Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (wipp), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Электронное научное издание Альманах Пространство и Время. Т. 4. Вып. 1 • 2013 Специальный выпуск СИСТЕМА ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ

Человек на Земле

УДК 551.24:621.039.743

Голубов Б.Н.

Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном»

в штате Нью-Мексико, США

Голубов Борис Николаевич, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник Института динамики геосфер РАН, г. Москва

E-mail: bgolubov@mail.ru

Статья посвящена двум взаимосвязанным проблемами, имеющими научное и практическое значение: 1) надежности подземных хранилищ радиоактивных отходов (РАО) в соленосных толщах пород, 2) необходимости устранения опасных последствий промышленных подземных ядерных взрывов (ПЯВ). Своеобразие этих проблем раскрыто на примере подземного хранилища РАО Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) и ПЯВ «Гном» (Нью-Мексико, США). В статье приведены сведения о географии и геологии края, проведен анализ геодинамических подвижек недр, режима подземных вод и активности карста в зоне ПЯВ Тном"^^, определены предпосылки и механизмы ожидаемого обводнения WIPP, предложены пути смягчения такой опасности.

Ключевые слова: подземный ядерный взрыв «Гном»; подземное хранилище радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP); геодинамические подвижки недр; соляной карст, режим подземных вод, техногенные радионуклиды в подземных водах.

Введение

С 1945 по 2013 гг. в 90 различных районах земного шара государствами США, СССР, Франция, Англия, Китай, Индия, Пакистан и Северная Корея было проведено 2179 ядерных взрывов, в том числе 1561 подземных. Как и все испытания атомных бомб, подземные ядерные взрывы (ПЯВ) имели военное назначение, но наряду с этим часть из них была использована в США и СССР для промышленных целей. Программы мирных ПЯВ были реализованы в этих странах соответственно с 1961по 1973 гг. и с 1965 по 1988 гг., но затем свернуты, поскольку ПЯВ-технологии оказались экономически неэффективными и небезопасными. Оказалось, что в зонах ПЯВ со временем формируются очаги радиоактивного загрязнения местности, активизируются опасные инженерно-геологические процессы, что, в частности, осложняет разработку недр, ухудшает несущую способность грунтов, снижает ресурсный потенциал месторождений полезных ископаемых, для освоения которых применялись ПЯВ и т.д. Обобщенная картина последствий применения таких технологий приведена в работе [Голубов 2005] и сводится к тому, что каждый ПЯВ образует в массиве горных пород своеобразную техногенную структуру, которая отличается длительной, не затухающей с годами геодинамической активностью, резкими возмущениями режима подземных флюидов (вод, нефтей и газов), вариаций геофизических полей и т.д. Такие возмущения тяготеют, во-первых, к гидротермальному очагу, который возникает в момент ПЯВ в его полости и её обрамлении в результате реакции ядерного деления. Этот очаг порождает формирование горячих растворов, перемещение или замещение минерального вещества, отложение его на стенках трещин, что может длиться годами в зависимости от характера дробления, водоносности, теплопроводности вмещающих горных пород, интенсивности реакций метасоматоза и т.д. Во-вторых, — к новообразованным сквозным каналам и их ответвлениям по сложной сети трещин, развитие которой обеспечивает перегруппировку блоков горных пород, формирование зон повышенной проницаемости, циркуляцию флюидов (подземных вод, нефтей, газов) и вынос радионуклидов из полости ПЯВ порой на дальние расстояния и на дневную поверхность. В этой картине, однако, оставались не

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

вполне ясными возмущения геодинамики и флюидодинамики недр под гипоцентрами ПЯВ.

В настоящей статье предпринята попытка устранить этот пробел и выявить особенности длительной активности таких техногенных структур на примере зоны ПЯВ «Гном», который был проведен в пласте каменной соли в США в 1961 г. и явился первенцем промышленных ПЯВ на земном шаре. Он примечателен тем, что под его гипоцентром с некоторым смещением в плане в том же пласте с 1999 г. эксплуатируется одно из крупнейших в этой стране подземных хранилищ радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP).

Цель статьи — показать, что ПЯВ «Гном» в сочетании с другими факторами техногенного воздействия на массив горных пород предопределил активизацию соляного карста и угрозу ожидаемого обводнения WIPP, чреватого неконтролируемой утечкой огромных объемов радиоактивных отходов (РАО). К мысли о такой опасности автор пришел в 1998 г на основе результатов рекогносцировочного обследования зоны ПЯВ «Гном» и подземных горных выработок WIPP. Отслеживая затем судьбу этого объекта по множеству публикаций, удалось установить, что сходная точка зрения к тому времени уже была высказана отдельными геологами США, но не была подкреплена данными натурных наблюдений и находилась пока в зачаточном состоянии.

В наши дни актуальность тщательного анализа последствий ПЯВ «Гном» как фактора ожидаемого обводнения WIPP, диктуется тремя обстоятельствами.

Во-первых, сейчас накопились данные гидрогеологических, сейсмологических и радиохимических исследований, которые подтверждают худшие опасения и свидетельствуют, в частности, об активизации соляного карста и появлении техногенных радионуклидов в подземных водах в окрестности WIPP. Такие симптомы настораживают потому, что неожиданное затопление соляных шахт довольно обычное явление для США и других стран [Короткевич 1967; Чабанович, Хрущов 2008; Roedder, Basset 1981]. Вместе с тем исследователи и надзорные службы США, по мнению автора, не обращают внимания на эти симптомы и опрометчиво недооценивают угрозу обводнения WIPP.

Во-вторых, анализ сложившейся здесь ситуации дает ключ к пониманию динамики геологических процессов под гипоцентрами ПЯВ на Средне-Ботуобинском, Оренбургском, Астраханском, Карачаганакском нефтегазоконденсатных месторождениях (НГКМ), Осинском нефтяном месторождении в Пермской области, Тахта-Кугультинском газовом месторождении в Ставрополье и др. Т.е. это напрямую затрагивает проблему рационального использований ресурсного потенциала недр нашей страны.

В-третьих, намечаемые неурядицы с надежностью WIPP вскрывают узкие места в проблеме захоронения радиоактивных отходов в соленосных формациях не только в России и США, но и других странах. Это затрагивает интересы Германии, которая уже давно столкнулась с проблемой надежности хранилищ «Ассе», «Морслебен» и «Горлебен» [Голубов 2012], Республики Казахстан, где «Казатомпром» уже начал загрузку РАО в полости ПЯВ соляного купола Азгир, и т.д. В этот ряд укладываются беды и с другими хранилищами РАО в США.

Показательна судьба подземного могильника РАО в горах Юкка-Маунтин в штате Невада, на сооружение которого США затратили 8 млрд. долларов. Надежность этого могильника давно вызывала нарекания геологов [Голубов 2012]. Поэтому не случайно администрация Президента США Барака Обамы прекратила финансирование проекта Юкка-Маунтин в 2010 г., спустя 22 года с начала его реализации. 27 июля 2012 г. Комиссия по ядерному регулированию (NRC) подтвердила нецелесообразность этого проекта.

Тревожна также утечка РАО из шести подземных хранилищ Хэнфодского комплекса на берегу реки Колумбия в штате Виргиния, которая возникла 23 февраля 2013 г.

Отметим, наконец, что в 2011 г. в пяти километрах от подземных хранилищ РАО Лос-Аламосской лаборатории разыгрался лесной пожар Las Conchas, что обусловило необходимость экстренной перезагрузки огромного количества РАО из этого хранилища в WIPP.

Таким образом, WIPP становится сейчас ключевым объектом захоронения РАО в США. Это было отмечено 26 января 2012 г. в отчете правительственной комиссии The Blue Ribbon Commission on America's Nuclear Future [Disposal... 2012]. Комментируя рекомендации комиссии, президент Института ядерной энергии США [Fertel 2012] заявил, что концепция захоронения РАО в геологических формациях успешно продемонстрирована на примере WIPP. По нашему мнению, такой вывод является поспешным, поскольку WIPP встроен в соленосную толщу пород, которая обладает коварными свойствами: склонностью к интенсивным подвижкам и к внезапному обводнению, риск которого усилен длительным воздействием на эту толщу мощных техногенных нагрузок, обусловленных добычей нефти, газа, калийных солей, гидротехническим строительством, ПЯВ «Гном» и др.

В связи с этим ниже вначале приведены необходимые сведения о ПЯВ «Гном» и WIPP, включая характеристику географии и геологии этого края, а затем решаются две основные задачи. Первая из них сводится к анализу геодинамиче-ских подвижек недр, режима подземных вод и активности карста в зоне ПЯВ «Гном»-WIPP, а вторая к определению предпосылок и механизмов ожидаемого обводнения WIPP, а также поиску путей смягчения такой опасности. Ключевым в этих построениях является вопрос о причине недавнего появления техногенных радионуклидов в подземных водах вблизи WIPP, который, однако, ускользает от внимания исследователей. Это притупляет их бдительность и указывает на перекосы в оценке последствий ПЯВ «Гном», а также в методике гидрогеологических и инженерно-геологических исследований. Эти исследования ориентированы здесь в основном на изучение режима надсолевых водоносных горизон-

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

тов, но практически исключают изучение динамики выщелачивания соляного пласта и скрытого внутрислоевого соляного карста в пространстве между WIPP и зоной ПЯВ.

