Подражающие молниям

Красногоров Валентин Самуилович

Поскольку камуфлетные взрывы не проявляют никакого видимого эффекта и не перемещают грунтов, о применении их для строительства каналов, плотин, гаваней и других наземных сооружений не может быть и речи. Поэтому и области их использования не столь широки, как у взрывов на выброс. Камуфлетные взрывы проводятся в полностью зажатой среде, оказывающем мощное сопротивление ударной волне. Поэтому их дробящее действие в пять-шесть раз меньше, чем у взрывов наружного действия: ведь горной породе некуда податься, отступить. Но у глубоко заложенных зарядом есть решающее преимущество — радиоактивные продукты взрыва не выходят на поверхность.

При подземном ядерном взрыве протекают довольна своеобразные явления. Выделение энергии происходит за непостижимо малый промежуток времени—-менее чем за одну миллионную долю секунды. И в этот краткий миг температура успевает подняться до многих

миллионов градусов, а давление — до сотен миллионов атмосфер. «Ярче тысячи солнц» вспыхивает под землей ядерный взрыв, и горные породы, не выдержав его натиска, испаряются, плавятся, сжимаются, дробятся. Ядерный взрыв раздвигает гранитный массив с такой же легкостью, как мальчик надувает мыльный пузырь. В земной глуби образуется гигантская шарообразная пустота диаметром несколько десятков метров. Через несколько секунд (а иногда и часов) кровля искусственной пещеры обваливается, и образуется «труба обрушения» — огромный вертикальный цилиндрический канал, заполненный дробленой породой.

Возможность дробления с помощью ядерного взрыва фантастических количеств руды и горючих ископаемых привлекла прежде всего горняков. В США двадцать фирм объединили свои усилия, чтобы разработать метод подготовки горючих сланцев к переработке с помощью ядерных взрывов. Как известно, запасы органического вещества, накопленного в горючих сланцах, в десятки раз превышают ресурсы нефти. Переработка сланцев раньше была менее выгодна, чем добыча нефти, но в последнее время в условиях энергетического кризиса, потрясшего капиталистический мир, и непрерывного роста цен на нефть интерес к этому виду топлива оживился. Ведь только одно сланцевое месторождение Грин Ривер, расположенное на стыке штатов Колорадо, Юта и Вайоминг, содержит в три раза больше потенциального жидкого топлива, чем все разведанные месторождения нефти в мире, и в 39 раз больше, чем нефтяные запасы США. При потреблении нефти на уровне 1980 года месторождение Грин Ривер обеспечит топливом Соединенные Штаты в течение 368 лет. Если сланцы перерабатывать в газ, а не в смолу, то потенциальные запасы газа в этом месторождении составят 170 триллионов кубометров, что в 8 раз больше мировых запасов газа и в 21 раз — запасов США.

Одним из самых перспективных путей переработки сланца является его подземная перегонка — нагрев горячими газами до температуры разложения, при которой выделяется похожая на нефть смола. Сплошной сланцевый пласт непроницаем для газов, поэтому для успешного проведения подземной перегонки сланец нужно предварительно раздробить. Идеальным средством для этой цели служит ядерный взрыв. При детонации одного заряда мощностью 250 килотонн высота трубы обрушения составит 300 метров, а диаметр—120 метров. Количество раздробленного подготовленного для переработки сланца в такой подземной реторте составит 9—11 миллионов тонн! При промышленной разработке предполагается провести несколько серий по 20 взрывов в каждой, чтобы обеспечить новую отрасль промышленности сырьем на многие годы. Месторождение Грин Ривер особенно благоприятно для применения на нем ядерных взрывов, потому что оно расположено в пустынной местности, имеет значительную мощность пластов и не содержит водоносных горизонтов. Радиоактивность жидких продуктов будет, по мнению специалистов, ничтожна, твердые радиоактивные частицы останутся в подземной реторте, а радиоактивные газы (криптон-85 и тритий) можно будет удалить продувкой реторты воздухом. Безопасное расстояние завода от эпицентра взрыва при мощности заряда 250 килотонн составит не более десяти километров.

