Текст книги "Атомная катастрофа на Урале"

Причины уральской катастрофы: попытка реконструкции событий 1957–1958 годов

Как я уже сказал в первом разделе, мое сообщение об уральской катастрофе и его последующее подтверждение Л. Тумерманом оказались неожиданными для многих экспертов. Однако кто-то что-то знал об этом и раньше, поэтому кроме опровержений появлялись различные объяснения и разъяснения, включая и версию о взрыве реактора. Лондонская газета The Sunday Times 12 декабря 1976 г. поместила статью Бриана Силкока (Bryan Silcock) «Загадка Кыштыма», в которой после изложения моей и Л. Тумермана версий приводится скептический отзыв на версию взрыва, данный экспертом Уотсоном Клелландом, сообщившим, что лично видел некоторые места захоронения реакторных отходов в СССР.

«Однако, – пишет автор статьи, – после сообщения в New Scientist некое подтверждение дошло до Запада из других, но надежных источников. Согласно их данным, отходы захоранивались именно так, как описывал Медведев. Их перегрев превратил почвенные воды в пар, вызвав взрыв, но этот взрыв был меньшей мощности, чем сообщалось. Согласно этим источникам, не было человеческих жертв».

«…Др. Клелланд согласился, что такого рода небольшой взрыв мог произойти именно по такому механизму, но он не смог бы вызвать загрязнение территории в сотни квадратных миль».

Я думаю, что материал предыдущих разделов не оставляет сомнений в том, что загрязнение территории было именно в сотни квадратных миль. В густонаселенной индустриальной местности столь обширное загрязнение, связанное с распространением миллионов кюри, не могло обойтись без человеческих жертв от радиационного поражения, так как облучение людей, находившихся на этой местности, было неизбежным. Достаточно взглянуть на крупномасштабную карту Южного Урала или района между Челябинском и Свердловском, чтобы понять возможные последствия даже самой кратковременной задержки в эвакуации населения.

Кто был «надежным источником» для The Sunday Times, я не знаю и не пытался узнать, так как речь идет, по-видимому, о конфиденциальной информации. Однако после моей первой публикации в ноябре 1976 г. мне пришлось не только провести изложенные выше исследования различных экологических публикаций и ознакомиться с некоторыми данными ЦРУ. Мне еще необходимо было в общем виде изучить проблему захоронения ядерных отходов в историческом аспекте и те аварии, которые происходили в атомной промышленности. Кроме того, появились новые, совершенно неожиданные источники информации о последствиях уральской катастрофы. Все это позволяет мне осуществить попытку реконструкции и самой катастрофы, и ее разнообразных последствий.

Начать следует, однако, с очень краткого обзора некоторых хорошо известных аварий в атомно-ядерной промышленности в Европе и США, по которым имеется достаточно обширная документация.

Аварии на атомных реакторах и даже взрыв реактора при его неправильной эксплуатации или при сильном землетрясении не являются невозможными. Несколько драматизированное описание потенциального, но не случившегося взрыва реактора, расположенного возле Детройта, можно найти в книге Дж. Г. Фуллера [62]. Полная достоверность всех деталей, изложенных в этой книге, неоднократно подвергалась сомнению, однако и при более реалистическом подходе к этому событию очевидно, что ядерная технология пока еще не свободна от возможностей такого рода катастроф.

Среди описанных в научной литературе наиболее известна авария реактора в Уиндскейле в Англии в октябре 1957 г. О ней упоминается практически во всех публикациях об авариях в ядерной промышленности. Что касается советских источников, то, например, в книге Ф. А. Тихомирова [50] написано, что при аварии в Уиндскейле «было выброшено в атмосферу около 20 000 кюри йода-131, 600 кюри цезия-137, 80 кюри стронция-89 и 2 кюри стронция-90. Образовавшееся радиоактивное облако было прослежено на расстоянии нескольких сотен километров и прошло над территорией многих стран Европы. Загрязнение окружающей местности в Уиндскейле, обусловленное выпадением йода-131 из радиоактивного облака, во много раз превысило допустимые пределы и потребовало специальных мероприятий, направленных на уменьшение облучения местного населения» [50. С. 10].