Сведения о географии и геологии районе ПЯВ «Гном» — WIPP

Географический очерк. Эпицентр ПЯВ «Гном» и сооружения WIPP расположены в штате Нью-Мексико, в 40-45 км к юго-востоку от г. Карлсбад, в засушливой каменистой пустыне Чиуауа, на восточном борту долины реки Пекос. Эта река берет свое начало в Скалистых горах, течет в юго-восточном направлении, прорезает вблизи Карлсбада возвышенное каменистое плато Льяно-Эстакадо, затем пересекает физико-географическую провинцию Великих равнин и впадает в реку Рио-Гранде на границе с Мексикой (рис. 1).

Рис. 1. Схема расположения ПЯВ «Гном» и WIPP

1 — горы и водоразделы хребтов; 2 — каменистая пустыня; 3 — низменности и озера; 4 — след радиоактивного облака ПЯВ «Гном».

Врезки: физическая карта США (слева); геологическая карта рифа

Капитан и Дэлаверского осадочного бассейна [Finch et а1 2009] (справа).

В тектоническом отношении рассматриваемый район приурочен к северо-восточной части Дэлаверского осадочного соленосного бассейна древней Северо-Американской платформы. Этот бассейн выстилают отложения мезозоя и кайнозоя мощностью до 5500 м и обрамляет барьерный риф Капитан, сложенный известняками пермского возраста, которые выражены в рельефе гор Гуадалупе. Пониженное пространство у подножья этих гор пересечено множеством коротких гряд, между которыми лежат замкнутые бессточные котловины. Одной из них является котловина Нэш Дроу (Nash Draw), которая простирается в северо-восточном направлении на 30 км, местами покрыта солеными озерами, подтоплена и осложнена множеством различных форм карстового рельефа. Зона ПЯВ «Гном» и WIPP размещены соответственно на юго-восточном и восточном борту этой котловины [Powers et al 2006; Vine 1963]. В 35 км к юго-западу от эпицентра ПЯВ «Гном», в горах Гуадалупе, расположен Национальный парк "Карлсбадские карстовые пещеры”, которые врезаны в риф Капитан на глубину более 600 м.

Рассматриваемый район отличается интенсивной хозяйственной деятельностью, которая явилась причиной мощных неуклонно нарастающих техногенных нагрузок на его недра. С двадцатых годов минувшего века здесь разрабатываются залежи нефти и газа на глубине от 1400 до 7000 м, издавна налажена шахтная добыча калийных солей на глубинах до 540 м, разработка залежей самородной серы посредством подачи горячей воды по скважинам, добыча минеральных вод и т.д. По состоянию на 2007 г. в Дэлаверском осадочном бассейне было пробурено 13520 скважин [Delaware... 2007]. Часть из них отражена на рис. 2. Кроме того, р. Пекос подпружена плотинами, две из которых построены вблизи г. Карлсбада.

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

Рис. 2. Очаги техногенного воздействия на недра в зоне ПЯВ «Гном»

- WIPP.

Шахтная добыча калийных солей (1—6) [Delaware... 2007]: 1 — площади первичной добычи; 2 — площади вторичной добычи; 3 — подтопленные площади; 4 — шахты; 5 — нагнетательные скважины; 6 — скважины утилизации рассолов. Скважины для добычи нефти и газа (7—13) [Improving... 2001]: 7

— газовые; 8 — нефтяные; 9 — неф-те-газовые; 10 — сухие; 11 — нагнетательные или для захоронения рассолов; 12 — нефтяные скважины, переведенные в нагнетательные или для закачки рассолов. 14 — ПЯВ «Гном».

Северо-западнее этих мест, за хребтом Гуадалупе, в пустыне Аламогордо 16 июля 1945 г. прогремел первый в мире взрыв атомной бомбы "Тринити", ударные волны которого, несомненно, оказали воздействие на недра Дэлаверского осадочного нефтегазоносного бассейна.

Отметим также, что на берегу р. Пекос, выше по её течению, находится городок Рокуэлл, который прославился тем, что около него 8 июля 1947 г. с небес свалился загадочный неопознанный объект. Это возбудило фантазии о налете инопланетян и привело к созданию здесь музея уфологии. Не остался в стороне тогда и Центр авиационно-технической разведки США. Он поднял тревогу по поводу запуска "летающих тарелок" из СССР и тем самым укрепил в этом городке позиции Военного института штата Нью-Мексико, который был основан здесь в 1891 г. и готовил своих питомцев к войнам в Корее, Вьетнаме, Афганистане, Ираке и других горячих точках.

Стратиграфия и литология. Геологическое строение Дэлаверского осадочного бассейна в районе ПЯВ «Гном»- WIPP раскрыто в работах [Gard 1968; Geologic... 1959; Cooper 1962.a,b; Cooper and Glanzman 1971; Improving... 2001; Vine 1963; Waste... 1991]. В геологическом разрезе этой территории выделяют отложения пермской, триасовой, неогеновой и четвертичной систем.

Пермская система представлена верхним отделом и разделена на серии Гуадалупе и Очоан.

Серия Гуадалупе включает отложения группы Дэлавер Маунтин, представленные толщей мелкозернистых обломочных пород с отдельными слоями известняков и глинистых сланцев, в составе которой выделяются формации Браши Каньон, Черри Каньон и Бэлл Каньон. Группа Дэлавер Маунтин перекрыта серией Очоан.

Формация Бэлл Каньон представлена терригенной толщей песчаников с прослоями известняков. Песчаники сероцветные, мелкозернистые. Мощность их прослоев варьирует от 3 до 10—12 м. Мощность этой формации вблизи рифа Капитан составляет около 200 м и нарастает к центру бассейна до 300—320 м. Кровля пород этой формации залегает в рассматриваемом районе на глубинах от 800 до 1000 м. Она повсеместно перекрыта толщей эвапоритов формации Ка-стилья и отличается своей водо- и нефтегазоносностью.

Серия Очоан разделяется на четыре формации (снизу вверх): Кастилья, Саладо, Растлер, Дьюи.

Формация Кастилья сложена в основном гипсами и ангидритами, которые в верхней части разреза формации сменяются пластами соли. Слои ангидритов в основании этой формации служат покрышкой для нижележащих водо- и нефтегазонасыщенных толщ формации Бэлл Каньон. Мощность формации Кастилья в рассматриваемом районе достигает 1000—1100 м. Её кровля залегает здесь на глубине около 800—1200 м и погружается к северо-востоку.

Формация Саладо, в которой проводился ПЯВ «Гном» и расположен WIPP, сложена на 89 процентов каменной солью (галит (NaCl)), 7% полигалитом (Ca2MgK2(S04Vx 2H20), 1% ангидритом и 3% глиной. В разрезе этой формации выделяется два характерных маркирующих горизонта: нижний и верхний.

Нижний горизонт представлен ангидритами. Он залегает вблизи основания полости ПЯВ «Гном», а районе WIPP залегает над хранилищем. Верхний маркирующий горизонт сложен песчаниками (Vaca Triste Sandstone Member of Adams), которые залегают над полостью ПЯВ.

Мощность пород формации Саладо составляет 500—800 м.

В минералах соленосной формации Саладо и её поровом пространстве содержатся доли процентов воды в разных её формах [Roedder, Basset 1981]. Но в целом эта формация не содержит значительных объемов циркулирующих подземных вод и лишь в верхней части её разреза локально распространены горизонты, насыщенные рапой. Потоки подземных вод не наблюдались в пределах этой формации ни в шахтах по добыче калийных солей, ни в скважинах.

О с * О $ J& с- о - О :• С- »

ЯН ^ -J • •> С i>

il і Д у

* Cl > « « Г* р С- в-

щіЩ ь * і • X • • • • < • * • Ь о о с- о г о ■

s » .to/ipp • • 9 • • • • •>« • ••« • • <*

в// r. • • • • ш • «о * я « « ——3 ZZ *• -1J - ■У —і • • • ~

J 0 L * 0 WIPP « 1 • • ■ > • и я <

--a чк а» < • • n • с* a •* п • • *• • е і ■ ■' • • • • • ■ •

тї ' * 'Ч Efc >» • 4 ш • • о • ш

с. pLJ • с •г € ■ «■ • • • » • -с

О »

_—J а- — • - а • о

• ж • • • • о < • • • •с v •с-

I IІІВ111 1 L±sj IJLI LU ; ■ ■ ■ ■ ■ ■-“ 1 2 3 4 5 6 “1 X <v •• .tr; і * h с <>• • * . о • « Ъ • •S

uJl) LsJ UlJ L$ JIQ I L&J UU U<J 7 8 9 10 11 12 13 14 • • і ■ • • V л с*

* • • • і рл >•••« • • •• V <я А'*о( •

•У і * * • • < m ,, п « «■ А • і f-'o'

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

Формация Растлер с несогласием перекрывает формацию Саладо и представляет собой толщу эвапоритовых отложений ангидритов, местами замещенных гипсами, а также доломитов, аргиллитов и глин, распространенных в основном в верхней части разреза формации. Формация Растлер обнажена в котловине Нэш Дроу и расчленяется на пять горизонтов (снизу вверх): горизонт Лос Меданос, сложенный глинистыми породами с прослоем ангидриов и линзами каменной соли; доломиты горизонта Кулебра; ангидриты и гипсы горизонта Тамариск, красноцветные гипсоносные доломиты Магента и Сорок девятый горизонт ангидритов и гипсов. Горизонты доломитов Кулебра и Магента выдержаны по латерали, являются водоносными (особенно доломиты Кулебра) и поэтому особо важны для WIPP. Остальные горизонты отличаются фациальной изменчивостью. Формация озерных красноцветных отложений Дьюи отнесена к нерасчлененным системам перми и триаса. Она несогласно залегает на формации Растлер, несогласно перекрыта триасовыми отложениями группы Докум и местами обнажена на дневной поверхности. Формация Дьюи сложена в основном аргиллитами, глинистыми породами, алевритами, прослоями песчаников и отличается развитием обширных пятен ожелезнения. Подошва формации Дьюи четко распознается по резкой смене белых гипсов (относимых к горизонтам Тамариск и Магента формации Растлер) на характерные красноцветные гипсы формации Дьюи. Мощность формации Дьюи не превышает 400 м. Эта формация важна тем, что служит барьером для поверхностных и грунтовых вод на пути их фильтрации в соленосные пласты, которые перекрывают WIPP. Вместе с тем формация Дьюи осложнена множеством трещин и карманов, заполненных гипсом. Этот факт, как считают авторы работы [Crawlew et al. 1992] указывает на то, что пресные подземные воды не проходили сквозь формацию Дьюи с момента её образования. Наряду с этим отмечено, что южнее WIPP (т.е. вблизи зоны ПЯВ «Гном» — примечание наше) в этой формации местами наблюдается поглощение поверхностных вод, и она является водонасыщенной.

