ЯДЕРНЫЕ ВЗРЫВЫ В МИРНЫХ ЦЕЛЯХ

«Взрыв – это очень быстрое выделение большого
количества энергии и большого объема газов»
М. В. Ломоносов
ЯДЕРНЫЕ ВЗРЫВЫ В
МИРНЫХ ЦЕЛЯХ
ПЕРВЫЕ МИРНЫЕ ЯДЕРНЫЕ ВЗРЫВЫ В США И СССР
Страна, название
эксперимента, место
проведения
Дата
проведения
Мощность,
кт
Условия
проведения
Результат
США, «Gnome»,
Карсбад, Нью-Мексико
10 декабря
1961 г.
3
Скважина,
360 м
Камуфлетная полость
в соляном массиве,
вскрыта для
исследований
6 июля
1962 г.
104
Скважина,
193 м
Огромная воронка,
сухая, глубина ~ 98 м
США, «Anacostia»,
Невадский полигон г.
27 ноября
1962 г.
~5
Скважина,
228 м
Отработка ОПЗ
США, «Kaweach»,
Невадский полигон
21 февраля
1963 г.
~12
Скважина,
227 м
Отработка ОПЗ
США, «Tornillo»,
Невадский полигон
11 октября
1963 г.
~5
Скважина,
149 м
Отработка ОПЗ
США, «KlicKita»,
Невадский полигон
20 февраля
1964 г.
20-200
Скважина,
492 м
Отработка ОПЗ
США, «Асе»,
Невадский полигон
11 июня
1964 г.
<20
Скважина,
263 м
Отработка ОПЗ
США, «Sedan»,
Невадский полигон
2
ПЕРВЫЕ МИРНЫЕ ЯДЕРНЫЕ ВЗРЫВЫ В США И СССР
Страна, название
эксперимента, место
проведения
Дата
проведения
Мощность,
кт
Условия
проведения
Результат
США, «Dub»,
Невадский полигон
30 июня
1964 г.
<20
Скважина,
258 м
Отработка ОПЗ
США, «Par»,
Невадский полигон
9 октября
1964 г.
38
Скважина,
404 м
Наработка
изотопов
СССР, «Б»,
Новоземельский
полигон
25 октября
1964 г.
0,001–20
Штольня
Отработка ОПЗ
США, «Handcar»,
Невадский полигон
06 ноября
1964 г.
12
Скважина,
403 м
Изучение
удержания
продуктов взрыва
СССР, «З-5»,
Семипалатинский полигон
16 ноября
1964 г.
20-150
Штольня
Отработка ОПЗ
США, «Salky», Невадский
полигон
18 декабря
1964 г.
0,092
Скважина,
27,5 м
Образование
навала породы
3
ПЕРВЫЕ МИРНЫЕ ЯДЕРНЫЕ ВЗРЫВЫ В США И СССР
Страна, название
эксперимента, место
проведения
Дата
проведения
Мощность,
кт
Условия
проведения
Результат
СССР, «Чаган»,
Семипалатинский полигон
15 января
1965 г.
140
Скважина
178 м
Огромная
воронка-водоем,
глубина ~100 м
СССР, «Буган-1,2»,
Башкирская АССР,
Грачевское
нефтерождение
30 марта
1965 г.
2x2,3
Скважина,
1341и 1375
м
Интенсификация
добычи нефти
США, «Palanquin»,
Невадский поли гон
14 апреля
1965 г.
4,3
Скважина,
85 м
Эксперимент на
выброс
СССР, «Буган-3»,
Башкирская АССР,
Грачевское
нефтерождение
10 июня
1965 г.
7,6
Скважина,
1350 м
Интенсификация
добычи нефти
4
Первый советский подземный ядерный взрыв в одной из
штолен на Семипалатинском испытательном полигоне 11
октября 1961 года. Отчетливо видны осыпи и пыль,
подброшенные вздрогнувшей землей (из архива Минатома)
5
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
НАПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПРОГРАММЫ
ПОДЗЕМНЫХ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ В МИРНЫХ
ЦЕЛЯХ 1965-1988ГГ.