Безусловно, в Англии эта авария 1957 г. долго и тщательно обсуждалась в прессе, и ее причины детально изложены в книгах, где доказывается опасность атомной энергии (см., например, [63]). Кроме того, для изучения всех аспектов этой аварии подробный отчет специальной правительственной комиссии был представлен парламенту премьер-министром Великобритании в ноябре 1957 г. [74].

Ни по количеству общей радиоактивности, ни по характеру ее изотопного состава авария в Уиндскейле не может быть аналогом уральской катастрофы. (Только на тех участках территории, с которых брались пробы на определение радиочувствительности водоросли хлореллы, было намного больше Sr⁹⁰, чем попало в атмосферу во время пожара в Уиндскейле.)

В статье Мартина Риля [64] дается хронология ряда других потенциально опасных аварий реакторов в разных странах (1969, 1970, 1972, 1974 и 1975 гг.), которые хотя и не привели к катастрофам, но были потенциальными их источниками.

Ни одна из всех известных в истории атомной промышленности аварий реактора не может служить аналогом того, что произошло в Челябинской области, если сравнить характер существующего там загрязнения территории с последствиями аварий реакторов.

Состав радиоактивных изотопов, образующихся при взрыве атомной бомбы, более соответствует характеру уральского загрязнения. Естественно, что местное население Южного Урала в районах, затронутых эвакуацией, распространяло слухи о взрыве бомбы, хотя никто не видел ярких вспышек, да и не было никаких типичных для взрыва бомбы разрушений. Но при отсутствии официальной версии причин катастрофы легенды о взрыве бомбы рождаются и распространяются как наиболее вероятное объяснение произошедшего. Слухи шли, разумеется, о случайном взрыве, так как густонаселенный индустриальный центр ядерной промышленности СССР не мог быть местом проводившихся в 1958 г. испытаний атомного оружия в атмосфере. Между прочим, именно 1957 и 1958 годы были рекордными по числу испытательных взрывов атомного и ядерного оружия в атмосфере: США за эти два года провели 79 взрывов ядерного оружия, СССР – 39 и Великобритания – 12 [63].

США в районах испытаний атомного оружия, например в окрестностях Маршалловых островов, проводили многочисленные экологические и дозиметрические исследования. Возможно, это же делалось и вокруг атомных полигонов в СССР, однако открытых публикаций об этом не было. Подземные испытания начались в США в 1951 г., а в СССР только в 1961 г. Но все это были запланированные взрывы, не влекущие за собой неприятных неожиданностей. Известно о значительном выбросе радиоактивных материалов на поверхность в результате подземного ядерного испытания на полигоне в штате Невада 6 июля 1962 г. Взрыв на глубине около 250 м (650 футов) ядерного устройства мощностью 100 килотонн образовал на поверхности кратер диаметром 1 200 футов (около 360 м), 90 % выброса радиоактивных загрязнений пришлось на территории в радиусе около 2 500 футов (около 760 м), но остальные 10 % распределились разнеслись по площади в 5 000 кв. миль [65]. В этом районе проводились впоследствии разнообразные радиоэкологические исследования, но вокруг была практически пустыня с бедной растительностью и ограниченным видовым составом животных.

В СССР аналогичный выброс на поверхность радионуклидов при подземном испытании ядерного оружия произошел на атомном полигоне в арктической зоне – на острове Новая Земля. Результаты этого взрыва были тщательно изучены и опубликованы с фотографиями динамики взрыва и образования кратера. Все эти данные изложены в вышедшей не так давно небольшой книге, поскольку его последствия (возможно, что выброс на поверхность был не случайным, а являлся экспериментом) тщательно изучались для оценки целесообразности использования атомных взрывов в мирных целях. Выводы, по заключению экспертов, были отрицательными. Хотя затраты на проведение ядерного взрыва значительно меньше по сравнению с затратами на химические взрывы, последующее загрязнение среды не оправдывает применения ядерных взрывов, так как дезактивация среды обходится намного дороже всех возможных расходов на производство химических взрывчатых веществ той же мощности.