Триасовая система представлена формацией Санта Роза, которая относится к группе Докум. Формация Санта Роза вскрыта эрозией западнее WIPP и с размывом перекрыты третичными и четвертичными образованиями. Она сложена песчаниками и конгломератами с прослоями алевритов и глинистых пород. Её мощность не превышает первых десятков метров.

Неоген-четвертичные отложения представлены формацией Огаллала, относимой к миоцену, формацией Гатуна, имеющей плейстоценовый возраст и аллювиальными образованиями голоцена. Формацией Гатуна сложена мелкозернистыми слабосцементированными песчаниками с карбонатным цементом и включают маломощные прослои глин, а также конгломератов. Она местами бронирует рельеф рассматриваемого района, развита неповсеместно и местами скрыта под аллювиальными четвертичными осадками. Мощность этой формации не превышает 100 м.

Голоцен представлен аллювиальными маломощными отложениями, которые выстилают понижения рельефа и с угловым несогласием, а также размывом перекрывают разновозрастные горизонты формаций Гатуна и Дьюи.

Тектоника. В строении пермских и более молодых отложений рассматриваемой части Дэлаверского осадочного бассейна выделяется два структурных этажа: нижний и верхний.

Нижний структурный этаж слагают отложения перми и триаса, которые образуют гомоклиналь с углом наклона её слоев к востоку не более 5°.

Верхний структурный этаж с резким угловым и азимутальным несогласием залегает на нижнем этаже и представлен маломощным покровом плейстоцен-голоценовых и современных отложений.

Естественное строение этих двух структурных этажей было преобразовано здесь техногенными процессами, связанными с добычей нефти и газа, калийных солей, серы, а также с последствиями ПЯВ «Гном» и строительства WIPP. В результате здесь возникли техногенные "живые" структуры, наложенные с резким угловым и азимутальным несогласием на природные структурные этажи Дэлаверского осадочного бассейна. Особенности строения и современной геодинами-ческой активности таких новообразованных техногенных структур рассматриваются ниже.

Гидрогеология. Сведения о гидрогеологии Дэлаверского осадочного бассейна в районе ПЯВ «Гном» — WIPP приведены в работах [Cooper 1962.a,b; Crawley et al. 1992; EEG... 1983; George, Saulnier 1987; Geotechnical.., 1980; Hillesheim et al. 2006; Improving... 2001; Jensen et al. 1993; Lambert 1997; Neill et. al. 1983; Pohll, Chapman 2010; Chaturvedi, Rehfeldt 1984; Reeves, Kelley 1987; Rempe 2007, 2008; Spiegler 1983; Stensurd et al. 1987; Strategic... 2003; Tomasko, Jensen 1987].

Основной итог этих исследований сводится к тому, что над толщей соленосных пород формации Саладо, включающей полость ПЯВ «Гном» и WIPP, расположено четыре водоносных горизонта: на контакте формаций Саладо и Растлер, в пластах доломитов Кулебра и Магента, а также в породах формации Дьюи.

Особенности режима подземных вод в зоне ПЯВ «Гном» и WIPP рассматриваются ниже в связи с вопросом об активизации карста и техногенных нагрузках на недра.

Сведения о ПЯВ «Гном»

История и цель проекта. Проект «Гном», как уже отмечено, оказался первенцем программы США Плау-шер (Plowshare — плуг, орало), наметившей мирные промышленные ПЯВ для различных целей. И хотя её название было заимствовано из Библии («перекуем мечи на орала»), ПЯВ «Гном», являлся также неотъемлемой частью военной программы Vela Uniform, решавшей задачи обнаружения ядерных взрывов противника, совершенствования методики регистрации сейсмических и акустических сигналов, а также электромагнитных импульсов и радиационных эффектов ПЯВ.

ПЯВ «Гном» поначалу был запланирован на 1958 г. Но этот замысел перекроил мораторий на ядерные испытания

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном»

в штате нью-Мексико, США

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

США и СССР, который продолжался с ноября 1958 г до сентября 19б1 г., до тех пор, пока СССР не возобновил в сентябре 19б1 г. такие испытания [DNA 1983]. Поэтому ПЯВ «Гном» был проведен 10 декабря 19б1 г.

Этот ПЯВ был нацелен в основном на изучение его эффекта в каменной соли и базировался на опыте 29 ядерных взрывов проведенных с 28 мая по 7 октября 1957 г. на полигоне Невада в рамках операции Plumbbob в вулканогенных породах и в аллювии. Первые в мире ПЯВ Паскаль-А (2б июля, 50 т), Паскаль-В (27 августа, 300 т) и Рейниер (19 сентября, 1,7 кт туфы) показали, что ПЯВ производит большое количество тепла, а также радиоизотопов, которые, однако, оказываются в твердом расплаве породы, извлекаются с трудом и поэтому непригодны для использования. Отсюда возник замысел провести ПЯВ «Гном» внутри пласта каменной соли, прогонять через её расплав воду, получая, таким образом, пар для производства электроэнергии, а также легко растворимую корку затвердевшего соляного расплава для извлечения радиоизотопов. Поэтому проект «Гном» предусматривал создание подземного энергетического котла для выработки электроэнергии, промышленное получение радиоизотопов, использование потока нейтронов для различных нужд, а также решение ряда военных задач, тесно связанных, в частности, с изучением эффекта ударных волн на массив горных пород [Defence... 1983; Findlay 1990; Rawson et al. 1964].

В связи с этим предварительно 20—21 февраля 1959 г. в котловине Нэш Дроу на глубине 1200 футов, вблизи эпицентра намечаемого ПЯВ «Гном», был проведен взрыв 190 фунтов тринитротолуола, сейсмические волны которого регистрировались в трех местных шахтах по добыче калийных солей [Byerly et. al. 1960]. Это позволило оценить ожидаемый сейсмический эффект ПЯВ «Гном» и утверждать, что он не учинит вреда таким шахтам. В это же время Инженерный корпус вооруженных сил США (US Army Engineer Waterways Experiment Station) приступил к подготовке горных работ в этом районе [Project... 1962]. В июле 19б0 г. началась проходка горизонтального штрека на глубине Зб5,8 м (1200 футов), которая была завершена к маю 19б1 г.

В итоге ядерный заряд ПЯВ «Гном» из Pu239 был размещен на глубине Зб0,9 м в небольшой камере в конце указанного штрека, имеющего вид крючкообразной петли (рис. 3.а) [Gard 1968; Rawson et al. 1964].

Положение слоев до взрыва

-2,350

-2.300

-2.2SO

-г .200

—2,150

-2.100

_£ 1 _1 —------------------------------------------------------------------------------

щ

О 5 10 15 м

61

1 кровля д,

□'Л?іЄ'Буровая

ниша

я 2-5 01-2 □ 0,1 -1 □ <0.1 Р/час

Рис. 3. Геологическое строение и развитие полости ПЯВ «Гном» [Gard 1968; Rawson et al. 1964; Teller et al. 1968]. a — Геологический разрез полости ПЯВ : 1 — радиоактивная каменная соль, вскрытая бурением; 2 — радиоактивный расплав, внедрившийся в трещины; 3 —разломы; 4 — зоны дробления горных пород; 5 — границы напластования слоев; 6 — циркуляция в скважине воздуха, вырвавшегося из полости ПЯВ. b — стадии развития полости ПЯВ (a — f) ; c — строение полости ПЯВ в плане: цвет — номера слоев; черные цифры с кружками и линиями — абсолютные отметки и изолинии (м). d — распределение радиоактивности в разрезе полости ПЯВ через два года после взрыва (Р/час).

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

Картина ПЯВ «Гном». До нажатия кнопки «Пуск» радужные перспективы эксперимента «Гном» и использования ядерного оружия в мирных целях особо подчеркнул в своей речи президент США Кеннеди. Белый дом пригласил на это мероприятие 400 наблюдателей ООН, а также множество представителей СМИ, научных организаций и местных жителей. Перед началом этих испытаний по телевидению на фоне государственного флага США с пламенной речью об экономической и научной важности мирных ПЯВ выступил «отец» американской атомной бомбы Эдвард Теллер.

ПЯВ «Гном», мощность которого составила 3,1 кт, оказался, однако, аварийным. Он сопровождался выбросом в атмосферу радиоактивных изотопов I131, I135, Cs137, Ba140 и газов на протяжении более суток [USDOC 1962]. Радиоактивное облако двигалось в северо-западном направлении и перекрыло шоссе 128 и 31 (рис. 1). Максимум дозы гамма-излучения составил 1400 мР/ч в 3,5 милях к западу от этих шоссе. Радиоактивное облако достигло населенного пункта Рокуэлл, удаленного на 120 км, где была зафиксирована радиоактивность 0,3 мР/ч. Максимальная концентрация радиоактивного йода была зафиксирована около г. Карлсбада и составила для I131 и I135 соответственно 1,7 и 3,5 пикокюри на куб. м воздуха.

