Истечение водорода из недр Земли: Сасово и Чернобыль. Безопасность АЭС

Чернобыль

В ночь с 25-го на 26 апреля 1986 года взорвался четвертый блок Чернобыльской АЭС. На основе расследования «по горячим следам» был сделан вывод о виновности инженерного персонала станции. Но по прошествии небольшого времени, когда эмоциональное напряжение немного спало, стала очевидной скоропалительность этого заключения, основанного на обвинениях персонала в некомпетентности и преступной небрежности. Стали искать причину в конструктивных недостатках реактора, и таковые вроде бы нашлись. Однако разработчики и проектировщики убедительно показали, что обнаруженные недостатки отнюдь не являются фатальными и никак не могли привести к катастрофе при надлежащей эксплуатации реактора.

Было высказано множество версий относительно причины аварии, однако ни одна из них не была принята международным сообществом экспертов. В 1993 году интернациональная группа по вопросам ядерной безопасности (INSAG; International Nuclear Safety Advisory Group) вынуждена была признать, что ей «Достоверно неизвестно, с чего начался скачок мощности, приведший к разрушению реактора Чернобыльской АЭС». В авторитетных суждениях общим является только представление о неконтролируемом возрастании мощности реактора, перешедшем в «тепловой взрыв ядерной природы». Но и это суждение вызывает большие сомнения. «Тепловой взрыв ядерной природы» предполагает достижение температур, при которых происходит испарение всех веществ, а это многие тысячи градусов. Однако следов воздействия таких температур не обнаружено ни на внутренних стенках реактора, ни в реакторном зале.

В 1995 году выяснилось, что у военного ведомства в этом районе стояло три сейсмостанции, которые в 1986 году зафиксировали «сейсмическое событие», случившееся в ночь с 25-го на 26 апреля в районе катастрофы.

В 1997 году геофизики из Объединенного института физики Земли РАН и Института геофизики Украины провели тщательное исследование сейсмограмм, и пришли к выводу о том: «что анализируемое сейсмическое событие произошло минимум за 10 секунд до взрыва на Чернобыльской АЭС, а вероятнее всего, за 16 секунд…»

Но какова природа этого «сейсмического события»? Были сопоставлены формы записи чернобыльского события и записи взрывов на местных карьерах, полученных примерно на одинаковых расстояниях.Сейсмологи утверждают: по динамическим характеристикам сейсмические записи отличаются от записей поверхностных взрывов и близки по форме к регистрациям локальных землетрясений. Но локальные землетрясения проявляются в областях современного вулканизма или активной тектоники, тогда как Чернобыльская АЭС находится на древней (докембрийской) платформе, где уже очень давно нет никакой эндогенной активности. При этом соседний - третий блок АЭС - нисколько не пострадал. Следовательно, землетрясение было ультра локальным, и произошло практически в точке, под четвертым блоком.

Ультра локальное сейсмическое событие, очаг которого расположен в зоне, где нет никакой тектонической активности и никаких вулканических процессов - событие странное и загадочное. Не найдя причину случившегося в рамках известных физических процессов, некоторые геофизики для объяснения данного явления встали на путь допущения еще более загадочных явлений, что в значительной мере подорвало доверие к существованию самого факта «сейсмического события», которое, однако, имело место быть и предшествовало катастрофе.

Ниже мы обоснуем эндогенную (внутриземную) причину механического разрушения атомного реактора, что могло спровоцировать катастрофу. Но сначала кратко напомним о характере и последовательности событий на четвертом блоке.

Итак, в ночь 26 апреля 1986 года реактор работал, выдавая всего 5% своей мощности, и не было никаких признаков того, что он собирается «пойти в разнос». Персонал готовился к проведению эксперимента с турбиной. Это делалось уже не один раз на других реакторах подобного типа. И все проходило рутинно.

Но в этот раз вдруг:

· появился и стал нарастать низкочастотный гул;

· затряслись стены, пол и оборудование, измерительная аппаратура «сошла с ума»;

· произошли первый и второй удары, как один слитный взрыв (нижний);

· здания затряслись, угрожая обрушиться, вся аппаратура перестала работать;

· затем мощный (верхний) взрыв в реакторном зале.

По впечатлениям персонала - длительность всего процесса от 7 до 11 секунд. Судя по записи в журнале, через 15 минут произошел еще один взрыв.