Я видел эту книгу на русском языке, и она, безусловно, известна экспертам в других странах. К сожалению, у меня нет ее точного библиографического описания, но это сравнительно недавняя публикация, в которой точно указано место взрыва и описаны его последствия.

Из скудных сведений по истории советской ядерной программы, изложенных, главным образом, в биографиях научного руководителя и руководителя этой программы академика И. В. Курчатова, умершего в 1960 г. [66, 67], известно, что первоначальная программа создания атомной бомбы в СССР была основана на производстве плутония. Первые военные реакторы, строившиеся на Урале – в центре советской атомной промышленности, были реакторами для получения плутония. Обычный цикл работ в этом направлении включает определенный срок ядерной реакции урана в реакторе, приводящий к образованию плутония. Плутоний отделяется от остатков урана и других веществ[4]4
  Так называемого использованного горючего (spent fuel).


[Закрыть] на специальных радиохимических заводах. После выделения плутония остается сложная смесь разнообразных радиоактивных изотопов с очень высокой активностью, которая и создает множество проблем по обеспечению ее надлежащего и безопасного хранения в течение сотен и тысяч лет. От каждой разгрузки реактора по производству плутония остаются миллионы кюри таких концентрированных отходов. Среди них большая часть имеет сравнительно короткие периоды полураспада – минуты, часы, дни. Наибольшую опасность, спустя несколько лет, представляют Sr⁹⁰ (полураспад 28 лет) и Cs¹³⁷ (полураспад 30 лет). Газообразные продукты реакций, такие как С¹⁴, обычно выбрасываются в атмосферу по ходу всего цикла.

Отходы атомно-ядерной промышленности первоначально существуют в жидком виде, в форме кислых или нейтрализованных растворов. В настоящее время есть методы так называемой солидофикации – перевода жидких отходов в твердые блоки. В 40—50-е годы (а также и в 60-е) большая часть отходов подлежала длительному хранению именно в жидком виде. Поскольку транспортировка концентрированных жидких высокоактивных отходов на большие расстояния представляет огромные трудности и весьма опасна, а объемы таких отходов измеряются миллионами литров, то для их хранения создаются огромные, чаще всего подземные, стальные или железобетонные контейнеры (танки). В США в районе атомного центра в Ханфорде сопутствующие жидкие отходы с меньшей концентрацией радиоактивных изотопов сливались в особые траншеи, в которых только боковые стенки были забетонированы. Грунтовые воды в этом районе находятся на большой глубине (более 100 м), и поэтому почва под траншеями считалась достаточно надежным фиксатором радиоактивных веществ, способным сохранять их в безопасном для окружающей среды состоянии в течение столетий.

Именно в Ханфордском ядерном центре, который был самым крупным промышленным комплексом США по производству плутония в 50-е и 60-е годы, возникли две самые серьезные аварийные ситуации, которые могут служить аналогом и для понимания возможных причин уральской ядерной катастрофы.

Первая авария известна как утечка концентрированных жидких радиоактивных отходов из контейнера 106T (106T Tank Leak). Подробный анализ причин и последствий этой аварии можно найти в ряде публикаций [63, 68], в отчетах специального слушания в Объединенной комиссии по атомной энергии Конгресса США [69] и в отчете по изучению этой аварии, проведенному Комиссией по атомной энергии США [70]. Ханфордский атомный промышленный центр расположен в штате Вашингтон рядом с г. Ричмонд в пустынной резервации площадью около 570 кв. миль. Он был создан еще в ходе последней мировой войны для производства плутония. В течение 25 лет там работали девять реакторов и было произведено несколько десятков тысяч килограммов плутония. В процессе производства было накоплено более 70 млн галлонов (более 300 млн л) концентрированных жидких отходов. Для того чтобы уменьшить объем жидких отходов, эти растворы подвергались медленному испарению путем обычного высыхания. Образующиеся твердые массы солей помещали в стальные контейнеры для дальнейшего хранения. Однако в 1972 г. в жидкой форме оставалось еще около 40 млн галлонов жидких концентрированных реакторных отходов.