В потоке воздуха на дне боевой шахты радиация была обнаружена менее чем через минуту после взрыва, в стволе шахты — через три минуты сорок секунд (рис. 3). Примерно через семь минут после взрыва на поверхность вырвались серый дым и пар, насыщенные радионуклидами. Спустя 11 минут большое количество пара вырвалось со дна шахты и из вентиляционной трубы. Обильное его истечение длилось около 30 минут и затем стало постепенно затихать. Незначительные такие выбросы продолжались еще несколько дней. Среди радиоактивных элементов, выбрасываемых из шахты преобладали летучие и благородные газы [Radiological... 1996].

Кроме того, в радиусе 1200 м от эпицентра ПЯВ возник купол высотой 5 м осложненный неравномерной сеткой радиальных и концентрических трещин, по которым вскоре после взрыва из-под земли выползло множество землеройных животных.

Главные организаторы этого дела Джеральд Джонсон и Эдвард Теллер вместе с представителями прессы обследовали окрестности ПЯВ «Гном» на вертолете [Findlay 1990]. Когда один из репортеров спросил, почему из недр земли в эпицентре ПЯВ выбивается пар, то Э. Теллер многозначительно подчеркнул: «Белый пар!» (автор книги [Mora 1999] приписывает эту фразу геофизику Венделлу Верту). Вскоре окрестность шоссейных трасс, накрытая радиоактивным облаком, была дезактивирована, и Служба здравоохранения объявила, что никто из граждан не подвергся радиоактивному облучению от пара.

Сразу после взрыва началось обследование зоны ПЯВ «Гном», программа которого была завершена в конце сентября 19б3 г и предусматривала решение четырех задач:

1) изучение особенностей рельефа вокруг эпицентра ПЯВ;

2) изучение состояния ствола и основания шахты через шесть дней после взрыва;

3) вскрытие полости ПЯВ буровыми скважинами в период с 11 декабря 19б1 г до 18 января 19б2 г.;

4) вход персонала в полость ПЯВ и её обследование, включая сбор образцов горных пород и оборудования, подвергшихся радиоактивному облучению.

Заметим, что многие данные наблюдений во время ПЯВ «Гном», в том числе и многие кадры фильма, были утеряны.

Полость ПЯВ «Гном». 22 декабря 19б1 г, т.е. через 12 дней после взрыва, полость ПЯВ «Гном» была вскрыта новым штреком, который был проложен параллельно старому. Персонал вошел в полость 17 мая 19б2 г. Результаты геологического обследования полости ПЯВ «Гном» до и после взрыва приведены в работах [Gard 1968; Rawson et al. 1964].

Установлено, что ПЯВ «Гном» расплавил примерно 3,3 x 10б килограмм соли и сформировал полость радиусом 18,7 м и объемом 27,2 м3. Скопившийся на дне полости расплав каменной соли смешался с радиоактивными обломками горных пород, вес которых составил около 11,б x 10б кг. Вскоре после ПЯВ произошло обрушение свода его полости, и брекчия радиоактивного расплава была перекрыта навалом горных пород весом 13,б x 10б. Этот навал снизил уровень гамма-излучения в полости ПЯВ до 20 мР/час и сыграл роль "защитной подушки", позволившей персоналу проникнуть в полость ПЯВ.

ПЯВ «Гном» высвободил, по крайней мере, 5 x 104 кг воды из испарившихся и расплавленных горных пород. Дополнительно 17 x-104 кг воды поступило в полость при обрушении её свода весом 11,б x 10б кг. Судя по концентрации трития в струе пара, вырвавшегося из полости ПЯВ, из горных пород могло быть высвобождено 5 x 105 кг воды. Часть воды объемом около 5 x 105 кг была доставлена сюда при бурении скважин, а также, вероятно, в результате конденсации пара, оставшегося в полости. В результате полость ПЯВ «Гном» оказалась затопленной и уровень воды установился в ней на абсолютной отметке б73 м, в 21 м ниже гипоцентра ПЯВ [Rawson et al. 1964].

Интересно, что в нерастворимом остатке нескольких образцов горных пород был обнаружен минерал группы оливина, в частности форстерит (MgSiO), который не был замечен до ПЯВ. Главным источником магния явился минерал полигалит [Ca2MgK2(S04)4-x 2H20], а также примесь магния в глинистых минералах (MgC03). Кремний был заимствован из

Special issue 'The Earth Planet System' Spezialausgabe 'System Planet Erde

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

мелких частиц кварца в глинистых минералах.

Температура навала горных пород на дне полости ПЯВ варьировала от б3 до 830С и составляла в среднем 710С. Максимальная температура была зарегистрирована в одном метре от дна полости.

То, что полость ПЯВ «Гном» вскоре сократилась в объеме и обводнилась, создало непреодолимые препятствия для извлечения термальной энергии. Тем не менее, Комиссия по атомной энергии США, а также газета "New York Times" расценили такой неудачный эксперимент как великое научное и инженерное достижение огромной сложности.

В горизонтальный штрек, как уже отмечено, также проникли радионуклиды ПЯВ.

17 мая 19б2 г., спустя пять месяцев после ПЯВ, температура воздуха около входа в полость ПЯВ составляла около 500С, относительная его влажность б0-70%, уровни радиации изменялись от места к месту, но редко превышали 20 мР/час.

Ударные волны и поствзрывные дислокации. Сейсмические волны ПЯВ «Гном» регистрировались Геологической службой США на трех основных станциях INDIA, HOTEL, KILO, расположенных соответственно на удалении 245, 300 и 355 км от эпицентра ПЯВ в узкой полосе меридионального простирания вблизи восточной границы штата Нью-Мексико [Laun 1965]. Результаты картирования дислокаций массива горных пород, которые возникли в результате ПЯВ «Гном» приведены в работе [Gard 1968] и отражены на рис. 3—5.

Это картирование, в частности, показало, что ударная волна ПЯВ привела к раскрытию радиальных трещин и внедрению в них расплава и обломков соли. На расстоянии не менее 40 м от полости ПЯВ трещины были заполнены радиоактивными газами голубоватого цвета, обусловленного парами каменной соли [Gard 1968].

Установлено, что реперы, установленные в массиве горных пород, сместились относительно пункта взрыва на расстояние от 8 до 90 м, в среднем на 18,7 м. Такое смещение отличалось неравномерным распределением, далеким от сферичности.

Таким образом, массив горных пород был раздроблен здесь множеством трещин разных генераций и направлений, развитых в зоне воздействия ударных волн ПЯВ, откольных явлений, обрушения свода полости ПЯВ, поствзрывных афтершо-ков, многолетней гидротермальной активности недр в зоне ПЯВ, а также других релаксационных явлений и подвижек недр. Радиус картирования новообразованных дислокаций не превышал 298 м от пункта взрыва. Но, несомненно, ПЯВ «Гном» разрушил недра на более значительном удалении, в чем убеждает факт регистрации ударной волны сжатия этого ПЯВ на удалении до 300 км [Laun 1965]. Подтверждением тому служат также общие сведения о физике ПЯВ [Адушкин, Спивак 2007; Физика... 2008; Teller et.al. 1968] и результаты обследования множества зон ПЯВ в других районах [Голубов 2005].

Рис. 4. Поствзрывные дислокации массива горных пород в зоне ПЯВ «Гном»[Gard 1968; Rawson et al. 1964]. a — карта горных выработок и полости ПЯВ «Гном»; буквами и пунктирными линиями обозначены соответственно станции и профили акустических наблюдений; b — карта наблюдательных шурфов в ближней зоне ПЯВ «Гном»; с — разрез локального поднятия и зоны повышенной проницаемости горных пород вблизи гипоцентра ПЯВ; d, e — геологические разрезы по линиям S—S и P—P соответственно. Цифрами указаны маркирующие горизонты и слои каменной соли, отличающиеся цветом, характером слоистости, размерами кристаллов соли, а также содержанием примеси глинистых частиц.

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

Рис. 5. Карта фактического и моделируемого ореолов распространения техногенных радионуклидов ПЯВ «Гном» в массиве горных пород. Составил Б.Н. Голубов.

1 — эпицентр ПЯВ "Гном"; 2 — скважины, в подземных водах которых обнаружены техногенные радионуклиды: тритий с указанием концентрации pCi/l (слева), тритий и цезий-137 с указанием их концентрации соответственно в числителе и знаменателе (справа). 3 — современный ореол распространения радионуклидов ПЯВ «Гном» в подземных водах, откартированный по скважинам; 4 — граница радиоактивного загрязнения подземных вод доломитов Кулебра через 1000 лет по результатам численного моделирования такого процесса с использованием программы MODFLOW-2005 (Harbaugh, 2005) [Pohll, Chapman 2010]; 5 — значения коэффициента фильтрации доломитов Кулебра; 6 — вероятность радиоактивного загрязнения (%) [Pohll, Chapman 2010].

Вр езки : слева — карта новообразованных разломов в зоне ПЯВ «Гном» [Rawson et al. 1964]; справа — скважины на площадке WIPP.

В целом подвижки недр и дневной поверхности, спровоцированные ПЯВ «Гном» оказались более значительными, чем ожидалось. Официальное объяснение такого явления сводилось к тому, что упругие волны ПЯВ имели необычайно высокую амплитуду и скорость, обусловленные эффектами подвижек соседних структур земной коры.