К этому следует добавить: над АЭС перед аварией наблюдались оптические эффекты в виде свечения, а рыбаки (из персонала станции), находившиеся на расстоянии 1,5 км, слышали неоднократный продолжительный подземный гул.

Сасово

Теперь о событии в районе города Сасово Рязанской области. В ночь с 11 на 12 апреля 1991 года, около часа – тридцати:

- начала трястись земля, что сопровождалось нарастающим подземным гулом,

- затряслись дома и строения,

- затем произошел мощный взрыв, закачались стены,

- после этого подземный гул стал стихать и все успокоилось,

- за несколько часов до землетрясения и взрыва в этом месте периодически появлялись столбы света и необычное свечение (многочисленные свидетельства),

- ближайшие сейсмостанции зафиксировали сейсмический толчок.

Получается, что и в Чернобыле, и в Сасово произошли очень похожие события: локальные землетрясения, которые сопровождались необычными световыми явлениями, сильным поземным гулом и мощными взрывами. На эту схожесть исследователи обратили внимание сразу после Сасовского взрыва, но реальная причина последнего так и не была выявлена. Версий было высказано множество, однако ни одна из них не смогла объяснить всего комплекса случившихся явлений в целом и в их взаимосвязи. При этом некоторые геофизики, по сути, правильно (по нашему мнению) интерпретировали случившееся, связывая его с взрывным выбросом из недр Земли «скоплений энергии». Но, к великому сожалению, они не смогли объяснить материальную сущность этих «скоплений» в рамках реальных физических законов и процессов и для объяснения природы данного (загадочного, но реального) явления опять стали придумывать еще более загадочные явления (к примеру, прорывы из недр «сгустков энергии вакуума в виде антигравитационных болидов»). В глазах экспертов по ядерным технологиям это сильно понизило рейтинг исследователей, дающих такие заключения и, соответственно, обесценило конкретную информацию о Сасовском взрыве. Эксперты как бы стали сомневаться в реальности самого события и в достоверности информации о нем и постарались не включать его в арсенал исходных данных при выяснении причины катастрофы Чернобыля.

Однако вернемся в Сасово 1991 года, где поутру после ночного кошмара выяснилось: жертв нет, но город сильно пострадал – во множестве домов были вырваны окна и двери … (в интернете можно найти полную картину происшедшего). Здесь только отметим – это был «объемно-вакуумный взрыв» и специалисты оценили его мощность в 30 тонн тротила. В 700 метрах от черты города в пойме реки Цна была обнаружена свежая воронка диаметром 28 метров и глубиной 3 метра, из которой было изъято более 1500 м3 грунта (примерно 3300 тонн) и разбросано в разные стороны на сотни метров. При этом в непосредственной близости от воронки трава и кусты нисколько не пострадали ни от ударной волны, ни от высокой температуры. Это поставило в тупик многих наблюдателей, съехавшихся для выяснения причины произошедшего.

Причины

По нашему мнению, все случившееся в Сасово связано с водородной дегазацией Земли. Изложение нашей версии можно найти по адресу:

(«Обнаружена дегазация водорода в центральных районах Русской платформы»).

Здесь перечислим только основные положения нашей версии.

- На Русской платформе обнаружены выходы водорода из недр планеты.

- В верхних горизонтах Земной коры водород собирается в трубообразные зоны – водородопроводы (сказанное не гипотеза, а эмпирический факт).

- Водород - в буквальном понимании «рождающий воду», и водородопроводы естественным образом обводняются (кислород забирается из гидроокислов железа, марганца и др.)

- Глубинные флюиды обычно несут с собой серу, хлор, фтор; поэтому глубинная ювенильная вода обязана содержать растворенные кислоты и должна быть теплой из-за экзотермических реакций и геотермического градиента.

- Подкисленная и теплая вода из-за своей химической агрессивности обязательно будет сильно минерализованной. В условиях низких температур и давлений приповерхностных условий набранная на глубине минерализованность сбрасывается в виде разнообразных гидротермалитов.

- В результате верхняя часть водородопровода закрывается колпаком из плотных гидротермалитов, под которым начинает расти давление газа. И когда оно превышает некий уровень (литостатическую нагрузку?) - происходит прорыв струи газа на поверхность.