глубинное сейсмическое зондирование земной коры для
выявления геологических структур, перспективных для
поиска полезных ископаемых (проведено 39 взрывов);
создание подземных емкостей и хранилищ (42);
интенсификация добычи нефти и газа (21);
экскавационные эксперименты (6);
ликвидация аварийных газовых фонтанов (5);
образование провальных воронок (3);
захоронение жидких токсичных отходов (2);
дробление руды (2);
предупреждение внезапных выбросов угольной пыли и
метана (1);
создание плотины-хвостохранилища путем рыхления
породы (1).
6
ЯДЕРНЫЕ ВЗРЫВЫ В МИРНЫХ ЦЕЛЯХ
Всего
по
программе
мирного
применения подземных ядерных взрывов
на территории Советского Союза было
проведено 124 эксперимента. Из них 39 –
в
Казахстане
(причем
7
–
на
Семипалатинском
полигоне),
по
2
эксперимента
на
Украине
и
в
Узбекистане, 1 – в Туркмении. Остальные
эксперименты (80) проводились на
территории Российской Федерации.
7
Ядерные взрывы для сейсмозондирования
территории СССР.
8
ГЛУБИННОЕ СЕЙСМОЗОНДИРОВАНИЕ
(39 ядерных взрывов)
На основе выполненных работ были составлены
геолого-геофизические разрезы вдоль всех пройденных
геотраверс; подготовлен комплект геолого-геофизических
карт, характеризующих глубинное строение недр вплоть до
фундамента осадочного чехла и границы Мохоровичича.
Анализ полученных материалов позволил составить
схему рельефа поверхности фундамента и подошвы
промежуточного комплекса пород на всей исследованной
территории; было уточнено положение рифтовых структур,
контролирующих
перспективные
области
углеводородосодержания, и произведено тектоническое
районирование обследованной территории.
По мнению руководителей тогдашнего Министерства
геологии СССР, выполненная программа исследований не
имеет аналогов в мире и по своему научному и
практическому значению вполне сопоставима с космической
программой.
9
Промышленные ядерные взрывы на
территории СССР
10
СОЗДАНИЕ В СССР ИСКУССТВЕННЫХ
ПОЛОСТЕЙ В МАССИВАХ КАМЕННОЙ СОЛИ
И ЕМКОСТЕЙ В ДРУГИХ ПОРОДАХ.
Интенсивное развитие газовой нефтяной, химической и
нефтеперерабатывающей
промышленности
потребовало
расширения в стране резервуарного парка.
Метод создания подземных емкостей в отложениях каменной
соли с помощью подземных ядерных взрывов позволяет иметь на
глубинах до 1000 м устойчивые полости объемом более 60 тыс.
кубометров с меньшими затратами, чем при традиционном
способе создания хранилищ, и в сравнительно короткие сроки с
обеспечением сейсмической и экологической безопасности.
Созданные в Советском Союзе в каменной соли подземные
емкости вполне пригодны в качестве резервуаров для хранения
нефти и газа, а также для захоронения вредных химических
веществ и высокорадиоактивных жидких отходов. Два резервуара,
созданные под Оренбургом, эксплуатируются в течение многих лет
в
качестве
хранилищ
газоконденсата.
Это
позволило
предотвратить безвозвратные потери свыше двух миллионов тонн
этого ценного сырья.
11
ПОДЗЕМНОЕ ЗАХОРОНЕНИЕ
ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ
Прототипом
данной
технологии
является
захоронение
промстоков,
трудно
поддающихся
современным способам очистки, через обычные
буровые скважины.
Сущность новой технологии заключается в
использовании подземных ядерных взрывов для
обработки
пласта-коллектора
и
в
подборе
эффективного режима закачки промстоков в зону
взрыва. Разработанная технология внедрена и успешно
реализуется на объектах:
• «Кама-2» для захоронения промышленных стоков
Стерлитамакского ОАО «Сода» (с 1976 г.);
• «Кама-1» для захоронения промышленных стоков
ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» (с 1982 г.).
12
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ И ГАЗА
Одним из основных способов повышения коэффициента
извлечения нефти, применяемых в нефтяной промышленности,
является использование различных модификаций заводнения
нефтенасыщенных пластов.