Радиационная обстановка в зоне ПЯВ «Гном». В окрестности ПЯВ «Гном» налажен мониторинг радиационной обстановки разными организациями и проводились работы по рекультивации земель в 19б8—19б9, 1977 и 1995 гг. [Kenney et.al. 1995; Offsite... 1996]. В почвах в зоне этого ПЯВ наряду с 40K и 137Cs выявлены также значимые концентрации 238Pu, 23+240Pu и 241Am.

В 1979 г. для обеспечения безопасности полости ПЯВ в неё было загружено 3б тыс. т соли и других пород. Но такая защита оказалась неэффективной, поскольку в 1989-1995 гг. в почвах в зоне ПЯВ «Гном» и вокруг WIPP были отмечены заметные концентрации радионуклидов 238Th, 230Th, 232Th, 233+234u, 235U. Оказалось, что концентрации 238Pu и 23+240Pu значительно больше в зоне ПЯВ «Гном», чем в районе WIPP. Кроме того, в 1994-1995гг. следы радиоактивности были обнаружены в наблюдательных скважинах вдали от зоны ПЯВ. Независимо от WIPP группа EEG (Environmental Evaluation Group) выявила радиоактивное загрязнение почв вокруг зоны ПЯВ «Гном», которое хотя и признано безопасным для здоровья, но, по нашему мнению, однозначно указывает на дальнюю миграцию радиоактивных продуктов этого ПЯВ.

Особо важно, что в 199б г. были выявлены значимые концентрации трития в семи скважинах, которые удалены от эпицентра ПЯВ «Гном» на расстояние от двух до одиннадцати километров [Offsite... 1997]. Наиболее высокие концентрации обогащенного трития (33 рСы/l) зафиксированы в скважине PHS-б, которая расположена в 10 км к юго-востоку от эпицентра ПЯВ. Этот факт убедительно свидетельствует о дальности миграции радиоактивных продуктов ПЯВ «Гном». Поэтому не следует удивляться тому, что его радионуклиды уже давно доставлены с подземными водами к площадке WIPP, которая удалена от гипоцентра ПЯВ на меньшее расстояние, равное примерно семи километрам.

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

В целом ПЯВ «Гном» сформировал в недрах своеобразную техногенную «живую» структуру складчато-блокового строения, современная активность которой охватывает уже окрестности WIPP. Свидетельством тому, как будет показано ниже, служат признаки активизации сейсмичности в этом районе, резкие скачки уровней подземных вод, а также обнаружение техногенных радионуклидов в подземных водах на значительном удалении от гипоцентра ПЯВ.

Сведения о WIPP

Основные особенности WIPP. WIPP является третьим в мире глубоким подземным хранилищем РАО в пологозалегающем пласте каменной соли. Подобные и уже ставшие проблемными хранилища Морслебен и Ассе II сооружены в Германии в ядрах соляных куполов. WIPP расположен в семи километрах к северо-востоку от ПЯВ «Гном», в одном-двух километрах к юго-востоку от невысокого хребта Ливингстон, который вытянут в северо-восточном направлении вдоль борта бессточной котловины Нэш Дроу.

История сооружения WIPP подробно освещена в работе [Mora 1999]. Она началась с того, что в 1955 г. Комиссия по атомной энергии США (АЕС) обратилась в Национальную Академию с просьбой изучить возможность подземного захоронения РАО. Год спустя Академия обосновала целесообразность такого захоронения в каменной соли [NAS 1957]. Это мотивировалась тем, что каменная соль является сухой, обладает высокой теплопроводностью (что позволит быстро отводить тепло от разогретых РАО), становится пластичной под давлением вышележащих горных пород и способна залечивать возникающие трещины, дефекты и нарушения. В связи с этим в 1965—1969 гг. Национальная лаборатория Оак-Ридж провела первые эксперименты по захоронению высокоактивных РАО в пласте каменной соли в штате Канзас [Hansen, Leigh 2011].

Надежность такого хранилища оценивалась на протяжении 225 млн. лет. В 1970 АЕС наметила для этой цели одну из соляных шахт в штате Канзас, но в 1974 г. выбрала участок нынешнего расположения WIPP и начала здесь изыскания. Строительство WIPP началось в январе 1981 г., спустя двадцать лет после ПЯВ «Гном». Первый пробный груз РАО был доставлен сюда 21 мая 1997 г. Этому в период с 6 по 23 января того же года предшествовали бурные протесты местного населения и соседних штатов. Точку в этом деле поставило Агентство по охране окружающей среды (EPA), которое выдало временный сертификат, подтверждавший, что деятельность WIPP соответствует федеральному законодательству.

Камеры захоронения РАО сооружены на глубине 660 м, т.е. в 240 метрах ниже точки заложения ядерного заряда в той же соленосной толще пород формации Саладо. Вместимость WIPP рассчитана на захоронение 175 000 кубических метров трансурановых отходов. Полная их активность оценивается приблизительно в 7 миллионов Кюри. Наибольшая доля активности приходится на 12 900 кг плутония [Improving. 2001; Rempe 2007, 2008].

Загрузка первой партии трансурановых отходов Лос-Аламосской национальной лаборатории была начата здесь 26 марта 1999 г. при стечении сотен гостей с торжественной речи Билла Ричардсона, который курировал тогда проблемы энергетики США при администрации президента и вскоре стал губернатором штата Нью-Мексико. С сентября 2000 г. сюда стали поступать смешанные отходы от Национальной инженерной и экологической лаборатории Айдахо (INEEL).

По состоянию на 2007 г. в WIPP было загружено 53 039 м3 РАО, для доставки которых потребовалось 6 424 рейсов специально оборудованных автомобилей, преодолевших общий путь по всей стране длиной свыше 7 млн. миль (11 265 408 км). На упаковку этого количества РАО было израсходовано свыше 250 000 200-литровых металлических бочек [Rempe 2008].

В настоящее время в WIPP размещена также Подземная Национальная научная лаборатория. Наряду с широким кругом задач обеспечения безопасности захоронения РАО здесь проводятся также астрофизические исследования по регистрации мюонов, нейтрино, космических лучей, обнаружению гравитационных волн и др. Перспективы этих исследований во многом зависят от устойчивости камер WIPP, что вынуждает детально изучать также реологические свойства соленосной толщи пород формации Саладо [Prospects 2001].

Контроль надежности WIPP. В 1978 г., за три года до начала строительства WIPP, Департамент энергии США сформировал постоянно действующий комитет, контролирующий надежность этого сооружения усилиями Национальной академии наук США, Национальной инженерной академии, академического Института медицины и Национального исследовательского Совета США (^mmittee on the WIPP) [Improving... 2001]. Этот комитет в 1996 г. подготовил итоговый отчет и на том завершил свою деятельность. Комитет пришел к выводу о том, что воздействие РАО на человека здесь ничтожно и отвечает стандартам США, а также мировым стандартам. Авторы не исключали, однако, возможность значимых выбросов радионуклидов в случае их плохой герметизации или иных форм вторжения человеческой деятельности в хранилище. В связи с этим они рекомендовали, в частности, внедрить способы предотвращения генерации избыточного количества взрывоопасного водорода в результате процессов радиолиза и других газов.

Заметим, что изыскатели и этот комитет изначально игнорировали тот факт, что WIPP расположен в ближней зоне воздействия ударной волны и афтершоков ПЯВ «Гном». Не было учтено и то, что на протяжении многих лет в эпицентраль-ной зоне ПЯВ «Гном» не затухала гидротермальная активность недр, а на удалении от неё возникали новые подвижки массива горных пород и другие поствзрывные релаксационные процессы, спровоцированные ПЯВ [Голубов 2005].

Деятельность WIPP регламентируют законодательный акт Конгресса США [US Congress... 1992], Сертификат соответствия (Compliance Certification Application (CCA)) [DOE 1996], требования Агентства по охране окружающей среды [EPA 1998] и ряд других нормативных документов, например, Национальная программа по обращению с трансурановыми РАО (National

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном»

в штате нью-Мексико, США

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

Transuranic (TRU) Program), программа транспортировки РАО (TRANSportation Tracking and COMmunication (TRANSCOM)).

Законодательство США требует обеспечить безопасность подземных хранилищ РАО на протяжении 10 000 лет [EPA 1993, 40 CFR Part 191]. Но даже это требование нельзя считать достаточно жестким, если учесть, что период полураспада плутония-239 составляет 24 000 лет. Фактически Департамент энергии США разработал план мониторинга состояния WIPP по десяти основным параметрам всего лишь на 150 лет (50 лет на время работы WIPP и 100 лет после его закрытия). Т.е. этот план заведомо противоречит закону США, поскольку не гарантирует надежность захоронения РАО на срок более 10000 лет [Waste. 1991, 2012].

Каждые пять лет деятельность WIPP подвергается сертификации и ревизии в соответствии с регламентом «Оценка эксплуатационных характеристик», который предусматривает, в частности, различные сценарии утечки радионуклидов в окружающую среду с учетом ряда факторов, о которых речь пойдет ниже.

В 2001 г. группа исследователей подготовила критический обзор состояния WIPP [Improving. 2001], в котором проблема надежности WIPP рассматривается в единстве с оценкой опасных последствий ПЯВ «Гном». Особенности такого подхода рассматриваются ниже.

Факторы и признаки современной активизации карста

В этом разделе показано, что в рассматриваемой части Дэлаверского осадочного бассейна в последние годы нарастает интенсивность геодинамических подвижек недр и резких возмущений режима подземных вод. Это явление, по мнению автора, спровоцировано в значительной мере неуклонным ростом техногенных нагрузок на массив горных пород, что, в свою очередь, неизбежно ведет к активизации солевого карста в формации Саладо и создает угрозу обводнения WIPP.

