3.3.2. Последствия использования и испытаний ядерного оружия

Начальный этап развития атомной энергетики (40–50-е годы ХХ в.) как в США, так и в СССР связан с техническими мощностями и научным потенциалом военно-промышленного комплекса. В тот период были разработаны и запущены первые исследовательские ядерные реакторы военного назначения: в 1942 г. – в г. Чикаго, США (уран-графитовый реактор СР-1, спроектированный группой ученых-физиков Чикагского университета под руководством Э.Ферми); в 1946 г. – в Москве, СССР (уран-графитовый реактор Ф-1, созданный группой физиков и инженеров под руководством И.В. Курчатова).

Соединённые Штаты Америки в рамках так называемого Манхэттенского проекта создали первые атомные бомбы. Необходимо отметить, что первая в мире заявка на изобретение по изготовлению атомной бомбы была датирована 17 октября 1940 г. Она принадлежала сотрудникам Харьковского физико-технического института Академии наук УССР В.О. Маслову и В.С. Шпинелю «Об использовании урана как взрывчатого и ядовитого вещества».

Первая атомная бомба, получившая название «Устройство», была взорвана в рамках испытаний в штате Нью-Мексико 16 июля 1945 года. В городах Хиросима и Нагасаки (Япония) 6 и 9 августа 1945 г. были взорваны вторая и третья атомные бомбы, получившие название соответственно «Малыш» (рис. 3.9) и «Толстяк» (рис. 3.10). Военные эксперты считали, что бомбы из урана-235 будут иметь низкую эффективность, поскольку в них расщеплялось лишь 1,38% материала. На сегодняшний момент это единственный пример боевого применения атомного оружия.

На время атаки население Хиросимы составляло примерно 255 000 человек. От момента сброса бомбы до взрыва прошло 45 секунд (рис. 3.11). Она взорвалась в 600 метрах над поверхностью земли ослепительной вспышкой в виде гигантского огненного шара, имеющего температуру более чем в 4000°С. Радиация распространялась моментально во всех направлениях со взрывной волной сверхсжатого воздуха, приносящей смерть и разрушения. При взрыве «Малыша» на месте погибло примерно 70–80 тысяч человек. Радиус зоны полного разрушения составлял примерно 1,6 километра, а пожары возникли на площади в 11,4 км 2. Свыше 90% зданий Хиросимы было либо повреждено, либо полностью уничтожено (рис. 3.12, 3.13). От неизвестной болезни, позже названной «лучевой», стали умирать десятки тысяч хиросимцев и жителей окрестностей. Из-за лучевой «эпидемии» число погибших в ближайшие недели возросло до 110 тысяч, а по прошествии месяцев – до 140 тысяч.

Рис. 3.9. Урановая бомба «Малыш» с взрывным эквивалентом около 20 килотонн тротила, которая была сброшена на г. Хиросиму 6 августа 1945 г.

Ядерный взрыв

Рис. 3.11. «Ядерный гриб», образовавшийся в результате взрыва в атмосфере атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму

Рис. 3.12. Вид сверху на Хиросиму после взрыва атомной бомбы

Рис. 3.13. Улицы Хиросимы после взрыва атомной бомбы

Рис. 3.14. Город Нагасаки на следующий день после взрыва бомбы «Толстяк»

Рис. 3.10. Плутониевая бомба «Толстяк», сброшенная на г. Нагасаки 9 августа 1945 г.

Плутониевая бомба «Толстяк» взорвалась у поверхности земли над одной из церквей в центральной части г. Нагасаки. В результате взрыва был практически полностью уничтожен город и его жители (рис. 3.14, 3.15).

Общее число погибших в Нагасаки составило 75 тыс. человек. В обоих городах подавляющее большинство жертв было гражданскими лицами.

Это был период гонки вооружений, который ознаменовался соперничеством двух основных мировых сверхсистем, образовавшихся после окончания второй мировой войны, – стран Варшавского договора во главе с СССР и стран блока НАТО во главе с США. Позднее к испытаниям ядерного оружия подключились Китай, Англия, Франция.

В результате этих испытаний в атмосферу впервые поступили радиоактивные вещества техногенного происхождения, которые были ранее не свойственны нашей планете. Возник искусственный радиационный фон – глобальное, по всему земному шару, загрязнение окружающей среды радионуклидами, образующимися при ядерных взрывах. Особенно вредны были взрывы в атмосфере, когда продукты радиоактивного распада заражали большие территории, населенные людьми. При ядерных взрывах в атмосфере определенная часть радионуклидов (при наземных взрывах до 50%) выпадает вблизи района испытаний. Однако значительная доля радиоактивных веществ задерживается в воздухе и под действием ветра перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе примерно месяц, радиоактивные вещества во время этого перемещения постепенно выпадают на землю. Большая часть радионуклидов выбрасывается в стратосферу (на высоту 10–15 км), а затем радионуклиды выпадают по всей поверхности Земли. Радиоактивные осадки содержат большое количество различных радионуклидов, но из них наибольшую роль играют ⁹⁵Cr, тритий, ¹⁷Cs, ⁹⁰Sr и ¹⁴C, периоды полураспада которых составляют соответственно 64 суток, 12,4 лет, 30 лет (цезий и стронций) и 5730 лет.