Подземная переработка перспективна не только для горючих сланцев, но и для угля и других полезных ископаемых. Человек давно уже снял сливки с поверхности и в поисках нужных материалов закапывается все дальше в глубь земли. А ведь чем глубже расположены земные богатства, тем труднее и дороже их добывать. Принято считать, что стоимость добычи пропорциональна четвертой степени глубины залегания. Другими словами, если одно месторождение расположено глубже другого в десять раз, то стоимость его разработки повышается в десять тысяч раз! Поэтому технология будущего — это не извлечение полезного ископаемого на поверхность, а подземная переработка. Химический реактор для переработки сырья не обязательно строить наверху, его можно сооружать и под землей, создавая ядерным взрывом зоны раздробленной массы. В такой подземный аппарат можно подавать через скважины нужные реагенты — воду, воздух, раствору кислот и щелочей — и отводить из него солевые растворы, горючие газы и так далее. Особенно привлекательной выглядит такая возможность для добычи цветных металлов. I

В США подготовлен проект

разработки бедных руд Саффордского медного месторождения в штате Аризона. Как известно, залежи богатых медных руд встречаются не столь уж часто, а без этого красного металла на может развиваться современная промышленность. Если железные руды считаются приемлемыми для переработки при содержании в них железа не менее нескольких десятков процентов, то добычей медной руды не гнушаются, даже если она содержит всего 0,5—0,8 процента меди. Один из методов извлечения металла из столь бедных руд — гидрометаллургический. Он заключается в том, что руда выщелачивается — обрабатывается химическим реагентом, который переводит соединения меди в раствор. На Саффордском месторождении предполагается раздробить руду ядерным взрывом и проводить выщелачивание серной кислотой под землей. Подобные проекты разработаны и в Советском Союзе. Массовое принудительное обрушение руды можно применять и для подготовки разработки месторождений обычными методами.

Подземные ядерные взрывы могут найти широкое применение в нефтяном и газовом деле. Очень часто месторождения нефти расположены в плотных слабопроницаемых породах. Нефть и газ с трудом фильтруются через герметичные пласты, а большая часть топлива вообще не попадает на поверхность при добыче и навсегда остается в земных недрах. На некоторых месторождениях нефтяные вышки стоят друг от друга буквально в десятке метров, и все равно из пластов удается извлечь менее половины нефти. Количество нефти или газа, которое ежесуточно дает скважина (или, как говорят, дебит скважины), также сильно зависит от проницаемости пород. В некоторых случаях из-за малой проницаемости горных пород добывать газ вообще невозможно. Запасы топлива в таких «запертых» кладовых составляют сотни миллиардов кубометров.

Для увеличения дебита скважин и отдачи нефти советские ученые раздробили нефтеносные массивы с помощью экспериментальных ядерных взрывов. Эти взрывы особенно интересны в том отношении, что они проводились не где-нибудь на пустынном полигоне, а на реальном нефтепромысле, в густонаселенном промышленном районе. Было взорвано два заряда мощностью по 8 килотонн. Остальные скважины (а ближайшая из них находилась от центра взрыва на расстоянии всего 100 метров), оборудование, нефтепроводы, линии электропередач остались целы и невредимы. В городах и поселках жизнь продолжала течь своим руслом. В атмосферу не было выброшено ни единого кубического сантиметра радиоактивных загрязнений. А поток нефти из скважин возрос в полтора — два раза! «Встряхивание» залежи с той же целью успешно проведено и на газовом месторождении.

Проведенные экспериментальные взрывы, хоть и дали ощутимый промышленный эффект, являются только прелюдией к более мощным дробящим ударам. Уже намечена серия из трех взрывов по 40 килотонн, которые увеличат производительность одного из газовых месторождений с 0,25 до 3 миллионов в сутки. Выгоды такого десятикратного ускорения добычи газа неисчислимы.

При разведочном бурении иногда возникают аварийные неуправляемые нефтяные и газовые фонтаны, давление которых составляет сотни атмосфер и остановить которые очень трудно. Такой случай произошел недавно на одном из советских газовых месторождений. При бурении был неожиданно вскрыт газовый пласт, и газ, содержащий много сероводорода, под огромным давлением, превышающим 300 атмосфер, стал вырываться из скважины. Возник пожар. Пламя и окислы серы быстро разрушили оборудование. Ежесуточный выброс газа составлял фантастическую величину—12 миллионов кубометров. Этого количества вполне достаточно, чтобы обеспечить топливом крупный столичный город.

Были применены все известные способы перекрытия фонтана, и все они оказались безуспешными. После многих месяцев бесплодных попыток было решено прибегнуть к помощи ядерного взрыва. Рядом с фонтаном была пробурена полуторакилометровая скважина, и на расстоянии около 80 метров от аварийной газовой артерии был заложен ядерный заряд, равный по мощности тридцати тысячам тонн тротила. Уступив столь могучему натиску, горные породы переместились и намертво пережали фонтанирующую скважину.

Еще одна возможная область применения ядерных взрывов в газовой промышленности — создание крупных подземных газохранилищ. Большие современные города потребляют ежесуточно несколько миллионов (а то и несколько десятков миллионов) кубометров газа, и создание резервуаров даже для суточных запасов (не говоря уже о сезонных) топлива для столь крупных потребителей вырастает в сложнейшую техническую проблему, которую совершенно невозможно решить с помощью обычных металлических емкостей. Потребность мощной промышленной державы в газовых резервуарах составляет сотни миллиардов кубометров.