- По нашему мнению, именно от этого на поверхности образовалась воронка, только в нашем случае она не «взрывная», а «прорывная» или будет лучше сказать – «продувная». Поэтому трава и кусты рядом с воронкой не несут следов воздействия взрыва.

- Сам взрыв был в атмосфере, где водород смешался с кислородом воздуха, и образовалось облако гремучего газа. И этот взрыв мог быть только объемно-вакуумным, что естественным образом объясняет, почему во многих случаях окна и двери у домов и строений вырывало наружу.

Итак, мы предполагаем образование своеобразного «колпака» из гидротермалитов, под которым сформировался своеобразный «котел». В этом котле стал собираться водород, который спровоцировал рост давления. Но если заращивание трещин гидротермальной минерализацией - явление знакомое даже для обывателя, то рост давления не так понятен и требует объяснения. Оказывается пузырьки газов, всплывающие с глубины в плохо сжимаемой жидкости, приводят к увеличению давления в системе, заполненной этой жидкостью. Причина этого в следующем: если жидкость (вода, в нашем случае) плохо сжимаема, то пузырьки газа не будут расширяться при всплытии с глубины, т.е. они сохраняют свой объем и соответственно сохраняется давление газа внутри пузырька. Но они всплывают с глубины, где давления высокие, и получается - пузырьки газов переносят вверх эти высокие давления в своем объеме. В результате, давление в системе, заполненной плохо сжимаемой жидкостью, повышается. О таком естественном механизме повышения давления в природных объектах первым догадался (и затем подтвердил лабораторными экспериментами) Генрих Штейнберг - вулканолог, а Ларин-старший сподобился быть первым, кому он поведал об этом.

Разумеется, взорвался не весь извергнутый водород, преобладающая его часть просто рассеялась. Допустим, взорвалась лишь десятая часть, и при этом выделилась энергия, равная взрыву 30 тонн тротила. Тогда общее количество водорода, который скопился в котле под колпаком, было порядка 10,5 тонн. Интересны результаты расчета возможных размеров котла высокого давления при следующих допущениях: Поместим котел в толщу известняков карбона на глубину 300 метров, где литостатическое давление 75 бар. Сам котел – это некий объем, в котором лишь 5% пористости в виде сообщающихся каверн (явление обычное для карбонатных толщ Русской платформы). Сообщающиеся пустоты заполнены водородом, давление которого перед разгерметизацией достигло 75 атм. Тогда объем котла (31000 м3) уместится под колпаком, имеющим форму абажура, диаметр которого 50 метров, а высота – 25м. Таким образом, котел мог быть миниатюрным в геологических масштабах.

А теперь оценим внутреннюю энергию «U», накопленную в этом котле (в виде сжатого давлением газа). Если объем каверн (при 5% пористости от 31000 м3) был равен V= 1550 м3, а давление P=75 атм, то в соответствии с U= 5/2 P·V внутренняя энергия составляла порядка 3·1010Дж. Этих джоулей достаточно, чтобы 3300 тонн изъятого из воронки грунта поднять на высоту более 900 метров. В тротиловом эквиваленте это будет 7 тонн TNT.

Итак, мы предполагаем – причина Сасовских явлений связана с разгерметизацией «котла высокого давления». Если бы она произошла на поверхности, то это мало чем отличалось бы от обычного детонационного взрыва. Но разгерметизация произошла на глубине, где литостатическое давление препятствовало взрывному высвобождению накопленной энергии. Скорее всего, над верхней поверхностью котла нашлось «слабое место», по которому образовалась (и стала развиваться вверх) зона трещин скалывания (предел прочности пород при скалывании в 6-12 раз меньше прочности при сжатии). По мере развития этой зоны она расширялась, дошла до поверхности, и через нее произошло извержение накопленного газа. В результате такого извержения (по сути - продувки) образовалась воронка. И, по всей видимости, в газовом выбросе помимо водорода присутствовали существенные примеси метана, нефти и воды, в которых водород по числу атомов является преобладающим элементом.

