Подземные ядерные взрывы

Более 20 лет (1959-1980 гг.) мне пришлось участвовать в организации, научно-технической подготовке и проведении подземных ядерных взрывов на Новоземельском полигоне. Этот период был особенно важным для выполнения атомного проекта страны и обеспечил достижение паритета в оснащении ядерным оружием Вооруженных сил. У меня сложилось убеждение, что освоение Новоземельским полигоном технологии подземных ядерных взрывов мегатонного класса позволило заключить договор об ограничении мощности до 150 кт при подземных взрывах и встать на путь запрещения всех видов ядерных испытаний.

Индивидуальность подхода при научно-технической подготовке подземных испытаний рассматривалась с не меньшим интересом, чем "оборонные" взрывы на Новоземельском полигоне в интересах Военно-морского флота (подводные взрывы 1955, 1957 и 1961 годов, физический опыт ФО-3 в 1957 году и надводные взрывы 1961 и 1962 годов).

Активные работы по подготовке подземных испытаний были начаты в 1959 году. Новоземельский полигон "молчал", чувствовалось приближение соглашения о запрещении ядерных взрывов в трех средах. Нам было предписано разработать и выдать проектной организации (Пром НИИпроект Минсредмаша) техническое задание на проектирование пяти штолен и жилого городка для экспедиции горняков (комбината в Желтых Водах Украины) с комплексом производственных и бытовых сооружений. Район заложения горных выработок и производства строительных работ был выбран на основании авторитетного заключения комиссии о возможности проведения подземных взрывов мегатонного класса из условий локализации радиоактивных продуктов в зоне испытаний и невозможности выхода за пределы полигона. Во многом и этому способствовала вечная мерзлота, достигавшая глубины до 600 метров от поверхности земли.

Для использования опыта Семипалатинского полигона 6-е Управление МО предоставило нам техническое задание на проектирование "Горной станции", и на основании его в ЦНИИ 16 ВМФ совместно с заинтересованными организациями было разработано техническое задание на строительство первой очереди "Геофизической станции" (ГФС, поселок "Северный") Новоземельского полигона на южном берегу пролива Маточкин Шар. Штольни были заложены в горном массиве Моисеева. Был намечен следующий порядок подземных испытаний: штольня Г длиной 200 м для взрыва 250 тонн амотола; штольня Б для взрыва калиброванного заряда порядка 1 кт и три штольни А1, А2, А3 для испытания опытных ядерных устройств мегатонного класса. Широко предполагалось использовать скважины, пробуренные с дневной поверхности в район камер модельной штольни Г и концевых боксов штолен с ядерными зарядами. Также предполагалось построить на верху горного массива приборные сооружения для сейсмовзрывной аппаратуры. Расположение КПА для управления подрывом и запуском регистрирующей аппаратуры было определено на высоте 132 западного берега реки Шумилихи. С целью сокращения капитальных затрат промплощадки для проходки штолен удалось спроектировать по оптимальному варианту: одна промплощадка для штолен Ги Б, а проходку штолен А1, А2 и А3 вести с единой промплощадки. С началом навигации 1960 года строители, экспедиции горняков и буровиков активно приступили к выполнению работ, и к маю 1961 года была закончена штольня Г, завершилась проходка штольни Б и сделан большой задел по штольням типа А. Однако выполнить намеченный план испытаний не представилось возможным в связи с продолжением на Новоземельском полигоне широкой программы воздушных и подводных ядерных взрывов в 1961 и 1962 годах.

Наше предложение провести модельный взрыв в штольне Г до начала атмосферных испытаний не было поддержано руководством 6-го Управления МО.

Все строительные работы были законсервированы, полигону было предписано принять необходимые меры по изучению воздействия воздушной ударной волны на сооружения ГФС и сохранения их. И только в 1963 году после заключения Московского договора о запрещении ядерных испытаний в трех средах возобновились подготовительные работы для обеспечения подземных испытаний. Сооружения геофизической станции оказались весьма живучими, выдержившими испытания 1961-1962 гг. на опытном поле губы Митюшики (40 км) мощностью до 50 мегатонн.