Традиционные методы успешно применяются только при
разработке таких месторождений, залежи нефти в которых
приурочены к коллекторам с высокими фильтрационными
свойствами. Однако существует немало месторождений, где нефть
сосредоточена в низкопроницаемых коллекторах или в
изолированных продуктивных пластах и линзах, отделенных друг
от друга непроницаемыми перегородками. Продавить нефть через
них с помощью воды, пара или газа практически невозможно.
Ставить же буровую на каждую линзу или изолированный пласт
экономически нецелесообразно. По этой причине значительное
количество нефтяных месторождений вообще не вводится в
промышленную разработку.
13
Грачевское нефтяное
месторождение (Башкортостан)
Первые три мирных подземных ядерных взрыва были
проведены в 1965 г. на Грачевском нефтяном месторождении
(Башкортостан), приуроченном к рифовому массиву. Оно
находилось в эксплуатации с 1958 г. без поддержания пластового
давления. К тому времени из месторождения было добыто уже
2080 тыс. т нефти, то есть более половины из так называемых
установленных извлекаемых запасов в 3980 тыс. т. Данная
величина была утверждена для Грачевского месторождения
Центральной комиссией Миннефтепрома по запасам и составляла
27,2 % от начального геологического ресурса месторождения. При
этом за время эксплуатации к 1965 г. пластовое давление, как
оказалось, снизилось с 14,7 до 4,4 МПа. Спустя 15 лет, в 1980 г.,
для подготовки этого месторождения под закачку в пласт газа
высокого давления было проведено еще два подземных ядерных
взрыва. К тому времени пластовое давление снизилось до 1,4
МПа, а из залежи уже было добыто 3300 тыс. т нефти, что
составило около 22,5 % от начальных геологических запасов
месторождения.
14
Грачевское нефтяное месторождение
В 1982 г. для оценки влияния ядерных взрывов на эффективность
разработки Грачевского месторождения была создана специальная
комиссия Миннефтепрома. Которая сделала следующие выводы:
•
1) существует принципиальная возможность и эффективность
проведения ядерных взрывов на действующих промыслах;
•
2) суммарная дополнительная добыча нефти за счет использования
подземных ядерных взрывов, определенная различными способами,
составила 150–300 тыс. т, то есть 5–10 % от суммарной добычи нефти с
начала разработки и 12–24 % – с момента проведения ядерных взрывов;
•
3) воздействием взрывов было охвачено 42,5 % площади
месторождения, где образовалась зона улучшенной проводимости. По 15
из 40 пробуренных добывающих скважин производительность заметно
увеличилась и почти в три раза замедлился темп естественного падения
добычи нефти. В целом по залежам замедлился темп падения пластового
давления.
Разработка месторождения продолжается до сих пор
15
Применение подземных атомных
взрывов
Четверть века назад ученые получили задание исследовать
возможность дегазации угольных пластов, в которых содержался
высокий процент растворенного метана: при некоторых условиях
он начинает быстро испаряться и скапливаться в свободных
местах угольного месторождения, т. е. в угольных шахтах, что
создает угрозу жизни шахтеров. В шахтах украинского города
Енакиево (трест «Орджоникидзе-уголь») в год погибало до 100
человек от выбросов метана. Применив маломощный ядерный
взрыв и встряхнув пласты угля, атомщики заставили метан уйти,
тем самым предотвратив гибель сотен шахтеров. Шахта была
застрахована на многие годы от выбросов.
Подземные ядерные взрывы могут быть применены при
разработке битуминозно-глинистых отложений баженовской свиты,
запасы нефти в которых на территории Западной Сибири
исчисляются сотнями миллионов тонн.
Известно применение подземных ядерных взрывов в СССР
для ликвидации мощных аварийных газовых фонтанов.
16
Газовый фонтан Урта-Булак был потушен
ядерным взрывом 1966г.
1 декабря 1963 г. в Узбекистане
на
Урта-Булакском
месторождении возник газовый
фонтан высотой 70 м. В сутки
сгорало 18 млн кубометров газа,
что
угрожало
загрязнением
атмосферы,
образованием
озоновых
дыр,
отравлением
людей и животных.
Фонтан горел свыше трех лет. За один год сгорало столько газа, что его
хватило бы для снабжения такого промышленного центра, как Ростов-наДону, или восьми таких городов, как Волгодонск. Физики-ядерщики создали
ядерный заряд, пробурили скважину, опустили в нее заряд 30 кт и взорвали.
