Введение

Программа США по изучению мирных применений ядерных взрывчатых веществ (1961–1977) предлагала мирные применения ядерного оружия. Проект "Plowshare" представлял собой общую программу Соединенных Штатов по разработке технологий использования ядерных взрывчатых веществ в мирных строительных целях. Программа была организована в июне 1957 года в рамках всемирных усилий "Атомы ради мира". В рамках программы было произведено 35 ядерных боеголовок в 27 отдельных испытаниях. Аналогичная программа проводилась в Советском Союзе под названием "Ядерные взрывы для народного хозяйства". Успешные демонстрации невоенного применения ядерных взрывчатых веществ включают в себя взрыв горных пород, интенсификацию добычи плотных газов, производство химических элементов, раскрытие некоторых тайн R-процесса звёздного нуклеосинтеза и изучение состава глубоких слоев земной коры, а также создание данных отражательной сейсморазведки методом вибросейса, которые помогли геологам и последующим геологоразведочным компаниям. Необычно масштабное и с выбросом в атмосферу испытание "Sedan" также позволило геологам установить, что кратер Баррингера образовался в результате падения метеорита, а не извержения вулкана, как предполагалось ранее. Это был первый кратер на Земле, происхождение которого было окончательно доказано как результат удара. Негативные последствия испытаний в рамках проекта "Plowshare" вызвали значительное общественное неприятие, что в конечном итоге привело к прекращению программы в 1977 году, а также к выпадению радиоактивных веществ в атмосферу до введения обязательных подземных испытаний по международному договору.

Обоснование

Используя мирное применение "дружественного атома" в медицине, при разработке месторождений и впоследствии в атомной энергетике, атомная промышленность и правительство стремились смягчить общественные опасения, связанные с ядерными технологиями, и способствовать принятию ядерного оружия. В период расцвета атомной эры федеральное правительство США инициировало проект "Plowshare", включавший в себя "мирные ядерные взрывы". Председатель Комиссии по атомной энергии США того времени, Льюис Штраус, заявил, что проект "Plowshare" был задуман как способ "подчеркнуть мирные применения ядерных взрывных устройств и тем самым создать благоприятную для разработки и испытаний вооружений атмосферу в мировом общественном мнении". Эти испытания должны были продемонстрировать возможность использования атомных бомб в мирных целях, превращение атомного меча в плуг.

Предложения

Предлагаемые варианты использования ядерных взрывчатых веществ в рамках проекта "Plowshare" включали расширение Панамского канала, строительство нового морского судоходного пути через Никарагуа, получившего прозвище Панатомный канал, прокладку дорог через горные районы и соединение внутренних речных систем. Другие предложения касались создания взрывами пещер для хранения воды, природного газа и нефти. Также серьезно рассматривалось использование этих взрывчатых веществ для различных горнодобывающих работ. Одно из предложений предусматривало использование ядерных взрывов для соединения подземных водоносных горизонтов в Аризоне. Другой план предполагал взрыв поверхности на западном склоне калифорнийской долины Сакраменто в рамках проекта по транспортировке воды. Проект "Carryall", предложенный в 1963 году Комиссией по атомной энергии, Калифорнийским отделом автомобильных дорог (ныне Caltrans) и железной дорогой Santa Fe, предусматривал использование 22 ядерных взрывов для выемки грунта при строительстве масштабного ущелья через горы Бристоль в пустыне Мохаве, чтобы обеспечить строительство автомагистрали 40 и новой железнодорожной линии. К концу программы основной целью являлась разработка ядерных взрывчатых веществ и технологий взрывов для стимулирования добычи природного газа из "плотных" подземных резервуаров. В 1960-х годах был предложен модифицированный метод извлечения сланцевой нефти непосредственно в пласте, который включал создание обрушенного ствола (зоны в сланцевой формации, образованной в результате дробления породы на фрагменты) с использованием ядерного взрывчатого вещества. Однако от этого подхода отказались по ряду технических причин.