В июне 1973 г. было замечено, что в самом крупном из подземных контейнеров жидких отходов происходит утечка. Сколько времени до этого контейнер терял радиоактивный концентрированный раствор, неизвестно. Жидкость проникала в почву под контейнером и уже распространилась в виде обширного загрязнения на глубину более 40 футов под дном контейнера. К счастью, грунтовые воды в этом месте залегали на глубине 200 футов, поэтому радиоактивность в нее не проникла и не выносилась в близлежащую реку. После обнаружения утечки жидкость из этого контейнера откачали, однако, по расчетам, в почву вытекло около 115 000 галлонов (почти 0,5 млн л), содержавших 40 000 кюри Cs¹³⁷, 14 000 кюри Sr⁹⁰ и 4 кюри плутония, а также небольшие количества других изотопов. В ходе расследования этого инцидента выяснилось, что другие контейнеры тоже имели утечки, и за длительный срок (с 1958 г.) в почву под контейнерами вытекло не меньше 0,5 млн кюри. Всего в этой зоне был 151 контейнер для концентрированной жидкой смеси радиоизотопов, сливаемых после выделения плутония. Общий объем радиоактивности в жидкой форме, таким образом, в 1973 г. составлял десятки миллионов кюри.

Если бы утечка такого типа происходила на территории, где грунтовые воды залегают на меньшей глубине, то они быстро бы разнесли загрязнение по большой территории и через определенный срок оно попало бы в почву – через растения и в местные водоемы. Десятки квадратных километров территории с высокой степенью загрязнения могли бы стать источником обширных вторичных загрязнений в результате почвенной эрозии, смерчей и других причин. Подобный тип загрязнения вполне возможен и для районов слива жидких отходов в центрах атомной промышленности Южного Урала. Более того, не исключено, что имеется не один, а несколько районов такого рода загрязнений.

Подобное, по всей вероятности, могло случиться и в Челябинской области, особенно в тех районах, где строились первые большие реакторы для выделения плутония. Об этом я расскажу ниже несколько подробнее. Однако в конце 1957 г. или в начале 1958-го в Челябинской области произошла катастрофа, имевшая более внезапный характер и получившая название Кыштымской. По противоречивым рассказам об этой катастрофе, собранным Львом Тумерманом и зафиксированным в архивах ЦРУ, а также по двум свидетельским показаниям (о них я скажу ниже), прозвучавшим в телевизионной программе «Мир в действии» (подготовленной британской телекомпанией Granada) 7 ноября 1977 г., в районе Кыштыма произошел взрыв подземного хранилища отходов атомной промышленности.

Сходная по внешней картине катастрофа могла произойти в той же Ханфордской резервации, но не в районе контейнеров для высокоактивных жидких отходов, а в одной из траншей, куда сливались менее активные жидкие отходы. Объемы жидкостей с меньшей концентрацией радиоактивных изотопов были намного большими. Хранение, возможно, тысяч миллионов литров этих жидкостей потребовало бы слишком больших контейнеров и представляло бы очень дорогой способ ликвидации отходов. Поэтому для этих растворов был разработан более простой и дешевый способ: через почвенное дно траншей они просто впитывались в сухую почву. Так как грунтовые воды в этом районе расположены очень глубоко, то считалось, что почва создает достаточную защиту для неподвижного, фиксированного, хранения всей этой радиоактивности. Однако процессы, происходившие в почве в течение многих лет, создали неожиданную ситуацию в одной из больших траншей.