Скважина была перекрыта на глубине 1,5 км, и газовый фонтан потух.
17
ЗАДАЧА ДРОБЛЕНИЯ БОЛЬШИХ МАСС
ГОРНЫХ ПОРОД
Успешные эксперименты по применению подземных ядерных
взрывов для дробления руды были проведены на апатитовом
месторождении на Кольском полуострове. Одиночным взрывом в
1972 г. был раздроблен блок размером 50x50x50 м, а групповым
взрывом двух зарядов в 1984 г. был подвергнут дроблению блок
размером 50x125x90 м. Для отвода и герметизации радиоактивных
продуктов взрыва была выполнена специальная горизонтальная
выработка, что исключило загрязнение раздробленной руды.
Всего тремя ядерными взрывами было раздроблено 1550 тыс.
т руды, причем качество дробления оказалось выше, чем с
использованием
обычной
технологии.
Концентрация
радиоактивных продуктов в зоне дробления не превысила
допустимых величин: по стронцию-90 она оказалась менее 2 Бк/кг,
а по цезию-137 – менее 5 Бк/кг.
18
Первый опытно-промышленный эксперимент о возможности
использования подземных ядерных взрывов для образования
воронок-водохранилищ
На территории Семипалатинского испытательного полигона в урочище
Балапан, в месте слияния рек Чаган и Ащи-Су, 15 января 1965 год.
Глубина - 178 м, мощность - 140 кт. Кратер диаметром 408, глубиной 100
метров. На месте кратера позднее образовалось озеро.
19
Семипалатинский испытательный
полигон:
воронка от ядерного взрыва "Чаган"
после заполнения водой, 1965 год
ОЗЕРО АТОМ-КУЛЬ
Вода в озере пригодна для питья,
более того, в нем прижилась и
успешно размножается рыба,
которую запустили в озеро из других
природных водоемов.
20
Ядерное взрывное устройство
Разработано во второй половине 1960-х гг. специально
для подземных взрывов, предназначенных для промышленных
и научных целей, в частности для:
• ликвидации аварийных газовых и нефтяных фонтанов;
• создания подземных емкостей для захоронения вредных
отходов;
• создания подземных хранилищ жидких или газообразных
химических продуктов;
• интенсификации разработки нефтяных и газовых
месторождений;
• сейсмозондирования и геофизических исследований земной
коры.
В 1968 г. успешно применено для ликвидации аварийного
газового фонтана на месторождении „Памук“ в Средней Азии,
а также в других местах.
21
Ядерное взрывное устройство
промышленного назначения (слева)
Ядерные промышленные заряды (справа)
Всего для промышленного применения было разработано 14 типов ядерных
взрывных устройств (ЯВУ), из которых 9 были одобрены и использованы
70 раз для промышленных целей.
22
За период 1945 - 1998 гг. на земной поверхности, под землей, под
водой и в атмосфере Земли было произведено свыше 2000 ядерных
испытаний. Из них США - 1039, СССР - 718, Францией - 198, Китаем - 45,
Великобританией - 45, Индией - 3, Пакистаном - 2, неизвестно кем - 1.
Наиболее рассредоточенными по площади были ядерные взрывы в
Советском Союзе, имевшие наряду с военными также мирные научные
и практические цели: изучение распространения сейсмических волн и
глубинного строения земных недр, вскрыша горных пород, тушение
горящих нефтяных и газовых скважин и др.
(данные взяты на сайте Службы Специального контроля Министерства Обороны)
23
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВЗРЫВЫ В
КРАСНОЯРСКОМ КРАЕ
Дата проведения
Условия проведения
Мощность, кт
29.09.75
„Горизонт“ Скважина Г–3
7,6
26.07.77
„Метеорит“ Скважина М2
15
21.08.77
„Метеорит“ Скважина М3
8,5
21.09.78
„Кратон“ Скважина КР–2
15
06.09.79
„Кимберлит“ Скважина
КМ–3
8,5
01.11.80
„Батолит“ Скважина БТ–1
8
22.10.81
„Шпат“ Скважина ШП–2
8,5
04.09.82
„Рифт“ Скважина РФ–1
16
25.09.82
„Рифт“ Скважина РФ–4
8,5
24
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
25