Сейсмичность. Анализ каталогов землетрясений [National Earthquake Information Center. 2013] показывает, что в период с 1849 г. до тридцатых годов прошлого века землетрясения фиксировались на удалении 500—400 км от района ПЯВ «Гном» — WIPP. Затем, по мере активизации добычи нефти и газа, а также калийных солей единичные сейсмические события стали регистрироваться на расстоянии 70 км (01.08.193б). Позднее, когда проводились атомные взрывы по соседству в пустыне Аламогордо, а вскоре и на полигоне Невада, более близкие к рассматриваемому району землетрясения стали обычными (02.02.1949). В день подрыва заряда ПЯВ «Гном» возникло землетрясение на удалении 3б км от него, а после этого ПЯВ частота ближних землетрясений в радиусе 35—70 км заметно возросла. Наконец, 12.04.1984, в период строительства WIPP, возникло землетрясение с магнитудой 2,9 на удалении всего 9 км от WIPP. Как следует из работы [Delaware. 2007], за период с 197б по 1997 гг. в рассматриваемой районе Дэлаверского нефтегазоносного бассейна было зарегистрировано 74 землетрясений с магнитудой от 1,3 до 3,5, три из которых уверенно отнесены к техногенным.

В настоящее время в ближней окрестности WIPP установлено пять сейсмологических станций, а также ряд более удаленных от него станций в пределах Дэлаверского осадочного бассейна. С помощью сети таких наблюдений установлено, что в 2005 г. в радиусе 300 км от WIPP было зарегистрировано 203 сейсмических события. Наиболее сильное из них с магнитудой 3,8 возникло 19 декабря 2005 г в 85 км к северо-востоку от WIPP. Ближайшее к WIPP землетрясение произошло примерно в 4б км к северо-востоку от него и имело магнитуду 0,9 [Waste. 2005].

Таким образом, в первом приближении вырисовывается картина неуклонного стягивания с годами "кольца" вызванной сейсмичности к зоне ПЯВ «Гном»-WIPP, что, несомненно, отразилось на режиме подземных вод и флюидодинамических систем Дэлаверского осадочного нефтегазоносного бассейна.

Особенности гидрогеологического мониторинга. Как уже отмечено, над толщей соленосных пород формации Саладо, включающей полость ПЯВ «Гном» и WIPP, расположено четыре водоносных горизонта: на контакте формаций Саладо и Растлер, в пластах доломитов Кулебра и Магента, а также в породах формации Дьюи.

В районе WIPP для геологических и гидрогеологических целей пробурено 112 скважин [Strategic. 2003]. Первые две гидрогеологические скважины АЕС- 7 и 8, вскрывшие формацию Саладо, были пробурены в этом районе в 1972 г. Сейчас здесь насчитывается б3 таких скважины. С 1977 г. гидрогеологические наблюдения проводятся усилиями ряда организаций в соответствии с программами WQSP (WATER Quality Sampling Program) и WLMP (Water Level Monitoring Program), которые сфокусированы на изучении водоносных горизонтов Кулебра и Магента и в меньшей мере подземных вод формации Дьюи. Из 103 гидрогеологических скважин, 35 скважин вскрывают только кровлю пород формации Саладо и также предназначены для наблюдений режима вод в доломитах Кулебра или на контакте формаций Растлер и Саладо [Strategic. 2003]. Лишь в скважине WIPP-29 формация Саладо отперфорирована в интервале глубин 21б—250 футов. Т.е. гидрогеологические особенности соленосной толщи пород формации Саладо, которая вмещает WIPP, практически не изучены [Crawley et al. 1992; Hillesheim et al. 2006].

Необходимость таких наблюдений внутри пласта каменной соли наглядно продемонстрировал опыт бурения скважины ERDA-9 в центре площадки WIPP. В 1975 г. с глубины 83б м (2711 футов) из этой скважины под большим давлением вырвались наружу высоконапорные рассолы, насыщенные токсичным легковоспламеняемым сероводородом. Тогда лишь чудом не погиб один из буровиков. Эта авария послужила толчком к изучению природы такого явления [Mora 1999].

В 1995 г. в вентиляционной шахте WIPP на глубине 25 м было отмечено появление воды, что изначально при проходке ствола шахты не наблюдалось. Установлено, что эти воды связаны с терригенными породами формации Санта-Роза.

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном»

в штате Нью-Мексико, США

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

Допускается, что появление воды в стволе шахты спровоцировано деятельностью WIPP. Для контроля поведения этих вод в 199б г. были установлены три скважины и двенадцать пьезометров.

В методическом отношении гидрогеологические наблюдения в районе WIPP отличаются тремя упущениями.

Упущение первое. Эти исследования традиционно проводятся в отрыве от оценки гидрогеологической обстановки в зоне ПЯВ «Гном».

Упущение второе. Эти исследования исходят, как правило, из того, что потоки подземных вод в доломитах Кулебра и Магента ограничены поверхностями напластования и являются плоскопараллельными, как это характерно для классической схемы артезианского бассейна, разделяемого на водоносные и водоупорные горизонты. Такие допущения при численном моделировании движения подземных вод приводят обычно к выводу о надежной защите WIPP от внедрения вод из горизонтов Кулебра и Магента. Но фактически данные натурных наблюдений указывают на то, что движение подземных вод здесь определяет сложная система трещин. Под воздействием техногенных нагрузок Дэлавер-ский артезианский бассейн в районе ПЯВ «Гном»-WIPP был преобразован в гидрогеологический массив, в соленосной толще которого возник искусственно созданный каскад новообразованных базисов дренажа потоков подземных вод на трех основных уровнях: на глубине около 540 м (где проводилась шахтная добыча калийных солей), на глубине 3б0 м (где в 19б1 г. возникла полость ПЯВ «Гном»), на глубине бб0 м (где с 1999 г. эксплуатируются камеры WIPP). Так была нарушена внутренняя защищенность соляного массива от его обводнения, что, однако не явилось предметом гидрогеологических наблюдений.

Упущение третье. Эти исследования опираются на укоренившееся ошибочное представление о том, что пласты каменной соли являются практически непроницаемыми, в них отсутствуют мигрирующие воды. Исключением служат маленькие пузырьки воды в каменной соли, именуемые инклюзиями, которые рассматриваются как запечатанные реликты морских вод пермского возраста. Инклюзии якобы позволяют определить скорость, с которой вода, насыщенная радионуклидами, может мигрировать сквозь толщу каменной соли. Отсюда следует, что вода окажется непременно в ловушке, а проницаемость каменной можно считать практически нулевой. Считается также, что каменная соль не только пластична и способна к самозалечиванию возникших нарушений, но обладает также высокой теплопроводностью, позволяющей размещать высокоактивные РАО.

Такая логика, однако, противоречит опыту бурения скважины ERDA-9, а также фактам аварийных ситуаций на других подземных хранилищах РАО в соленосных толщах. Такая логика заведомо неприменима к формации Саладо, хотя бы потому, что эта формация хранит следы растворения каменной соли, разгрузки линз высоконапорной рапы и других флюидодинамических процессов [Anderson 1981]. В частности, Андерсон считает, что почти половина объема каменной соли формаций Саладо и Кастилья была замещена в геологическом прошлом продуктами её растворения в виде рапы, которая поставлялась с глубины по вертикальным трубам брекчирования горных пород. Интенсивность такого выщелачивания оценивается в 4,7 млн. т. соли в год. Оно, как полагает этот автор, продолжается в настоящее время и представляет угрозу для WIPP.

Следует признать, что в 1980-е гг. такая точка зрения столкнулась с критикой, которая сводилась к тому, что глубинное выщелачивание проявлялось лишь в геологическом прошлом и следы его современной активности отсутствуют вблизи WIPP [Chaturvedi, Rehfeldt 1984; Neill et al. 1983]. Отсюда напрашивался вывод о непроницаемости солей формации Саладо и надежности WIPP, который, однако, противоречит не только аварийному выбросу высоконапорной рапы из скважины ERDA-9 в 1975 г, но и открывшимся позднее обстоятельствам.

Рассмотрим в связи с этим особенности состава, возраста, движения потоков и колебаний уровней подземных вод, которые в сочетании с данными структурной геологии дают ключ к пониманию динамики карстовых процессов в районе ПЯВ «Гном» — WIPP.

Геохимия, возраст и движение подземных вод. Процесс галогенеза обеспечил формирование в осадочном чехле эвапоритоносного Дэлаверского осадочного бассейна двух основных типов подземных вод:

а) седиментогенных рассолов (производных от поверхностной рапы);

б) рассолов и вод выщелачивания (продуктов растворения пород эвапоритовых формаций Саладо и Кастилья.

То, что подземные воды в районе WIPP представляют собой смесь первичных вод древнего эвапоритового бассейна, небольшого количества кристаллизационной воды минералов гипса, а также атмогенных (метеорных) вод, установлено по содержанию в подземных водах дейтерия и кислорода-18 [Spiegler, Updegraff 1983]. Отсюда возник вопрос об источниках метеорных вод, важный для обеспечения надежности WIPP. Поначалу казалось, что эти воды поступают сюда со стороны рифа Капитан из Карлсбадских карстовых пещер. Смущало, однако, значительное удаление WIPP от этих пещер. Поэтому была выдвинута гипотеза о чрезвычайно медленном, в масштабах геологического времени, продвижении метеорных вод от рифа Капитан на север.

