Общие характеристики ЯВУ мирного назначения

ЯВУ, используемое для опытно-промышленных и промышленных работ, разрабатывается в соответствии с заданными техническими требованиями и осуществляет ЯВ в целях, определенных проектом.

В состав ЯВУ входит ЯЗ, системы его подрыва и контроля за работой. Эти сборочные единицы объединяются в прочном герметичном корпусе в единое изделие, которое помещается под землю, и соединяется с наземной аппаратурой подрыва специальными кабелями. Система подрыва подсоединяется к источнику питания (ИП). Система контроля за работой ЯВУ состоит из двух частей – бортовой и наземной. Задачей ее является контроль за последовательностью поступления в систему подрыва и во вспомогательные системы ЯЗ командных сигналов, а также сообщение на пульт управления данных о выполнении команд. В опыте осуществляется единая привязка всей задействованной аппаратуры к нулевому моменту времени, за который принимается момент подачи импульса высокого напряжения на капсюли-детонаторы ЯЗ. Порядок выдачи сигналов, а также их характеристики (полярность, амплитуда, длительность) задаются в техническом задании на ЯВ.

 

10.3 Основные требования к ЯВУ

ТТ к ЯВУ отражают специфику их применения и ожидаемые производственные эффекты. Поэтому они не могут быть одинаковыми для ЯВУ разного назначения. Это вытекает из разнообразия задач, решаемых с помощью подземных ЯВ. Такие взрывы использовались для:

- взрывов наружного действия с выбросом грунтов (строительство каналов, водохранилищ, насыпных плотин, гаваней и т.д.),

- обрушения горной породы (с полезными ископаемыми или пустой) при добыче или ведении подземных горных работ,

- интенсификации добычи нефти и газа,

- создание подземных емкостей для хранения углеводородов,

- глубинного сейсмического зондирования земной коры,

- ликвидации аварийных газовых или нефтяных фонтанов,

- глубинного захоронения биологически вредных промышленных отходов.

Основные требования к ЯВУ, предназначенным для взрывов на выброс грунта:

- образование при взрыве минимально возможного (или достижимого) количества осколков деления,

- снабжение ЯВУ защитой, поглощающей максимальное количество нейтронов, возникающих при термоядерном взрыве,

- возможность доставки (транспортировки) конструкций ЯВУ в полностью или частично собранном виде в любое, сколь угодно отдаленное и малонаселенное место без ограничения дальности перевозки, вида транспорта и времени года,

- подготовка ЯВУ к использованию на месте взрывных работ в условиях отсутствия специальных капитальных зданий и сооружений,

- герметичность корпуса ЯВУ при давлении бурового или цементного раствора до 5 МПа.

Требований к калибру не предъявляется.

Требования к ЯВУ для интенсификации добычи углеводородов и создание емкостей для их хранения другие. Взрывы проводятся на очень больших глубинах. При ЯВ создаются значительные количества испаренной и расплавленной породы, которой захватывается вся радиоактивность. Не захватываются только газообразные изотопы. Наиболее опасный – тритий. Масса остаточного трития должна быть не более 0,1 г независимо от мощности ЯВУ.

Промышленное применение камуфлетных ЯВ связано с опусканием ЯВУ на глубины от сотен метров до 2-3 км, поэтому калибр ЯВУ не мог быть произвольным. Он зависит от диаметра бурения скважины на рабочую глубину.

Для камуфлетных ЯВ разработано 4 типа ЯВУ для применения в скважинах с обсадными трубами 299 и 219 мм и температурах 80 и 90-120^°С. Корпус ЯВУ выдерживал давление до 75 МПа.

Главным требованием для ЯВУ, предназначенных для интенсификации добычи нефти или газа, является низкая стоимость выполняемых работ.

Разнообразие задач, решаемых при проведении мирных взрывов, а также стремление сократить номенклатуру ЯВУ при одновременном удовлетворении запросов заказчика, требует обеспечить варьирование энерговыделения в диапазоне 1 – 30-40 кт.