Представленный нам обширный материал по подземным ядерным взрывам на Семипалатинском полигоне в 1961-62 гг. позволили по-новому наметить план дальнейших работ на ГФС. Было признано нецелесообразным использовать штольню Г под взрывы обычных ВВ, а провести в ней калиброванный взрыв мошностью 1 кт, который мог быть осуществлен без дополнительной проходки штольни вглубь массива и обеспечивал необходимый объем измеренений по параметрам сейсмовзрывных волн для привязки их к мощности заряда и пересчета на другие значения последующих взрывов. Дооборудование штольни проведено в минимальном объеме для размещения внутри приборов физических измерений с источниками электропитания (аккумуляторов и преобразователей) и установки в 15 метрах от них приборного стола с датчиками, расположенными по оси канала вывода излучений (КВИ) из концевого бокса.

В день взрыва погода благоприятствовала, было сравнительно тихо, ветер обеспечивал перенос воздушных масс от штольни в северном направлении в пределах границ полигона. Учитывая малую мощность взрыва, эвакуационные мероприятия по участникам испытаний были приняты оптимальными. Группе живучести городка надлежало провести заключительные операции по выключению отопительных систем и подготовки их на случай воздействия сейсмовзрывных волн. Личный состав этой группы был сосредоточен на правом берегу реки Шумилихи и имел необходимый транспорт для следования в район командного пункта управления на высоту 132, где находилась государственная комиссия, испытательные группы и вертолеты дозиметрической разведки. Были развернуты также группы и службы безопасности. С точки зрения внешних явлений и выхода радиоактивных инертных газов (РИГ) в атмосферу первый подземный взрыв на Новоземельском полигоне принес некоторые сюрпризы. Был отмечен достаточно интенсивный выход РИГ на 10-й минуте. С высоты 132 мы наблюдали, что вылетевшие на разведку вертолеты при подходе к эпицентральной области взрыва резко начали набирать высоту, группы живучести и наземной дозиметрической разведки на транспорте пересекли реку Шумилиху в сторону КПА. Просачивание газов было обусловлено тремя факторами: недостаточно абсолютной глубиной заложения концевого бокса, наличием скважин над камерами, выполненных для размещения зарядов ВВ в случае модельных опытов, и большой газовостью глинистых сланцев, в которых была заложена штольня Г.

Испытание прошло успешно, заряд сработал нормально с заданной мощностью, выход газов в основном через дневную поверхность позволил сохранить необходимую информацию в приборном отсеке штольни, и распространение РИГ за пределы границ полигона не произошло. Показания сейсмической аппаратуры свидетельствовали, что район ГФС является "спокойным" и серьезного воздействия сейсмовзрывных волн взрывов мегатонного класса на поселок Северный и близлежащие пункты не ожидается.

Проведение первого подземного ядерного взрыва 18 сентября 1964 года совпало с 10-летним юбилеем создания Новоземельского полигона. Было проведено торжественное собрание и концерт художественной самодеятельности. Из выступления председателя государственной комиссии Николая Ивановича Павлова я понял, что нам необходимо готовиться к испытаниям мегатонных зарядов.

Назначение штольни Б нами было также изменено. Имея экспериментальные данные, полученные при взрыве калиброванного заряда, можно было перейти к испытанию опытного изделия. Дооборудование штольни не было сложным. Требовалось удлинить выработку, чтобы выйти на соответствующие заглубление концевого бокса по линии наименьшего сопротивления (ЛНС). В 1960 году эту штольню пришлось несколько повернуть после проходки 50 метров, так как буровики отказались закладывать скважину над концевым боксом из-за крутой поверхности в районе выхода ЛНС. Приборный бокс находился внутри штольни недалеко от поворота штольни. Подземный взрыв в штольне Б также принес сюрприз. Мощность его оказалась ниже ожидаемой и выход РИГ через дневную поверхность над концевым боксом не произошел. Через 40 минут начался интенсивный выход газов через устье штольни, продолжавшийся несколько дней. Ветер был слабый и газы распространялись вдоль пролива на восток. Опасности для жителей городка они не представляли. Но испытатели вынуждены были добираться до бокса в индивидуальных костюмах, проявляя самоотверженность по извлечению информации и демонтажу аппаратуры.