Как видно из состава изотопов в отходах, сливавшихся в танки для концентрированных растворов, плутоний был в них в относительно небольшом количестве, при расчете на кюри. Однако у плутония период полураспада составляет 24 тыс. лет, и поэтому в весовых единицах 4 кюри плутония – уже достаточно серьезная весовая величина. Но этого еще недостаточно для возможного взрыва, тем более что плутоний в данном случае распылен внутри большой массы почвы. А откуда вообще здесь плутоний, если радиоактивные смеси сбрасываются в отходы после выделения плутония на специальных заводах? Выделение плутония является главной целью всего производства, и стоимость производства одного килограмма плутония в США равна 20–30 тыс. долларов. Однако процессы выделения плутония из сложной смеси разнообразных изотопов не настолько совершенны, чтобы выделить все 100 %. Поэтому часть плутония (в США около 0, 5 %) попадает в отходы.

Плутоний присутствовал и среди изотопов, сливавшихся в менее концентрированном виде в траншеи без бетонного дна. Предполагалось, что плутоний, как плохо растворимая смесь, будет выпадать в осадок, адсорбироваться почвой в большом объеме под траншеей и переходить в нерастворимое состояние. Так и происходило, но в значительно более тонком слое почвы под траншеей, чем это можно было предположить вначале. Процесс адсорбции радиоактивной смеси шел в сухой почве по принципу колоночной (или ионообменной) хроматографии (в 1943–1944 гг. колоночная хроматография еще не была известна). Разные вещества делились почвой по их свойствам и молекулярному весу, и плутоний адсорбировался и накапливался в сравнительно тонком верхнем слое почвы, а не распределялся по всему объему равномерно. За много лет в одной из таких траншей (Z-9) недалеко от поверхности почвенного дна траншеи накопилось около 100 кг плутония – такого количества достаточно для производства почти ста атомных бомб небольшой мощности, равной мощности бомб, которые были сброшены в Японии в 1945 г. В траншее Z-9 плутоний был связан в объеме почвы около 1 800 кубических футов. Согласно официальному отчету Комиссии по атомной энергии США (известному как отчет WASH-1520 [71]), изучавшей эту проблему и рекомендовавшей удаление с помощью специального оборудования слоя почвы, обогащенного плутонием, могут создаться условия, при которых столь высокая концентрация плутония в почве станет началом цепной ядерной реакции, способной привести к взрыву. Реакция могла начаться, когда обогащенная плутонием почва увлажнилась бы от проникшей в нее воды и начала действовать как замедлитель нейтронов. В этом случае быстрый разогрев воды превращает ее в пар и от давления пара происходит взрыв, который выбрасывает радиоактивную почву на поверхность. Один из членов групп, проводивших исследование траншеи Z-9, определил такую возможность как взрыв по типу грязевого вулкана (mud-vulcano type explosion).

Для характеристики условий, которые могли привести к подобному взрыву, я предпочитаю привести здесь отрывок из резюме официального отчета, представленного Комиссией по атомной энергии Конгрессу США [71].

По ее расчетам, оборудование траншей должно было стоить около 2 млн долларов, которые и были выделены для этих работ. При этом предполагалось повторно выделить плутоний из почвы под траншеями —100 кг плутония имеют коммерческую стоимость более 3 млн долларов. Однако такая работа не проводилась, и вынутая из траншеи почва была перезахоронена в каком-то другом месте.

Всего в районе Ханфорда одиннадцать траншей такого типа, но в других десяти не создалось критической ситуации, так как, по подсчетам экспертов, на них всех приходится около 200 кг плутония. Каждый год с момента с создания этого атомного комплекса в траншеи, таким образом, сливалось несколько миллионов галлонов жидких отходов.

В разных публикациях об опасных последствиях возможного взрыва в траншее Z-9 приводятся неодинаковые прогнозы. Если ряд экспертов считали, что взрыв по типу грязевого вулкана выбросит большие массы радиоактивности в воздух [63, 72], то британский эксперт Джон Хилл, отвечая на письмо Л. Тумермана, утверждал, что выброс активности мог быть не на большую высоту и не способен был вынести загрязнения за пределы данной траншеи. Безусловно, однако, что реальные последствия такой аварии, если бы она произошла, нельзя предсказать заранее. Все определяется условиями момента. Сильный ветер или внезапный снежный буран могли бы довести возможный взрыв до масштабов экологической катастрофы.