Испытания на плуге

Первым мирным ядерным взрывом (ПНЭ) был проект «Гном», проведенный 10 декабря 1961 года в соляном пласте к юго-востоку от Карлсбада, в юго-восточной части штата Нью-Мексико. Взрыв высвободил 3,1 килотонны (13 ТДж) энергии на глубине, что привело к образованию полости диаметром 51,82 м и высотой 24,38 м. Испытание преследовало множество целей, наиболее широко освещаемой из которых была генерация пара, который затем можно было использовать для выработки электроэнергии. Другой целью являлось производство полезных радиоизотопов и их извлечение. Еще один эксперимент был посвящен физике времени пролета нейтронов, а четвертый – геофизическим исследованиям, основанным на синхронизированном сейсмическом источнике. Только последняя цель была признана полностью успешной. Взрыв непреднамеренно выбросил радиоактивный пар в присутствии прессы. Частично разработанный эксперимент по детонации «Project Coach», который должен был последовать рядом с испытанием «Гном», был отменен. Было проведено несколько опытных взрывов для создания кратеров, включая взрыв «Buggy» с использованием пяти 1-килотонных устройств для создания канала/траншеи в Зоне 30, а самый мощный – 104 килотонны (435 тераджоулей) 6 июля 1962 года в северной части Юкка Флэтс, на территории Невадского испытательного полигона Комиссии по атомной энергии (NTS) в южной Неваде. Взрыв «Sedan» сместил более почвы и вызвал образование радиоактивного облака, поднявшегося на высоту 3657,60 м. Шлейф радиоактивной пыли двинулся на северо-восток, а затем на восток в сторону реки Миссисипи. Испытания проводились также компаниями CER Geonuclear Corporation для испытания «Rio Blanco». Последний взрыв ПНЭ произошел 17 мая 1973 года под Фон-Крик, к северу от Гранд-Джанкшн, штат Колорадо. Три 30-килотонных детонации произошли одновременно на глубине. В случае успеха планировалось использовать сотни специализированных ядерных взрывчатых веществ в газовых месторождениях западных Скалистых гор. Предыдущие два испытания показали, что полученный природный газ будет слишком радиоактивным для безопасного использования; испытание «Rio Blanco» показало, что три взрывные полости не соединились, как ожидалось, и полученный газ все еще содержал неприемлемые уровни радионуклидов. К 1974 году в программу по ядерной стимуляции добычи газа было инвестировано около 82 миллионов долларов. По оценкам, даже после 25 лет добычи всего извлекаемого природного газа, только 15–40% инвестиций удалось бы вернуть. Кроме того, идея о том, что газовые плиты в Калифорнии вскоре могут выделять следы радионуклидов, образовавшихся при взрыве, в дома, не нашла поддержки у населения. Загрязненный газ так и не был направлен в коммерческие сети. Ситуация оставалась такой в течение следующих трех десятилетий, но возобновление бурения природного газа на западном склоне Колорадо приблизило разработку ресурсов к первоначальным подземным детонациям. К середине 2009 года было выдано 84 разрешения на бурение в радиусе 3 миль (5 км), в том числе 11 разрешений в радиусе мили от места взрыва.

Влияние, оппозиция и экономика

Операция "Плугшер" ("Plowshare") "началась с больших ожиданий и высоких надежд". Планировщики полагали, что проекты могут быть реализованы безопасно, однако уверенности в том, что это удастся сделать экономичнее, чем традиционными методами, было меньше. Более того, проекты не пользовались достаточной поддержкой общественности и Конгресса. Проекты "Chariot" и "Coach" – два примера, когда технические проблемы и экологические опасения потребовали проведения дополнительных исследований целесообразности, занявших несколько лет, и в конечном итоге оба проекта были отменены. В ходе проекта "Gnome" радиоактивный пар был выброшен прямо над пресс-галереей, прибывшей для подтверждения его безопасности. Последующий взрыв мощностью 104 килотонны, проведенный на полигоне Юкка-Флэт (штат Невада), поднял в воздух 12 миллионов тонн грунта и образовал радиоактивное пылевое облако, поднявшееся на высоту 3658 метров и движущееся в сторону реки Миссисипи. Другие последствия – загрязненные земли, переселенные населенные пункты, вода, зараженная тритием, радиоактивное загрязнение и осадки от выброшенных в атмосферу обломков – игнорировались и преуменьшались до тех пор, пока программа не была прекращена в 1977 году, во многом из-за протестов общественности. Историк доктор Майкл Пэйн отмечает, что главным образом изменение общественного мнения, вызванное такими событиями, как Кубинский ракетный кризис, привело к протестам, судебным разбирательствам и всеобщему неприятию, положившим конец усилиям по стимулированию добычи нефти и газа. Кроме того, с течением времени, в отсутствие дальнейшей разработки и замедлением производства ядерного оружия, интерес к мирным применениям снизился в 1950-х – 1960-х годах. В последующие годы были разработаны более дешевые и неядерные методы стимулирования, подходящие для большинства газовых месторождений США. Наиболее успешным и прибыльным примером ядерной стимуляции, не приведшим к загрязнению продукции, был проект "Neva" 1976 года на Средне-Ботуобинском газовом месторождении в Советском Союзе. Это стало возможным благодаря использованию нескольких более экологически чистых взрывчатых веществ, благоприятным геологическим условиям и, возможно, созданию подземного хранилища для отходов. Советский Союз сохраняет рекорд по созданию ядерных устройств с наименьшей долей деления. Общедоступные данные свидетельствуют о том, что наибольшую долю энергии в результате реакций синтеза получили советские мирные ядерные взрывы 1970-х годов, в частности, три взрыва, использованные для выемки части канала Печора-Кама, каждый из которых на 98% обеспечивался реакцией синтеза при взрывной мощности 15 килотонн, то есть общая доля деления составила 0,3 килотонны на 15 килотонн. Для сравнения, следующие три устройства с высокой долей синтеза имели слишком большую общую взрывную мощность для стимуляции добычи нефти и газа: 50-мегатонная "Царь-бомба" обеспечила 97% энергии за счет синтеза, в то время как в США 9,3-мегатонный тест "Hardtack Poplar" – 95,2%, а 4,5-мегатонный тест "Redwing Navajo" – 95% энергии за счет синтеза.

