно тщательно. Их сечение доходило до 25-50 м² и было значительно больше стандартных (~ 10 м²). В ряде опытов параллельно с основной штольней оборудовалась вспомогательная штольня для провоза заряда и элементов физустановки и прокладки измерительных кабелей (рисунок 22).

В опытах использовались различные типы телескопических каналов вывода излучений (воздушные, вакуумные, гелиевые). Характерный размер вакуумных КВИ в местах установки объектов испытаний составлял несколько метров, гелиевых КВИ – в 1,5-2 раза больше.

Система защитных сооружений состояла из нескольких систем предохранения и могла обеспечить извлечения объектов с близких приведенных расстояний.

Рис.22 – Схема физического опыта по исследованию действия ПФЯВ (стр.27, «Атом» №11, 1997)

Надежная работа системы защитных сооружений и характеристики ФУ позволили в ряде опытов провести облучение крупногабаритных объектов, расположенных вне штольни – на приустьевой площадке.

Для измерения характеристик ФУ и реакции объектов исследований в опытах использовалось несколько тысяч кабелей, задействовались десятки фургонов. Временной диапазон измеряемых величин составлял от 10^-9 сек до 10⁵ сек.

В скважинах проводились более мощные взрывы, чем в штольнях (рисунок 23). Диаметр скважин составил ~ 1м, глубина – 600-1000 м (в зависимости от мощности). Глубина обсадки скважины трубами – 50-200 м. Количество кабелей – от десятков до сотен. Спускаемая колонна заполнялась, как правило, цементным раствором.

Рис.23 – Схема конструкции скважины и забивки. Зоны механического действия взрыва. (ЯИ, т. 2, стр.140)

В подземных испытаниях заряд погружался в водяной столб, и использовалась конструкция забивок скважины с рядом цементных или песчано-цементных пробок длиной до 10 D.

На основании опыта проведения испытаний были разработан ряд рекомендаций по обеспечению безопасности.

Под минимально допустимой глубиной заложения заряда (линией наименьшего сопротивления – ЛНС) принимается глубина, позволяющая обеспечить выполнение требований Договора 1963 года о недопустимости выпадения радиоактивных осадков за пределами СССР, а также позволяющая обеспечить радиационную безопасность участников испытаний и населения окружающих районов.

Для взрывов в штольнях на Семипалатинском полигоне минимально допустимые глубины взрыва оценивалась как

Н_ДОП = 70 Е^1/3

Для взрывов в скважинах на Семипалатинском полигоне минимально допустимые глубины взрыва оценивалась как

Н_ДОП = 110 Е^1/3

На основании результатов опытов было установлено, что в атмосферу возможен выход только радиоактивных газов, изотопов и йода. Вследствие этого требования к метеорологической обстановке в районе испытаний ограничивались условиями исключения заметного повышения уровней радиации (по сравнению с фоновыми значениями) в районах проживания людей.

 

 

Мирные ЯВ

Исторические данные

Первое официальное заявление о перспективах мирного применения ЯВ сделано СССР на Ассамблее ООН в 1949 году.

Государственная программа «Ядерные взрывы для народного хозяйства» разработана во второй половине 60-х годов. Она выполнялась с 1965 по 1988 год. За это время проведено 124 мирных взрыва.

В проектах мирных взрывов СССР и США применялись как специализированные ЯВУ, так и ЯЗ, разработанные для военных целей. Во ВНИИТФ с самого начала работ (1962 год) было принято принципиальное решение о разработке и преимущественном использовании специализированных ядерно-взрывных устройств (ЯВУ) для этих целей.

Отработка ЯВУ осуществлялась на испытательных полигонах в
1964-1984 годах. Всего разработано и испытано 38 ЯЗ, из них 23 ЯВУ – ВНИИТФ. Из проведенных 124 мирных взрывов в 75 случаях использовано 80 ЯВУ ВНИИТФ.