Очевидно, процесс этот был весьма динамичным, сопровождался энергичным дроблением пород и поэтому воспринимался окрестными жителями как землетрясение с сильным подземным гулом (все-таки надо было проломить трехсотметровую толщу пород). Разумеется, это землетрясение было локальным, и для него не нужно ни активной тектоники, ни вулканических процессов, а нужна только дегазация глубинного водорода в регионе со спокойной тектоникой (по-видимому, в зоне активных движений и деформаций трудно построить герметичную ловушку для пузырьков водорода).

Процесс образования Сасовской воронки можно образно уподобить «выстрелу» из гигантского пневматического ружья. Спуская курок у пневматики, Вы открываете выход сжатому газу из цилиндра высокого давления. Нечто подобное произошло и в Сасово, только «ружьё» было побольше и после выстрела, воспринятого как землетрясение, несколько тысяч тонн грунта оказались в атмосфере.

В свете сказанного можно предположить, что такой же «выстрел» из земных недр был произведен по реактору 4-го блока Чернобыля. Согласно нашим расчетам, энергии в этом «выстреле» могло быть достаточно для разрушения реактора, а водород (в виде гремучего газа) мог обеспечить «верхний взрыв» в реакторном зале. В данном варианте развития событий совершенно иначе следует рассматривать причины Чернобыльской аварии.

Впрочем, это следует делать не нам, геологам, а специалистам, которые детально знают и характер разрушений, и куда делось топливо, и какой могла быть температура (и какой не могла) в разрушенном реакторе, и где генерировалась «атомная лава», и сколько её натекло в подреакторную зону и т.д. Наша цель заключается в том, чтобы убедить специалистов-атомщиков не отбрасывать явление в Сасово при рассмотрении возможных причин катастрофы в Чернобыле. Но для этого нам, прежде всего, следует показать, что Сасовское событие 1991 года не такая уж редкость.

По этому поводу следует напомнить, что на следующий 1992 год в ночь с 6 на 7 июля примерно в 4,5 км на СЗ от города Сасово, на кукурузном поле появилась новая воронка, идеально круглая с крутыми стенками (диаметр -11,5 м, глубина- 3,5 м). По краям – небольшой насыпной валик, вокруг (по свидетельствам очевидцев) в радиусе 150-200 метров валялись куски и глыбы выброшенного грунта. И опять же в непосредственной близости от воронки (в полутора метрах) на нежной кукурузе не было никаких повреждений. Взрыва вроде бы никто не слышал и если так, то водород при выбросе взрывается, видимо, не всегда.

Весной 1999 года в Курской области образовалось не менее 8 прорывных воронок. Некоторые из них проявились при свидетелях, которых это явление сильно впечатлило (см. в интернете «Фатежские воронки»). Исследователей и дознавателей было много, но причина этих новообразований так и не была установлена.

Сасовские воронки мы посетили в августе 2005 года, и пригласили в поездку доктора геолого-минералогических наук Владимира Сывороткина, который располагал газоанализатором водорода и любезно согласился познакомить нас со своей методикой «водородометрии». Замеры д-ра Сывороткина в Сасовском районе показали наличие свободного водорода в подпочвенном воздухе. К сожалению, воронка 91-года ко времени нашего посещения превратилась в небольшое озерцо, и поэтому замеры непосредственно в самой воронке не проводились. Однако, как в непосредственной близости от нее, так и в удалении нескольких сотен метров, присутствие водорода было установлено. При этом д-ра Сывороткина удивили необычно высокие концентрации водорода, прежде такого ему наблюдать не доводилось. Воронка 92-года прекрасно сохранилась, оказалась совершенно сухой, и замер на ее дне показал вдвое большую концентрацию водорода по сравнению с прилегающей территорией. Эти данные подтвердили наши предположения о том, что водород может играть существенную роль в образовании воронок. С 2006 года мы стали изучать структуры, образованные на выходах водорода, в различных регионах Европейской России.

За шесть лет исследований и экспедиций нами установлено:

1. Дегазация глубинного водорода на Русской платформе проявлена практически повсеместно.

2. В зонах интенсивной инфильтрации водорода на поверхности образуются структуры трех типов:

- прорывные воронки (типа Сасовских),

- провальные карстовые воронки

- кольцевые структуры проседания, диаметры которых варьируют от 100м до 3-х км.

