Федоров Г.В., ТОО «Экосервис С»
В 1969-70 гг. на плато Устюрт в 290 км к востоку от г. Актау Мангыстауской области было проведено три мирных ядерных взрыва в скважинах с целью образования воронок обрушения для накопления в них воды, которую можно использовать как источник водоснабжения для животноводства.
Предпосылкой для проведения мирных атомных взрывов на плато Устюрт послужил опыт подобных работ в США. В шестидесятые годы в США на полигоне штата Невада была проведена серия ядерных взрывов большой мощности в аллювиальных породах, в результате которых образовались крупные провальные воронки над местом подземного взрыва. При этом практически отсутствовало выделение радиоактивных веществ в атмосферу. При взрыве в результате «схлопывания» полости взрыва и всех геологических пород, лежащих выше, на поверхности образуется провал конусообразной формы. Естественно, что такое явление может произойти только в том случае, когда расположенные выше полости породы не обладают свойством "разбухания" при обрушении в полость. На полигоне Невада в аллювиальных породах оказалось возможным образование провальных воронок, без образования отвалов грунта. Диаметр и глубина этих воронок позволяли использовать их для создания водохранилищ в засушливых районах.
Место для проведения подобных взрывов в СССР было выбрано на площади развития пористых пород на малонаселенной отдаленной площади нагорья Мангышлак между Каспийским и Аральским морями. Кроме создания водохранилищ в провальных воронках ставилось целью изучение инженерной сейсмологии. Предполагалось, что провальные воронки, образованные обрушенной полостью, будут заполняться из первых водоносных горизонтов на участке, где были расположены боевые скважины. Однако, по ряду причин, связанных с геологическими особенностями, этого не произошло. Дно воронок заполнялось только талыми водами на короткое время, затем вода высыхала и воронка превращалась в такыр.
В результате воздействия взрыва на массив пород на объекте «Мангышлак» могла установиться гидравлическая связь между водоносным горизонтом сеноманского комплекса (на глубине 600 м) и обрушенной полостью с дальнейшим радионуклидным загрязнением вод этого горизонта. По данным НЯЦ РК распространение радионуклидов по подземному водоносному сеноманскому горизонту может достичь 400 м от центра взрыва.
Оказалось, что глубины воронок, образовавшихся при взрывах в районе полуострова Мангышлак, были значительно меньше тех, которые были образованы в экспериментах на американском полигоне Невада. Это могло быть результатом отличий физических свойств геологической среды. Отсутствие воронки при взрыве в одной из скважин (в скважине 1-Т) можно объяснить слишком большим заглублением ядерного заряда в геологические отложения.
Необходимо заметить, что все три ядерных взрыва, проведенные в геологических отложениях на площади «Мангышлак» проведены без утечки радиоактивности. Результаты многочисленных обследований территорий тех районов, где осуществлялись промышленные подземные ядерные взрывы, свидетельствуют, что использование ядерно-взрывных технологий в народнохозяйственных целях не стало причиной создания серьезных радиоэкологических проблем.
В 2004 г. в районе проведения ядерных взрывов на площади «Мангышлак» проводил работы по изучению возможного загрязнения района коллектив исследователей ИРБЭ НЯЦ РК. В результате исследований установлена точечная повышенная радиоактивность в районе двух скважин.
В 2006 г. ТОО «Экосервис С» провел исследования по проекту: «Разработка и внедрение технологии водного мониторинга на границах и территориях, прилегающих к местам проведения мирных подземных ядерных взрывов». Целью работ являлось: изучение сложившейся радиационной обстановки в районе проведения мирных подземных ядерных взрывов на объекте "Мангышлак", определение основных источников и механизмов потенциального радиоактивного загрязнения природных сред и уровней загрязнения. Для выполнения этой задачи проведена радиометрическая съемка и был проведен отбор и анализ проб почв и воды на радионуклиды (Cs-137, Sr-90, Pu-239 и тритий)
Проведенные исследования (с учетом результатов 2004 г.) свидетельствуют о том, что ядерные взрывы осуществлены практически без выбросов радиоактивных материалов на поверхность. Повышенные значения (до 408 Бк/кг) техногенных радионуклидов Cs-137 и Sr-90 установлены только в виде точечных проявлений в непосредственной близости от оголовков скважин 1-Т и 2-Т.
Поверхность района исследования характеризуется равномерным радиационным фоном около 0,15 мЗв/ч с повышением в забивочном материале оголовка скв. 1-Т (3,4 мЗв/ч) и до 0.3-0.6 мЗв/ч у приборной скважины вблизи скважины 1-Т.
Повышенные значения техногенных радионуклидов в воде колодцев, расположенных на различных расстояниях (до 20 км) от боевых скважин отсутствуют, что свидетельствует об отсутствии миграции радионуклидов из полостей боевых скважин в воды неогенового водоносного горизонта, в котором располагаются опробованные колодцы.
Учитывая отсутствие поверхностных водотоков, незначительную радиационную загрязненность поверхности исследуемого района, отсутствие радионуклидов в водах первого от поверхности водоносного горизонта неогенового возраста, необходимо считать, что наиболее реальным объектом мониторинга может быть сеноманский водоносный горизонт, в котором в скважине 1-Т на глубине более 600 м образована полость, часть которой располагается в отложениях сеноманского горизонта. Радионуклиды из этой полости могут мигрировать по сеноманскому водоносному горизонту. Факт миграции может быть установлен только с помощью отбора и анализа проб из гидрогеологических скважин, которые (числом не менее 2-х и глубиной не менее 800 м) необходимо пробурить по направлению гидрогеологического потока от скважины 1-Т с расстоянием 100 и 500 м от нее. В связи со слабой проницаемостью сеноманских отложений ожидается, что расстояния миграции будут не велики (первые сотни метров). Учитывая большие глубины, низкую проницаемость отложений сеноманского водоносного горизонта, низкое качество воды, вопрос организации мониторинга растекания радионуклидов (водного мониторинга) на объекте Мангышлак в настоящее время не является первоочередным.
В течение 36 лет (с 1970г.) целостность скважинных систем с ядерными взрывами не была нарушена, выход радионуклидов на поверхность не установлен. Тем не менее, проведение мониторинга, учитывая ядерный характер взрывов, вероятно, необходим. Объектами мониторинга и его периодичность в районе проведенных ядерных взрывов должны быть следующими:
- Оценка загрязнения радионуклидами оголовков скважин и окружающей территории (оценка радиометрической съемкой загрязнения при возможном прорыве радионуклидов из полостей на поверхность - 1 раз в 3 года).
- Оценка загрязнения первого от поверхности водоносного горизонта (опробование воды ближайших к боевым скважинам колодцев – отбор 20 проб 1 раз в 3 года).
- Оценка миграции радионуклидов из подземных полостей по сеноманскому водоносному горизонту (опробование 2-х наблюдательных скважин – 1 раз в 5 лет).