Из опыта подземных испытаний 1964 года был сделан основной вывод, что при их планировании необходимо учитывать газовость породы горных массивов ГФС и с целью сохранности пленки регистраторы не должны располагаться внутри штольни. Поэтому во всех последующих испытаниях вплоть до 1969 года предусматривалось строительство на приустьевых площадках обвалованных металлических сооружений МС.

1965 год неожиданно для полигона оказался "молчаливым". Государственная комиссия прибыла раньше, чем было доставлено изделие для штольни А-2. Она сумела так организовать подготовку штольни к испытаниям, что монтажная организация Минсредмаша, работавшая в условиях белых ночей, сумела в несколько дней смонтировать весь измерительный комплекс. Но испытание планировавшего изделия было отложено.

1966 год был для полигона самым важным для освоения технологии испытания изделий мегатонного класса. Подготовлены две штольни А-1 и А-2 для одновременного подрыва двух зарядов. Приборные сооружения МС были максимально насыщены измерительной аппаратурой, внутри штольни было установлено большое количество различных датчиков, позволяющих получить информацию по процессам, сопровождающим ядерный взрыв.

Учитывая результаты предыдущих взрывов, особое внимание было обращено на выбор метеообстановки, обеспечивающий выполнение требований Московского договора о запрещении испытаний в трех средах. Председатель государственной комиссии Георгий Александрович Цырков ознакомил испытателей с решением Политбюро ЦК КПСС вопроса о подземных взрывах в штольнях А-1 и А-2. Октябрь 1966 года по метеоусловиям оказался сложным. Нужной погоды не было, но уже в проливе начала создаваться ледовая обстановка. Предвиделись сложные эвакуационные мероприятия. В распоряжении были ледокольно-транспортное судно "Байкал", тральщик Северного флота, стоявший в дозоре у входа в пролив, и полигонные катера. Трюмы "Байкала" были оборудованы деревянными нарами для приема личного состава строительных отрядов, гарнизона жилого городка и работников экспедиций на период проведения взрыва и нормализации газовой обстановки. Повадились в городок коренные обитатели Севера: белый медведь и песцы, не сменившие окрас своих шкурок. Песцов охотно кормили бойцы караула у приустьевой площадки, повязав им пионерские галстуки. В конце октября ожидался приход циклона, который после передвижения через Новую Землю на Карскую сторону должен способствовать образованию на западе района испытаний перемычки высокого давления, обеспечивающей не распространение газовых масс в западном направлении. Циклон был глубоким и весьма активным. Под его воздействием швартовы "Байкала" неожиданно лопнули и корабль понесло на северный берег пролива. Командир объявил боевую тревогу, вся энергетическая установка была приведена в действующее состояние, и корабль встал на якоря в середине пролива. Многие испытатели остались на берегу. Когда дня через два пришвартовались к причалу, они находящимся на "Байкале" ехидно сообщали, что была проведена операция, похожая на "кошка бросила котят..."

Метеорологическая ситуация становилась рабочей, были приняты экстренные меры по устранению повреждений, проверки всех систем и выполнению организационных мероприятий по оперативному плану испытания. Циклон принес много снега, и весь массив Моисеева был одет в снежный покров. На момент взрыва нам разрешили наблюдать за поверхостными явлениями с вертолета дозиметрической разведки. Зрелище было грандиозным. Два одновременных взрыва мегатонного класса потрясли весь горный массив, он оголился от снега, но выполнил свое предназначение. Продукты взрыва были локализованы в его недрах, наблюдался выход газов через 15 минут, они распространялись в пределах границ полигона. Городок выстоял, информация сохранилась и была снята после разрешения представителями службы безопасности. Государственная комиссия и испытатели групп были эвакуированы с командного пункта управления на катерах и доставлены на "Байкал", катера пробивались через ледяные полыньи.

Результаты испытания оказались во всех отношениях блестящими. Изделия сработали с ожидаемыми мощностями. Горные массивы ГФС обеспечивали подземные испытания мегатонного класса. Городок имел незначительные повреждения и быстро был приведен в эксплуатационное состояние, горняки и строители могли продолжить работы по планам 1967 года. Полигон освоил технологию подземных ядерных взрывов мегатонного класса.