Новый взгляд на старое явление

Касаемо карста, всех нас учили и учат до сих пор – карстовые полости образуются за счет просачивания дождевых и снеговых вод. Но эти воды холодные и дистиллированные, поэтому у них очень малая способность к растворению карбонатов. Отсюда считается, что образование карста – явление «неспешное», растянутое на геологическое время. Однако в свете существования водородных потоков (рождающих воду) динамика образования карстовых полостей может быть совершенно иной. Теплая ювенильная вода, подкисленная разнообразными кислотами весьма охотно «съедает» карбонаты, и таким образом, карст может быть быстрым явлением («быстрым» в рамках продолжительности человеческой жизни, а не геологического времени).

Но если есть водородные струи на Русской платформе (а они есть!), способные продуцировать воду (тёплую и химически агрессивную), то эта вода, прежде всего, будет размывать породы, находящиеся в напряженном состоянии, т.е. будет размывать породы под фундаментами капитальных (тяжеловесных) строений. И не нужно ссылаться на высотные здания сталинской постройки, которые стоят уже более полувека. Во-первых, их строили иначе; а во-вторых, истечение водорода, по всей видимости, со временем усиливается. В последние годы средства массовой информации все чаще сообщают о провалах грунта. Раньше такого вроде бы не было. По всей вероятности, ближайшее будущее грозит нам большими неприятностями со стороны «быстрого карста». И атомные реакторы никак не застрахованы от этого.

Рис.1 Карстовые воронки в 5км на ЗЮЗ от Курской АЭС.

Масштабы проявления воронок сейчас и в перспективе

Различать прорывные воронки и провальные (карстовые) не составляет труда, если они свежие. Но если им хотя бы лет 50 и более, и у них обрушились крутые стенки, и если они заболотились или превратились в озерца, то различить их практически невозможно. Ниже приведен снимок из «Google-Earth», показывающий какой может быть плотность поражения земной поверхности прорывными и провальными воронками.

Рис.2 Воронки в Липецкой области. Территория выглядит как военный полигон после бомбометания. Только размеры воронок побольше.

Рис.3 Воронки в Липецкой области (снимок от 12 марта 2011 года, ближайшие населенные пункты: Грачевка, Сторожевое, Завальное).

В левом нижнем углу снимка две идеально круглые воронки, одна немного закрыта тенью от облака; возможно, они совсем недавние.

Мест с такой плотностью воронок не так уж много. К примеру, в Московской области и прилегающих территориях подобных структур (образованных на выходах водородных «струй») гораздо меньше, но именно в этом регионе водород выходит практически повсеместно, и его концентрации (в подпочвенном воздухе) часто аномально высоки. Эта обширная территория получила у нас собственное название - «Региональная аномалия». В рамках нашего понимания Земли и внутри земных процессов мы вынуждены полагать, что в ближайшем будущем появление прорывных и провальных воронок будет рядовым событием, и возможно это будущее уже началось.

О разрушающем воздействии водорода на стальные и бетонные конструкции

Сейчас во многих местах измеренная нами концентрация водорода достигает 1.5-1.7%. Однако при отборе проб подпочвенного газа мы не можем исключить подмес атмосферного воздуха, где водорода практически нет. С учетом этого разбавления реальная концентрация водорода в подпочвенном воздухе может достигать 2.5-3%. Технологам хорошо известно явление катастрофической хрупкости стали и металлов, возникающей при их длительной (месяцы) выдержке в такой газовой смеси.

Более того, длительная диффузия водорода сквозь граниты приводит к образованию пустот, образующих систему проницаемых канальцев. Это связано с превращением полевых шпатов в разнообразные глинистые минералы. Нам не раз приходилось наблюдать этот процесс в самой начальной стадии. Крепкие гранитогнейсы (кувалда отскакивает со звоном) становятся столь рыхлыми, что их можно разгребать руками. У нас для такого явления даже специальный термин прижился – «водородная сыпуха». При этом и те и другие нередко встречаются в одном и том же месте, и пока не потрогаешь, не догадаешься, что часть скального обнажения будет в руках рассыпаться. Если вооружиться соответствующей лупой, то можно увидеть, что минеральные зерна в такой сыпухе покрыты тончайшей глинистой пленкой. Пожалуйста, поверьте нам, геологам с большим стажем полевых работ, что это никак не связано с экзогенными факторами. Разумеется, об этом мы судим не по одному обнажению, а на основании многолетнего изучения целого региона и процессов, в нем протекающих.