Особенно интенсивно испытания ядерного оружия проводились в периоды 1954–1958 и 1961–1962 годов.

По официальным данным, на существующих пяти ядерных полигонах – Невадский (США, Великобритания), Новая Земля (СССР, теперь Россия); Семипалатинский (СССР, теперь Казахстан), атолл Муруроа (Франция), Лобнор (Китай) – была выполнена большая часть из 2059 экспериментальных ядерных взрывов разных типов, в том числе 501 испытание проводилось непосредственно в атмосфере. За весь период испытаний активности главных радионуклидов, поступивших на земную поверхность из глобальных выпадений, составили: 949ПБк ¹³⁷Сs, 578ПБк ⁹⁰Sr и 5550ПБк¹³¹J. Однако многие эксперты считают, что приведенные данные по радиоактивным выбросам в окружающую среду занижены, в связи с чем реальные показатели необходимо увеличить на 20–30%.

Понятия «радиоактивное загрязнение» в те годы еще не существовало, и потому этот вопрос тогда даже не поднимался. Люди продолжали жить и отстраивать разрушенные постройки там же, где они были раньше. Даже чрезвычайно высокую смертность населения в последующие годы, а также болезни и генетические отклонения у детей, родившихся после бомбардировок, поначалу не связывали с воздействием радиации. Эвакуация населения из зараженных районов не проводилась, так как никто не знал о самом наличии радиоактивного загрязнения. Степень этого загрязнения сейчас оценить довольно трудно из-за недостатка информации. Однако, учитывая, что сброшенные бомбы были вторым и третьим экземплярами атомного оружия, они были технически несовершенными, «грязными» на языке специалистов, то есть оставляли после взрыва сильное радиоактивное загрязнение местности.

С военной точки зрения атомная бомбардировка была бессмысленной жестокостью, так как исход второй мировой войны к этому времени был уже предрешен и действия правительства США явились демонстрацией силы.

Это привело к существенному ускорению темпов советской ядерной программы. 25 октября 1946 г. в Москве был произведен пуск экспериментального графитового реактора. Он состоял из 450 т графитовых блоков, внутри которых были размещены блоки из природного урана. Экспериментальные работы, проведенные на этом реакторе, позволили оценить принципиальные особенности и перспективы новой ядерной технологии, а также дали исходные данные для проектирования более сложных конструкций реакторов. В частности, в июне 1948 г. в СССР начал работать первый промышленный реактор, использовавшийся преимущественно в военных исследовательских целях.

Испытание первого советского ядерного устройства, получившего название РДС-1, было проведено 29 августа 1949 г. на Семипалатинском полигоне. Мощность произведенного взрыва соответствовала расчетной мощности устройства и составила 22 кВт.

В ходе состоявшихся в 1951 г. испытаний был произведен взрыв более совершенного ядерного взрывного устройства, а также была впервые осуществлена доставка ядерного боеприпаса с помощью бомбардировщика. Для отработки действий войск в условиях применения ядерного оружия в сентябре 1954 г. на полигоне Таромское (Новая Земля) были проведены войсковые учения, в ходе которых произведен подрыв ядерного боезаряда.

Параллельно с совершенствованием атомных бомб, основанных на неуправляемой цепной реакции деления 235 U и 239 Pu, в США и СССР активно велись работы по созданию термоядерных взрывных устройств, основанных на реакции синтеза тяжелых изотопов водорода (дейтерия и трития). Первым советским термоядерным устройством стал заряд РДС-6, взрыв которого был произведен 12 августа 1953 г. После проведения этого испытания была начата работа по созданию на его основе доставляемого боеприпаса, а также работа над созданием двухступенчатых термоядерных устройств, которые позволяли создавать заряды большей мощности. Доставляемый вариант заряда РДС-6 и двухступенчатое термоядерное устройство, получившее обозначение РДС-37, были испытаны в октябре–ноябре 1955 г. Мощность взрыва, произведенного 22 ноября 1955 г. в ходе испытания термоядерного устройства РДС-37, составила 1,6 МВт.

К концу 50-х годов ХХ ст. в СССР и США было в основном закончено формирование инфраструктуры, необходимой для массового производства расщепляющихся материалов и ядерных боезарядов.

Рис. 3.15. Город Нагасаки через несколько месяцев после атомного взрыва

Естественно, о проблемах сохранения и охраны окружающей природной среды в тот период практически никто всерьез не задумывался. Испытания ядерного оружия привели к тяжелым экологическим последствиям глобального масштаба: впервые в истории планеты Земля в результате радиоактивных выпадений практически на всей ее поверхности заметно повысился радиационный фон.

В этот период, наряду с военными ядерными программами, активизировались научнотехнические программы по использованию ядерной энергии для энергетических целей и в первую очередь для решения задач получения электрической энергии.

В 1951 г. в США, в штате Айдахо, на экспериментальном реакторе ЕВR-1 была впервые получена электрическая энергия за счет теплоты от реакции деления ядер урана.

Советский Союз первым в мировой истории открыл эру промышленного использования атомной энергии в мирных целях. Это произошло 27 июня 1954 г., когда была пущена в эксплуатацию первая в мире Обнинская АЭС.