При проведении подземных испытаний 1964 и 1966 гг. практически был использован весь задел выработок 1960-1961 гг. Дальнейшие проходки приходилось начинать с нуля. По газовой обстановке в районе штолен А-1, А-2 и А-3 нельзя было надеяться на возможность использования штольни А-3 для испытания 1967 года и поэтому были запроектированы штольни А-4 и А-5, которые также должны были проходиться в горном массиве Моисеева, но устья их были определены со стороны реки Шумилихи.

В ноябре 1966 года нами были проанализированы проектные длины штолен, придя к выводу, что при достигнутых скоростях проходки 200 метров в месяц штольня А-5 не будет закончена в 1967-го и поэтому необходимо было изменить направление штолен А-4 и А-5 таким образом, чтобы мог быть проведен групповой взрыв в двух штольнях. После проходки выяснилось, что фактические заложения боксов по ЛНС меньше проектных, подсчет влияния газовости на время выхода РИГ должен вестись по новым формулам, мощность одного изделия ожидалась больше заданной. Созданная экспертная комиссия нашла такие предложения по испытанию, которые устраивали и разработчиков зарядов и специалистов, ответственных за выполнение требований Московского договора о подземных взрывах.

1967 год был годом 50-летного юбилея Октябрьской революции. В высоких инстанциях требовали, чтобы были исключены всякие чрезвычайные происшествия и были выполнены все работы по постановлениям.

В связи с нехваткой кабельной продукции пришлось пересмотреть объемы физизмерений особенно с использованием радиочастотного кабеля, исключив ряд факультативных исследований.

Государственная комиссия особенно тщательно изучала прогнозы Гидрометцентра, иногда не соглашаясь с рекомендациями его представителей на месте испытаний. Однажды я был вызван на переговоры и меня попросили спросить личное мнение Евгения Константиновича Федорова о возможности проведения подземных испытаний в штольнях А-4 и А-5 при сложившейся метеообстановке. Позвонил ему по "кремлевке" и получил от него ответ по заданному вопросу государственной комиссии: доклады представителей Гидрометцентра на месте испытаний соответствуют коллективному выводу многих специалистов всей службы Гидрометцентра и его личного мнения не требуется.

Испытание прошло успешно, было зарегистрировано малоинтенсивное просачивание РИГ в атмосферу через 20 минут только из штольни А-4.

Из опыта работы по организации испытания 1967 года нами был сделан вывод о необходимости выдавать задание проектной организации в летний период предыдущего года. Поэтому для испытания в 1968 году нами с Владимиром Петровичем Ковалевым была предложена и согласована с разработчиками зарядов схема штольни А-3 со штреком, в которой были расположены три бокса. Объединены все требования организаций, участвующих в испытаниях. Техническое задание проектной организации было выдано в июле, а выехавшие на испытания в штольнях А-4 и А-5 Орест Гусейнович Касимов и Анатолий Александрович Раков сумели совместно с представителями заинтересованных организаций проанализировать объемы физизмерений и без ущерба для основных задач испытаний представить предложения на межведомственное совещание в Минсредмаше по оптимальному объему измерений.