Бетон почти на 90% состоит из гранита (в виде песка или щебенки). И в свете сказанного легко представить, что может случиться с надежным железобетонным фундаментом, если окружающий грунт окажется напитан водородом. Подземные бетонные конструкции со стальной арматурой и металлические коммуникации со временем могут стать столь хрупкими, что будут разрушаться от собственного веса инженерных сооружений или при подвижках грунта, даже весьма незначительных. И никакого котла высокого давления не нужно. Говоря «со временем», мы имеем в виду интервалы, измеряемые не десятилетиями, а годами.

До сих пор при проектировании и строительстве объектов типа АЭС, разрушение которых чревато катастрофическими последствиями, возможность негативного воздействия водорода никак не учитывалась. Однако высокое содержание водорода в подпочвенном воздухе обнаружено, и этот фактор необходимо учитывать.

Заключение

Собранные нами данные не позволяют сомневаться в том, что истечение водорода из глубоких недр планеты происходит в настоящее время. Мы также отчетливо видим, как это явление захватывает новые территории, где совсем недавно не было никаких признаков негативных последствий, связанных с водородом, т.е. процесс истечения водорода из недр планеты еще не стабилизировался, и явно идет с нарастанием. Некоторые факты свидетельствуют о его циклическом характере и, по всей вероятности, в настоящее время мы живем в начале нового цикла, который начался примерно 150 лет назад и продлится несколько тысяч лет. Структуры, образованные на выходах водородных «потоков», хорошо читаются на космических снимках Земли. Изучение снимков показало глобальную распространенность этого явления. Человечество не в силах его «отключить», но может попытаться (хотя бы местами) свести к минимуму возможные негативные последствия водородной дегазации. К примеру, чтобы обезопасить АЭС нужно будет всего лишь пробурить скважины (глубиной 1.5-2,5 км, до стволовых зон водородопроводов), и провести гидроразрыв с тем, чтобы перехватывать водород на глубине и выводить его на поверхность как обычный природный газ. Разумеется, перед этим в зоне АЭС и на прилегающей территории следует провести водородометрию, а также выполнить некоторые геофизические исследования.

В последнее время нас тревожит мысль о возможности повторного прорыва в месте Сасовской воронки 91 года. Мы, геологи, неоднократно видели, как быстро могут зарастать (залечиваться) повреждения в гидротермальных постройках на стадии их формирования. Но если водородная дегазация продолжается (а это так), и если наша версия относительно котла высокого давления правомерна, то за прошедшие 20 лет повреждения в водородной ловушке (которая из гидротермалитов) могут оказаться уже залеченными. Соответственно, в котле вновь может накопиться энергия в виде сжатого давлением газа, и таким образом, все может повториться опять. И если причина катастрофы в Чернобыле такая же, как в Сасово, то это может обернуться большими неприятностями. Дело в том, что под саркофагом 4-го блока осталось много урана в виде «атомной лавы». Она образовалась в результате плавления бетона, щебенки и прочего мусора в местах, куда нападало много обломков тепловыделяющих урановых стержней, образовалась и растеклась потоками в нижние горизонты реакторной шахты. В 1987 году (на следующий год после аварии) атомная лава представляла собой «плотный фаянс» с глянцевой поверхностью, и от нее было очень трудно отбить образец для анализа. В настоящее время от нее тоже трудно отобрать образец, но уже по причине того, что при касании она рассыпается в пыль и мелкую крошку. И если все повторится, лететь будут не куски урана (их-то можно собрать), а мелкая пыль, которая обеспечит гораздо большее загрязнение окружающей среды.

Поскольку водородная дегазация Земли явление глобальное, то катастрофы подобные Чернобыльской могут быть по всему миру, где есть атомные реакторы, поставленные в зонах со сходным геологическим разрезом пород осадочного чехла. Особенно неприятный момент заключается в том, что в настоящее время (человеческое, не геологическое) водородная дегазация набирает силу. При этом далеко не везде водородопроводы можно рассмотреть по космическим снимкам.

P.S. Хорошо бы узнать, что было обнаружено при проходке тоннеля под реакторной зоной?

Авторы: В.Ларин, Н.Ларин

Источник: http://hydrogen-future.com/vod...