Более детально схема движения подземных вод в районе WIPP в горизонтах доломитов Магента и Кулебра изучена в работе [Lambert 1997] на основе анализа изотопных отношений 5D/518O, 234U/238U, 87Sr/8f5Sr, 18O/16O, концентрации трития, а также по данным скважинных наблюдений. Так, была выявлена гидравлическая связь этих горизонтов. Оказа-

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

лось, что потоки подземных вод в них направлены в разные стороны: в доломитах Магента к западу, а в доломитах Кулебра к югу. Такое различие Ламберт объясняет неравномерным развитием вторичных процессов образования гипсов и ангидритов в разных частях разреза формации Растлер. Следы выщелачивания гипсов характерны и для слоя Тамариск. Подмечено, что содержание гипсов и ангидритов возрастает на участках повышенной трещиноватости доломитов, что, вероятно, отражает вторичные изменения горных пород жильными водами зияющих трещин и карстовых каналов.

Установлено также, что по мере удаления от WIPP на восток изотопный состав вод на контакте формаций Растлер и Саладо последовательно отклоняется от типичного состава метеорных вод. Но причины и механизм такого "изотопного сдвига" Ламберт не объясняет. По нашему мнению, такой сдвиг обусловлен, вероятно, тем, что по мере удаления от зоны ПЯВ «Гном» трещиноватость массива горных пород к востоку и северо-востоку от WIPP снижается и соответственно исчезает возможность смешивания первичных вод доломитов Магента и Кулебра с поверхностными водами.

В окрестности WIPP Ламберт выделяет четыре геохимические фации подземных вод доломитов Кулебра. Непосредственно над WIPP и его окрестности в радиусе от 1,5 до 5,0 к м этот горизонт отличается переменной проводимостью и его воды насыщены в основном NaCL (зона С). Над юго-восточным углом WIPP залегают воды, в которых наряду с NaCL содержится также MgCL (зона А). В обрамлении гидрохимических зон А и С доломиты Кулебра обладают аномально высокой водопроводимостью и насыщены в основном CaSO4 (зона В) или KCl-NaCL (зона D).

Т.е. из построений Ламберта следует, что породы на контакте формаций Растлер и Саладо в пространстве между объектами «Гном» и WIPP отличаются «аномально высокой водопроводимостью». Странно, однако, что эту важную особенность исследователи США не принимают в расчет при оценке надежности WIPP.

В работе [Lambert 1997] приведены также оценки времени жизни подземных вод в доломитах Кулебра. На основании анализа концентраций 3Н и 14С автор приходит к выводу о том, что возраст этих вод не древнее позднего плейстоцена. Такое истолкование, по его мнению, осложнено наложенными эффектами смешения вод разных уровней. Сравнивая изотопный состав подземных вод в скважинах WIPP-27 и Н-б, Ламберт обращает внимание на очень высокое содержание трития в первой скважине, равное шести единицам (б TU), а также на значительные расхождения в оценках возраста подземных вод по тритию и радиоуглероду. Им показано также распределение возраста подземных вод с глубиной в девяти скважинах. Оказалось, что в интервале глубин до 300 футов их возраст омолаживается от 15 до 12 тыс. лет, т.е., глубже, в интервале 300—350 футов, напротив, стареет до 1б тыс. лет, а ниже вновь омолаживается до 15 тыс. лет. Причины такой инверсии возраста подземных вод с глубиной Ламберт связывает с резкими изменениями опреснения этих вод на границе фациальных зон, а также с вертикальным потоком вод в постплиоценовое время.

Работа [Lambert 1997] важна, по нашему мнению, тем, что приведенные в ней геохимические признаки гидравлической связи водоносных горизонтов разных уровней не оставляют сомнения в том, что в районе WIPP Дэлаверский артезианский бассейн был преобразован в гидрогеологический массив, в котором движение подземных вод определяется не напластованием пород, а их трещиноватостью.

Заметим также, что, по мнению автора работы [Hill 2006], вывод Ламберта о древнем возрасте «ископаемых» подземных вод в районе WIPP не согласуется с тем, что здесь присутствуют внутрислоевые воды карстовых пещер, связанные с дневной поверхностью.

Кроме того, по нашему мнению, Ламберт не учитывает, что повышенные концентрации трития в скважине WIPP-27, которая расположена в западине рельефа Нэш Дроу, могут быть обусловлены примесью радионуклидов ПЯВ «Гном» (рис. 2). Т.е. в водах этой скважины следует различать две генетические разновидности трития: природную и техногенную. Не разделив эти составляющие, Ламберт получил ложную оценку возраста подземных вод и вынужден был грешить на несовершенство используемых им методов датировки по тритию и радиоуглероду.

В работе [Pohll, Chapman 2010], как уже отмечено, вопрос о надежности WIPP рассматривается в связи с обстановкой в зоне ПЯВ «Гном». Авторы обобщили результаты обследования этой зоны в 19б3, 19бб, 1971 и 199б гг. с помощью трассирующих радионуклидов (тритий, 90Sr, 131I и 137Cs), которые, по их мнению, находились в непосредственном контакте с водоносным горизонтом доломитов Кулебра.

Особо важно, что в 199б г. активность трития здесь повысилась, но причины этого явления в указанной работе не раскрыты и предположительно усматриваются в несовершенстве методики измерений. Моделируя движение подземных вод в доломитах Кулебра, авторы этой работы рассматривают его поток как плоскопараллельный и ограниченный поверхностями напластования. Результаты такого моделирования сводятся к тому, что радионуклиды ПЯВ «Гном» достигнут реки Пекос с подземными водами горизонта Кулебра примерно через 1000 лет. Намечен мониторинг такого расползания с помощью куста из двенадцати наблюдательных скважин, расположенного к юго-западу от эпицентра ПЯВ «Гном». Наряду с этим авторы работы [Pohll, Chapman 2010] признают, что достоверные сведения о фильтрационных параметрах зоны ПЯВ «Гном» отсутствуют и поэтому влияние этой зоны на движение подземных вод является неопределенным. Все эти построения все же не связаны с решением геологических задач, а направлены на оценку финансовых и судебных издержек природоохранных мероприятий, касающихся WIPP.

Как видим, работа [Pohll, Chapman 2010] исключает возможность миграции радионуклидов ПЯВ «Гном» в сторону WIPP, поскольку опирается на ошибочное допущение о плоскопараллельном потоке подземных вод в доломитах Куле-

Special issue 'The Earth Planet System' Spezialausgabe 'System Planet Erde

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

бра и не учитывает, что фактически эти доломиты разбиты множеством трещин [Powers et al. 2006]. Не замечено и то, что фильтрационные характеристики этих доломитов не остаются постоянными во времени. Серия экспериментов по нагнетанию воды в скважины Н-11Ь1, Н-11Ь2 и Н-11Ь3 показала, что с 1983 по 1984 г. водопроводимость доломитов Кулебра заметно возросла [Saulnier 1987]. По нашему мнению, это указывает на геодинамическую нестабильность массива горных пород в районе WIPP. Т.е. работа [Pohll, Chapman 2010] игнорирует «встречные» возмущения режима подземных вод, спровоцированные, с одной стороны, взрывными и поствзрывными дислокациями недр в зоне воздействия ПЯВ «Гном», а другой, — техногенными нагрузками на массив горных пород вблизи WIPP. Поэтому сомнительна и смоделированная картина весьма медленного просачивания радиоактивных вод вдоль горизонта Кулебра, которая, как выясняется, противоречит реальным особенностям поведения этих вод, а также факту появления техногенных радионуклидов в подземных водах вблизи WIPP (рис. 5 и 6).

Рис. 6. Графики колебаний уровней подземных вод в горизонте трещиноватых доломитов Кулебра с 1977 по 2004 иг. в скважинах в окрестности WIPP в сопоставлении с данными о сейсмичности региона. Составил Б.Н. Голубов по данным [Hillesheim et al. 2006; National Earthquake Information Center... 2013].

1 — номер скважины; 2 — землетрясения с указанием их дальности от эпицентра ПЯВ «Гном» (км) и числа (курсив).Скважина WIPP-26 расположена в котловине Нэш Дроу; скважина Р-17 — южнее WIPP (между ним и ПЯВ «Гном»); скважина Н6Ь — севернее WIPP; скважина Р2Ь-2 — вблизи WIPP.

Колебания уровней подземных вод. Процесс колебаний уровней подземных вод в доломитах Кулебра в окрестности WIPP можно разделить на три периода: 1977—1984; 1984—1989 и 1989—2004 г. (рис. 6).

В 1977—1984 гг. он не был синхронным: в одной скважине снижался, а в двух других повышался. Период с 1984 по 1989 гг. отличался знакопеременным характером поведения уровня подземных вод. После 1989 г вплоть до 2004 в целом наблюдался его подъем во всех скважинах, осложняемый иногда импульсами резкого снижения на величину до 2 метров. Такие импульсы отчетливо проявлялись в период с 1990 по 1994 г. в скважине H-2b2; в 1996 г такой импульс был зафиксирован также в скважине Р-17, а в 2003—2004 гг. уже во всех скважинах, хотя и не в столь резкой форме, как прежде.