Обобщенные требования к ЯВУ, предназначенным для проведения камуфлетных взрывов:

- для ЯВУ, используемых для интенсификации добычи углеводородов, трития не должно быть более 0,1 г,

- корпус должен выдерживать давление более 75 МПа,

- применение ЯВУ при температурах до 80^°С и при 120-150^°С. При этом конструкции ЯЗ и бортовой аппаратуры могут отличаться,

- ЯВУ должно выдерживать значительные ударные нагрузки,

- в каждом типе ЯЗ должна быть предусмотрена возможность установить энерговыделение, требуемое для решения конкретных задач,

- транспортировка ЯВУ должна осуществляться любыми видами транспорта и на любые расстояния,

- габариты ЯВУ должны допускать применение в обсадных трубах скважин диаметром 219 и 299 мм,

- простота конструкции, допущение сборочных работ в практически полевых условиях.

Технические требования к ЯВУ возникли не сразу. Они уточнялись и видоизменялись по мере накопления опыта проектирования и применения ЯВУ. Они – результат работы ученых, специалистов и рабочих ВНИИТФ, ВНИИЭФ, КБ АТО и ВНИИПИЭТ.

 

ЯВУ для камуфлетных взрывов

Первое ЯВУ, специально созданное для камуфлетных мирных взрывов, предназначалось для ликвидации аварии пережатием ствола газоносной скважины на большой глубине. На месторождении Памук (Узбекистан) произошли разрывы стенок обсадной трубы, вследствие чего газ распространялся по приповерхностным пластам с ежесуточным расходом от 2 до 3 миллионов кубометров. Разработано ЯВУ мощностью 40 кт, позволяющее доставить его в наклонной обсадной трубе диаметра 274 мм на глубину 2200 м. Температура среды 100^°С, давление – 550 атм. Операция по пережатию трубы проведена 21.05.68 г.

Газовый фонтан горел 3 года, при этом сгорало столько газа, что его хватило бы на удовлетворение потребности такого города, как Екатеринбург. Физиками предложена проектная схема «гашения» скважины (рисунок 24).

Сложность решения технической задачи заключалась в том, что ЯЗ выдерживал температуру не выше 40^°С, а температура окружающей среды на глубине 1500 м достигала 73^°С. Для охлаждения был разработан специальный кожух для заряда с подводом охлаждающей жидкости и спроектирована система охлаждения скважины. При спуске заряд застрял на глубине 1530 м. Температура ЯЗ резко повышалась и за 2 часа до подрыва достигла 56^°С. Пришлось срочно начать цементирование скважины и подготовку к подрыву ЯЗ. Спустя несколько секунд после взрыва факел пламени над скважиной погас.

Для применения в скважинах с трубой диаметром 299 мм при температуре не более 80^°С во ВНИИТФ было разработано ЯВУ с возможностью регулирования энерговыделения. Эти ЯВУ были использованы при взрывах серий «Вега» (15 взрывов для создания подземных емкостей для хранения газа) и «Батолит» (2 взрыва для глубинного сейсмозондирования).

 

Рис. 24 – Схема «гашения» фонтана (стр.29, «Атом», №1, 1996г)

 

Гарантированное время пребывания в скважине ЯВУ разработки ВНИИТФ составляло 18 суток, что достаточно для проведения подготовительных работ к взрыву. Следует отметить высокую надежность всех комплектующих элементов ЯВУ, разработанных для условий длительного действия гидростатического давления. Так, подрыв 2-х зарядов в 1987 году (проект «Гелий-4» и «Гелий-5») успешно был осуществлен через 20 месяцев после их завески в скважинах. После взрыва на Грачевском нефтяном месторождении была увеличена добыча в 3,9 раз. Радиоактивного загрязнения местности в этих и других случаях не было обнаружено.