1968 год казался нам радужным, позволявшим решить две проблемы: сократить объемы горнопроходческих работ за счет проходки из одного ствола к нескольким боксам и наметить пути выполнения заделов в горных выработках. Одновременно с окончанием штольни А-3 восточнее ее начата проходка штольни А-8. Возможность подтвердилась расчетами устойчивости выработки при воздействии сейсмовзрывных волн. Промплощадка использовалась ранее, построенная еще в 1960-1964 годах. Было развернуто строительство дороги к горному массиву "Черный" в глубине долины реки Шумилихи, а также автономного жилого городка у его подошвы с промплощадкой. Этими мерами обеспечивалась планомерная организация испытаний в 1969 году (штольня А-8) и 1970 году (штольня А-6). Но реальная жизнь распорядилась по-иному с этими планами. При подготовке к испытаниям в штольне А-3 удалось на полигоне с разработчиками отработать техническое задание на оборудование штольни А-8, предусмотрев замену бетонных гермостенок в районе устья штолен на конструкции прочных переборок подводных лодок. Приближался циклон, начала складываться рабочая метеообстановка. По расписанию эвакуационных мероприятий я находился на теплоходе "Буковина". Поднялся рано утром и ждал, когда теплоход начнет отходить в точку ожидания. Вместо этого получил указание немедленно отбыть в Москву. Государственная комиссия не пришла к единому мнению о проведении испытания при создавшейся метеообстановке, и оно было отложено. 4 ноября с полигона вылетал военно-транспортный самолет и на нем пришлось отбыть в Москву. Другие полеты перед годовщиной Октябрьской революции запрещались. Испытание состоялось днем 7 ноября с одним из неприятных сюрпризов, на выяснение которого было затрачено около двух лет. Контрольная аппаратура не подтвердила срабатывание одного изделия. Начато тщательное исследование поверхностных явлений на дневной поверхности в районе выхода ЛНС и показаний сейсмографической аппаратуры. Единого мнения не было. Руководство Минсредмаша приняло решение осуществить проходку штрека в район "несработавшего" бокса из штольни А-8, работы в которой были временно прекращены. В нее начали просачиваться по трещинам газы из районов взрывов в штольне А-3. Работал тот же эффект, что и при испытании в штольне Б, газы выходили не через дневную поверхность, а вдоль выработок, в данном случае в соседнюю штольню.

Пришлось вновь следовать на ГФС и проводить мероприятия, о которых подробно описано в воспоминанях "Добровольцы в опасной работе", смысл которых состоял в том, чтобы изменить режим истечения газов не через штольню А-8, а разбив гермостенку через устье штольни А-3.

Только в 1971 году удалось осуществить проходку к несработавшему боксу из штольни А-8. И эта работа была сложнее, чем аналогичная на Семипалатинском полигоне в 1995 году, награжденная правительством РФ премией.

При одновременном испытании в штольнях А-7 и А-9 я находился в Москве, обеспечивая государственную комиссию метеопрогнозами и консультацией. Интерес к этим подземным взрывам был большим. Впервые концевой бокс штольни А-9 оказался в известковой породе. Ожидался большой выход газов. К 10 часам утра 14 октября 1969 года пригласил на переговоры заместителя начальника штаба полигона и просил наладить связь с районом испытания и в течение получаса информировать о поведении "верхнего" клапана. В этот период информация была нормальной, подтверждающая штатный процесс газовой ситуации. В последующее время всякая попытка получить сведения оказывалась безрезультатной. Начали сомневаться в благополучном исходе. К концу рабочего дня мы с Анатолием Ивановичем Кисовым были вызваны к заместителю Главнокомандущего ВМФ Павлу Григорьевичу Котову и получили указание подготовить доклады министру обороны и начальнику генерального штаба об аварийной обстановке при подземном взрыве в штольне А-9 и список испытателей, подвергшихся облучению, и полученные дозы. В этот день прибыл с полигона транспортный самолет АН-12 и на нем прилетели представители спецслужб. Информация общего характера была уже известна Главкому ВМФ. К эвакуации испытателей был привлечен теплоход "Буковина", и в своих вопросах нас особенно интересовало местонахождение теплохода в момент взрыва и его движение по проливу. Исчерпывающего ответа не получили. На узле связи ВМФ встретили заместителя начальника ЗГУ Минздрава, проведшего переговоры со своим представителем. Он сообщил нам, какие меры они приняли по подготовке своих лечебных учреждений для приема испытателей, подвергшихся облучению, и просил нас по телефону принимать его вопросы для получения информации с полигона. Согласие на его просьбу было дано, а вопросы он ставил довольно жесткие. Получив официальную телеграмму с полигона, все необходимые справки и доклады были представлены. Нештатная радиационная ситуация возникла в результате прорыва через 60 минут газов через тектоническую трещину. Этот аварийный урок послужил для решения технических вопросов по внедрению полигонных систем телеметрии и жестких правил эвакуационных мероприятий на период непосредственного испытания с использованием вертолетов.

