В. Красногоров - Подражающие молниям
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.
Выход может быть найден только в сооружении подземных хранилищ. Обычно для этой цели используют естественные подземные пустоты или истощенные газовые и нефтяные пласты. Однако природные хранилища имеют несчастливое обыкновение находиться как раз там, где не нужно,— вдали от крупных городов. Поэтому подземные хранилища приходится сооружать искусственно, располагая их в тех местах, где это диктуется экономической и технической целесообразностью. Неоценимую помощь тут могут оказать ядерные взрывы. Зарубежные фирмы ведут интенсивные исследования в этом направлении.
Ученые Института физики Земли Академии наук СССР решили создать с помощью ядерного взрыва подземные хранилища для газа и нефти в соляных куполах — пластах соли, имеющих толщину несколько сот метров. Соль — прекрасный материал для подземных емкостей. Она прочна, герметична, упруга. При взрыве в соляных пластах трубы обрушения не образуются, и пустоты сохраняют свою сферическую форму.
Сначала был проведен «маленький» пробный взрыв зарядом, равным по мощности 1100 тоннам тротила. Образовавшаяся полость имела рабочую емкость около 8 тысяч кубометров. Большие металлические резервуары такой вместимости — не редкость на современных заводах. Но после «пробы пера» на глубине 600 метров был взорван еще один заряд мощностью уже в 25 килотонн. При этом в соли образовалась пустая сфера диаметром 70 метров и объемом около 160 тысяч кубометров. Такие емкости уже вполне можно использовать для создания долговременных резервов нефти и газа. Расчеты показывают, что подземные хранилища, полученные с помощью ядерного взрыва, будут в шесть раз дешевле наземных резервуаров для сжиженного газа. Разработан проект трех взрывов мощностью по 40 килотонн. Они создадут объем подземных пустот около одного миллиона кубометров, что позволит хранить 70 миллионов кубометров сжатого газа.
Известно, что на больших глубинах горные породы имеют высокую температуру. Поэтому с помощью ядерных взрывов можно сооружать своеобразные «котельные». Для этого достаточно раздробить большое количество горячих пород и пробурить к такой естественной печи две скважины — одну для подачи, а другую для откачки воды. Вода, попадая, как в парной бане, на горячие камни, нагреется до высокой температуры, и ее можно будет использовать для отопления городов, расположенных в удаленных северных районах нашей страны.
Предложена и еще одна любопытная область применения подземных ядерных взрывов — устройство «могил» для захоронения радиоактивных отходов. В связи с возрастающим размахом строительства атомных электростанций эта проблема приобретает все большее значение.
Подведем итоги. Ядерные взрывы могут принести большую пользу, но, как легко было заметить, они не заменяют взрывов обычных. Ядерные заряды будут делать свою работу, взрывчатые вещества — свою. Давно уже изобретены могучие паровые молоты, но миллионы молотков по-прежнему стучат в руках у слесарей и плотников. Точно так же двухсоттонный самосвал не может и не призван вытеснить с улиц и дорог обыкновенные грузовики. И даже у мелкокалиберки есть свои преимущества перед тяжелой гаубицей, потому что из пушки, как известно, по воробьям не стреляют. Чрезмерная мощь ядерных зарядов — это не только их достоинство, но и недостаток. Каждый атомный взрыв представляет сейсмическую угрозу и требует тщательной дорогостоящей подготовки, иногда даже эвакуации близлежащих городов. На действующих шахтах применять ядерный взрыв невозможно, потому что он неизбежно разрушит рудник. Из-за невероятной силы зарядов трудно соблюсти точные контуры горных разработок; взрыв отбивает не только руду, но и лишнюю породу.. Кроме того, при таком взрыве смешиваются разные, сорта полезных ископаемых (например, горючие сланцы с разным содержанием органического вещества или руды с разным содержанием железа). При обычных же методах руду разного качества можно добывать и перерабатывать отдельно. Поэтому применение ядерного взрыва благоприятно не на всех месторождениях, а только на очень крупных, отличающихся большой мощностью и однородностью пласта и сочетанием других подходящих геологических условий. В небольших массивах ядерному взрыву тесно, как слону в посудной лавке. Ему сподручнее взламывать целые горы, чем ковыряться в мелких, хотя и богатых жилах.