Ядерные испытания

США провели 27 ядерных взрывов в рамках программы ПНЭ в сочетании с другими испытаниями, связанными с оружием. + Ядерные испытания Plowshare

Название теста Дата Местоположение Тип Глубина захоронения Среда Выходная мощность (килотонны) Серия испытаний Цель

Gnome 10 декабря 1961 г. Карлсбад, Нью-Мексико Ствол 361 м (1185 футов) Соль 3 Nougat Многоцелевой эксперимент, разработанный для получения данных о: (1) тепле, выделяемом при ядерном взрыве; (2) производстве изотопов; (3) физике нейтронов; (4) сейсмических измерениях в солевой среде; и (5) конструкторских данных для разработки ядерных устройств специально для мирных целей.

Sedan 6 июля 1962 г. Невадский испытательный полигон Кратер 194 м (635 футов) Аллювий 104 Storax Эксперимент по выемке грунта в аллювии для определения возможности использования ядерных взрывов для крупномасштабных земляных работ, таких как гавани и каналы; предоставление данных о размере кратера, радиационной безопасности, сейсмических эффектах и воздушном взрыве.

Anacostia 27 ноября 1962 г. Невадский испытательный полигон Ствол 227,7 м (747 футов) Туф 5.2 Storax Эксперимент по разработке устройства для производства тяжелых элементов и предоставления данных радиохимического анализа для планируемого проекта Coach.

Kaweah 21 февраля 1963 г. Невадский испытательный полигон Ствол 227,1 м (745 футов) Аллювий 3 Dominic I and II Эксперимент по разработке устройства для производства тяжелых элементов и предоставления технических данных для планируемого проекта Coach.

Tornillo 11 октября 1963 г. Невадский испытательный полигон Ствол 149 м (489 футов) Аллювий 0.38 Niblick Эксперимент по разработке устройства для производства чистого ядерного взрывчатого вещества для применения в земляных работах.

Klickitat 20 февраля 1964 г. Невадский испытательный полигон Ствол 492,6 м (1616 футов) Туф 70 Niblick Эксперимент по разработке устройства для производства улучшенного ядерного взрывчатого вещества для применения в земляных работах.

Ace 11 июня 1964 г. Невадский испытательный полигон Ствол 262,7 м (862 футов) Аллювий 3 Niblick Эксперимент по разработке устройства для производства улучшенного ядерного взрывчатого вещества для применения в земляных работах.

Dub 30 июня 1964 г. Невадский испытательный полигон Ствол 258,5 м (848 футов) Аллювий 11.7 Niblick Эксперимент по разработке устройства для изучения методов закладки.

Par 9 октября 1964 г. Невадский испытательный полигон Ствол 403,9 м (1325 футов) Аллювий 38 Whetstone Эксперимент по разработке устройства для увеличения нейтронного потока, необходимого для создания тяжелых элементов.

Handcar 5 ноября 1964 г. Невадский испытательный полигон Ствол 406 м (1332 футов) Доломит (карбонатная порода) 12 Whetstone Эксперимент по изучению воздействия ядерных взрывов в карбонатных породах.

Sulky 5 ноября 1964 г. Невадский испытательный полигон Ствол 27,4 м (90 футов) Базальт 0.9 Whetstone Эксперимент по выемке грунта для изучения механики образования кратеров в твердой, сухой породе и изучения закономерностей рассеивания радионуклидов, переносимых по воздуху в этих условиях.

Palanquin 14 апреля 1965 г. Невадский испытательный полигон Кратер 85,3 м (280 футов) Риолит 4.3 Whetstone Эксперимент по выемке грунта в твердой, сухой породе для изучения закономерностей рассеивания радионуклидов, переносимых по воздуху в этих условиях.