Горный массив Черный был сложен из породы углистых сланцев, имевших меньшую прочность, чем глинистые сланцы гор Моисеева. Это и предопределило проявление ряда особенных эффектов как с выходом газов, так и образованием камнепадов.

При подземном взрыве в штольне А-6 (1970 г.) на 10-15-й минутах появились три ясно выраженные струи газов, поднявшихся на большую высоту. На технологическую площадку сошла лавина камнепадов.

По результатам этих наблюдений пришлось увеличить глубины заложения концевых боксов для последующих подземных взрывов и особенно тщательно спрогнозировать расположение аппаратурных комплексов при испытании в штольне В-1 в 1973 году. В штольне была пройдена шахта глубиной 500 метров, обеспечивающая испытания более мощного заряда. Если с выбором его глубины заложения можно было опираться на результаты взрыва в штольне А-6, то с камнепадом необходимо было идти на вариант отнесения технологической площадки с аппаратурными комплексами на возможно большие расстояния от устья штольни. Если по выходу газов заглубление бокса с помощью шахты позволило обеспечить необходимое время просачивания на дневную поверхность в пределах 30 минут, то процесс камнепада оказался весьма угрожающим для приустьевых аппаратурных комплексов. Легкие измерительные фургоны под действием лавины камней были уничтожены, а прочные наиболее важные фургоны НИИТа были протащены лавиной до окончания камнепада. Имея повреждения корпусов, они обеспечили сохранность информации. Необходимые данные по работоспособности изделия были получены. Лавина камнепадов была столь могущественной, что в результате ее было образовано искусственное озеро с плотиной камнепадов.

Взрыву в штольне В-1 предшествовала аварийная ситуация, сложившаяся при падении вертолета МИ-4 с дымшашками на вершину горы Черной. Человеческих жертв не было, но поврежденный вертолет оставался на горе. Приближалась благоприятная метеообстановка. Государственная комиссия считала, что наличие вертолета на горе не должно препятствовать испытанию. Командование полигона получило твердое указание снять вертолет с горы, вплоть до спуска вручную на тросах. Назревал конфликт. Выручила авиация Северного флота. Был прислан вертолет МИ-6, и опытный экипаж его с блеском совершил подъем поврежденного МИ-4 на внешней подвеске и доставку на аэродром поселка "Северный".

Последние испытания изделий мегатонного класса были проведены на Новоземельском полигоне в конце октября 1975 года при одной метеообстановке, длившейся, к счастью, более 3 суток. С 1976 года разрешались по договору взрывы мощностью не более 150 килотонн.

Это был комплекс испытаний в скважинах Ю-6Н и Ю-7 (район губы Башмачная, 18 октября 1975 г.) и в штольне А-12 (гора Черная, 21 октября 1975 г.)

Одновременно провести их в один день не представлялось возможным, так как полигон располагал количеством вертолетов, позволявших обеспечить испытание только в одном районе. Поэтому после взрывов на Южной площадке полигона, вертолеты были срочно передислоцированы в поселок Северный, а испытателям пришлось освоить непрерывный процесс перехода от генеральной репетиции к испытанию, и все это было сделано в одни сутки (включая работу в ночное время). Вспоминая этот факт, склоняю голову перед самоотверженностью всех, кто принял участие в испытании в штольне А-12.

Ситуация по метео не была потеряна, хотя был небольшой инцидент, связанный с регистрацией лаборатории Главного управления Гидрометеослужбы на Кольском полуострове. Возникли разногласия метеослужбы полигона с Гидрометцентром по причинам такого непонятного эффекта. Можно это объяснить только влиянием небольшого подныривающего циклончика. Согласно отчетным данным, системы слежения за распространением газовой струи, выход газов в атмосферу начался на 30-й минуте и распространялись они в южном направлении, и головная порция была обнаружена на четвертые сутки на высоте 700-1500 метров в предгорьях Уральского хребта.

В заключение следует еще раз подчеркнуть, что подземные испытания мегатонного класса на Новоземельском полигоне привели к договору об ограничения мощности подземных ядерных взрывах до 150 килотонн.

Глава из книги В.А. Тимофеева "Корабельный инженер вспоминает"