Templar 24 марта 1966 г. Невадский испытательный полигон Ствол 150,9 м (495 футов) Туф 0.37 Flintlock Разработка улучшенного ядерного взрывчатого вещества для применения в земляных работах.

Vulcan 25 июня 1966 г. Невадский испытательный полигон Ствол 322,2 м (1057 футов) Аллювий 25 Flintlock Тест разработки устройства тяжелых элементов для оценки эффективности потока нейтронов.

Saxon 11 июля 1966 г. Невадский испытательный полигон Ствол 153 м (502 футов) Туф 1.2 Latchkey Эксперимент по разработке устройства для улучшения ядерных взрывчатых веществ для применения в земляных работах.

Simms 6 ноября 1966 г. Невадский испытательный полигон Ствол 198,1 м (650 футов) Аллювий 2.3 Latchkey Эксперимент по разработке устройства для оценки чистых ядерных взрывчатых веществ для применения в земляных работах.

Switch 22 июня 1967 г. Невадский испытательный полигон Ствол 301,8 м (990 футов) Туф 3.1 Latchkey Эксперимент по разработке устройства для оценки чистых ядерных взрывчатых веществ для применения в земляных работах.

Marvel 21 сентября 1967 г. Невадский испытательный полигон Ствол 174,3 м (572 футов) Аллювий 2.2 Crosstie Эксперимент по закладке для изучения подземной феноменологии, связанной с методами закладки.

Gasbuggy 10 декабря 1967 г. Фармингтон, Нью-Мексико Ствол 1292 м (4240 футов) Песчаник, газоносный пласт 29 Crosstie Эксперимент по стимуляции газа для изучения возможности использования ядерных взрывчатых веществ для стимулирования газового месторождения с низкой проницаемостью; первый совместный правительственный ядерный эксперимент Plowshare для оценки промышленного применения.

Cabriolet 26 января 1968 г. Невадский испытательный полигон Кратер 51,8 м (170 футов) Риолит 2.3 Crosstie Эксперимент по выемке грунта для изучения механики образования кратеров в твердой, сухой породе и изучения закономерностей рассеивания радионуклидов, переносимых по воздуху в этих условиях.

Buggy 12 марта 1968 г. Невадский испытательный полигон Кратер 41,1 м (135 футов) Базальт 5 по 1.1 каждый Crosstie Эксперимент по выемке грунта с использованием пяти одновременных взрывов для изучения эффектов и феноменологии взрывов ядерного заряда в ряд.

Stoddard 17 сентября 1968 г. Невадский испытательный полигон Ствол 467,9 м (1535 футов) Туф 31 Bowline Эксперимент по разработке устройства для разработки чистых ядерных взрывчатых веществ для применения в земляных работах.

Schooner 8 декабря 1968 г. Невадский испытательный полигон Кратер 111,3 м (365 футов) Туф 30 Bowline Эксперимент по выемке грунта для изучения эффектов и феноменологии взрывов в твердой породе.

Rulison 10 сентября 1969 г. Гранд-Вэлли, Колорадо Ствол 2567,9 м (8425 футов) Песчаник 43 Mandrel Эксперимент по стимуляции газа для изучения возможности использования ядерных взрывчатых веществ для стимулирования газового месторождения с низкой проницаемостью; предоставление инженерных данных об использовании ядерных взрывов для стимуляции газа; об изменениях в добыче и скорости восстановления газа; и о методах снижения радиоактивного загрязнения газа.

Flask May 26, 1970 Green, Yellow, Red Невадский испытательный полигон Green, 529.2 m (1736 ft); Yellow, 335 m (1099 ft); Red, 152.1 m (499 ft) Green, Tuff; Yellow and Red, Alluvium Green, 105; Yellow, 0.9; Red, 0.4 tons Mandrel Эксперимент по разработке трех устройств для разработки улучшенных ядерных взрывчатых веществ для применения в земляных работах.

Miniata July 8, 1971 Невадский испытательный полигон Ствол 528.8 m (1735 ft) Туф 83 Grommet Разработка чистого ядерного взрывчатого вещества для применения в земляных работах.

Rio Blanco May 17, 1973 1, 2, 3 Rifle, Colorado Ствол 1780 m (5840 ft); 1898.9 m (6230 ft); 2039.1 m (6690 ft) Песчаник, газоносный пласт 3 по 33 каждый Toggle Эксперимент по стимуляции газа для изучения возможности использования ядерных взрывчатых веществ для стимулирования газового месторождения с низкой проницаемостью; разработка технологии извлечения природного газа из пластов с очень низкой проницаемостью.