Нелинейный характер колебаний уровня подземных вод в доломитах Кулебра, как отмечают авторы работы [Hillesheim et al, 2006], был обусловлен двумя причинами. До 1989 г. эти колебания определись процессом сооружения WIPP, а затем, в период с 1989 по 1996 гг., интенсивными испытаниями скважин. В 1997 г. эти испытания были прекращены и вновь возобновлены в 2003 г. Свой вклад в спектр этих колебаний вносили нагнетательные скважины для добычи рассолов, а также нефтегазодобывающие скважины, вскрывшие подсолевые горизонты. Авторы этой работы полагают, что общий подъем уровня подземных вод после 1989 г соответствует росту количества дождевых осадков, который, однако, неодинаково отзывается на поведении подземных вод в доломитах Кулебра в разных скважинах. Так, в скважине Е-4 суточный график колебаний уровней подземных вод почти в деталях повторяет ход выпадения дождей, а в скважине WIPP-26 воздействие дождей практически не проявляется.

По нашему мнению, наблюдаемые с 1984 г. импульсы резкого снижения уровня подземных вод в горизонте Кулебра отражают не только динамику дождевых ливней, но и вертикальное дренирование подземных вод этого горизонта по трещинам и карстовым пустотам. Такие импульсы неоднократно возникали, вероятно, задолго до 1984 г и, несомненно, были спровоцированы воздействием ударных волн ПЯВ «Гном», его афтершоков и последующих подвижек недр в зоне этого ПЯВ. Судя по амплитуде таких импульсов и их распределению во времени, процесс вертикального дренирования

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

подземных вод под горизонт Кулебра можно разделить на две основные стадии: до и после 2003 г.

До 2003 г. такое дренирование имело прерывистый характер и осуществлялось, вероятно, в виде медленного диффузного просачивания подземных вод, которое лишь эпизодически сменялось их мгновенными кинжальными прорывами, способными проникнуть в толщу каменной соли формации Саладо. С 2003 г. дренирование стало обретать признаки стационарного режима непрерывного нисходящего потока подземных вод, что возможно в условиях увеличения сечений каналов дренирования и возросшего объема вновь образованных принимающих карстовых пустот.

Особенности распределения трещин, зон выщелачивания и повышенной проницаемости доломитов Кулебра убедительно раскрыты в работе [Kuhlman 2011].

То, насколько карст опасен здесь для хозяйственной деятельности, убеждают неурядицы с плотиной Макмиллан на реке Пекос севернее г. Карлсбада. Её плечи были врезаны в 1893 г. в гипсы и ангидриты. До сооружения плотины какие-либо пещеры в её основании отсутствовали, но спустя 12 лет после возведения плотины подпираемое ею водохранилище было сдренировано по вновь образованным пещерам [Hill 2006].

Не исключено, что подобная судьба уготована и WIPP с его огромным количеством РАО. Вопрос об активности приповерхностного вертикального и глубокого латерального внутрислоевого карста, является одним из болевых в оценке надежности WIPP. Он сводится к опасению в том, что в пустотах массива каменной соли формации Саладо уже сформировались скопления подземных вод, внезапные прорывы которых могут угрожать WIPP в обозримой перспективе. Но беда в том, что процессы карстования и обводнения пласта каменной соли здесь не отслеживаются. Т.е. этот вопрос пока не имеет однозначного решения. Отсюда и неоправданная беспечность по поводу «мнимых опасений» назревающей угрозы.

Динамика вертикального и внутрислоевого карста. В Дэлаверском осадочном бассейне широко развиты различные формы карбонатного, сульфатного и соляного карста, особенности которого в районе WIPP наиболее полно отражены в работах [Byerly 1982; Hill 2006; Lorenz 2006; Phillips 1996; Powers et al. 2006; Technicals 2006].

Множество разнообразных форм карста откартировано в котловине Нэш Дроу, где эрозией вскрыты верхние горизонты формации Растлер [Geologics 1959]. Погребенный карст изучается здесь геофизическими методами гравиметрии, магнитотеллурического зондирования, сейсморазведки и др.[Technicals 2006]. Исследователи сходятся в том, что в этой котловине, действительно, поверхностные воды частично дренируются по карстовым воронкам на глубину сквозь доломиты Кулебра. Но на восточном борту этой котловины, т.е. вблизи WIPP, активность карстовых процессов не столь очевидна. Поэтому в оценке опасности активизации карста и существования вблизи WIPP «подземных рек» сейчас наметилось две точки зрения.

Сторонники первой из них полагают, что открытый вертикальный карст в ближней окрестности WIPP отсутствует, а воды, дренируемые из котловины Нэш Дроу практически не угрожают WIPP [Hillesheim et al. 2006]. Проводимые ими численные расчеты скорости латерального растворения гипсоносных и соленосных горных пород показывают, что фронт такого растворения достигнет западной стенки WIPP примерно через 225 тыс. лет, т.е. окажется безопасным, поскольку намного превысит определяемое законодательством США нормативное время надежности подземного хранилища РАО в 10 тыс. лет. Пренебрежимо мал, по их мнению, и эффект вертикального растворения соленосной толщи пород вблизи WIPP, который может быть спровоцирован разгрузкой высоконапорной рапы при бурении глубоких скважин севернее WIPP, например, в скважинах WIPP-12 и ERDA-б. Авторы этой работы не исключают того, что внутрислоевой соляной карст с его способностью обеспечивать транспорт флюидов представляет для WIPP угрозу. Этот вид карста формируется скрытым образом, быстро проникает на большую глубину свыше 1000 м, широко распространен в рассматриваемом районе, но выявляется с трудом и поэтому особо опасен.

Вторая точка зрения состоит в том, что нисходящие потоки подземных вод активизируют не только вертикальный, но и латеральный внутрислоевой соляной карст и скопившиеся в его пустотах подземные воды, способны к внезапной их разгрузке в шахтах WIPP. Схема активизации такой угрозы раскрыта в работах [Hill 2006; Phillips 1996; Snow 1998] и опирается на данные о множестве форм поверхностного карста в котловине Нэш Дроу, о замкнутых понижениях рельефа на её восточном борту вблизи WIPP, о скрытом карсте, обусловленном выщелачиванием пород формации Растлер и т.д.

Например, откачка вод в северной части WIPP из скважины DOE-2 привела к падению уровня воды на удалении 1475 м в скважине WIPP-13. Эта откачка отозвалась и в скважине H-б, удаленной на 3 100 м. Гидравлическая связь подземных вод доломитов Кулебра установлена также между скважинами H-3, DOE-1 и H-11 в южной части WIPP, между скважинами H-15, H-17, P-17 в его юго-восточной части, а также между скважинами H-4, H-12, H-14, P-15 и P-18. Провалы инструмента, потеря керна и поглощение бурового раствора отмечены при проходке доломитов Магента в скважинах H-

7, H-11b3, H-3b3, H-1, WIPP-19, WIPP-12, DOE-2, WIPP-34, H-16, H-18 и WIPP-33. При проходке доломитов Кулебра подобные явления отмечались при бурении скважин H-11b3, H-3b3, P-1, H-14, H-15, H-18, P-12, WIPP-13, WIPP-11, DOE-2, WIPP-34 и WIPP-14. Следы выщелачивания горных пород (без потери керна) отмечены в Сорок девятом горизонте в скважинах ERDA-9, WIPP-18, WIPP-19, WIPP-21, WIPP-22 и WIPP-13.

В ангидритах горизонта Тамариск поглощение бурового раствора наблюдалось в скважинах Н-1, Н-3Ь3, ERDA-9 на

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

глубинах от 196 до 213 м, всего в 2—7 м над горизонтом Кулебра. Следы выщелачивания пород этого горизонта отмечены в вентиляционной шахте WIPP и других его горных выработках, протягивающихся от скважины ERDA-9 на север (WIPP-21, WIPP-22, WIPP-19) и северо-запад (H-18, WIPP-13 и H-б).

Каверны известны также в озерных отложениях формации Дьюи [Phillips 1996].

Опираясь на эти факты, сторонники второй точки зрения подчеркивают ошибки своих оппонентов в истолковании особенностей растворимости пород формации Растлер, а также природы скоплений в её разрезе глыб гипсов и ангидритов и др., обусловленные недооценкой активности латерального карста. Отмечены, в частности, три воронки в рельефе около скважины WIPP-33, которые практически мгновенно поглощают в себя ливневые стоки. Кроме того, в этой скважине выявлены следы внутрислоевого карста, проникающего под формацию Растлер [Hill 2006]. Показательны также замкнутые отрицательные аномалии гравитационного поля в окрестности скважин WIPP-14, WIPP-13, H-3 и WIPP-33, которые свидетельствуют о наличии погребенных карстовых пустот или низкой плотности заполняющих их рыхлых пород. Пещера, вскрытая скважиной WIPP-33 в 840 м западнее WIPP, оказалась заполненной водой.

Как и следовало ожидать, скважина WIPP-33 вскрыла пять каверн: четыре в формации Растлер (по две в доломитах Магента и в гипсах Сорок девятого горизонта) и одну в формации Дьюи [Phillips 1996]. Интересна также скважина WIPP-

14, которая пробурена в понижении рельефа диаметром около 200 м и глубиной 3 м. Её керн и каротажные диаграммы тоже хранят следы выщелачивания горных пород и каверн на нескольких уровнях.

Следует, однако, признать, что мысль об активности внутрислоевого соляного карста все еще не определяет стратегию ЕРА в деле защиты WIPP, о чем свидетельствует, в частности, работа [Technicals 2006]. В работе [Phillips 1996] отмечены результаты 27 гидрогеологических испытаний скважин в радиусе 2,5 км от WIPP, из которых шесть испытаний указывают на дренирование подземных вод из доломитов Кулебра лишь по трещинам, но не по карстовым пустотам. Поэтому, как отмечает автор, Департамент энергии США не проявляет интереса к карсту.

Действительно, внутрисолевой скрытый карст обнаружить не так-то легко. Поэтому порой кажутся довольно убедительными формальные оценки малой вероятности его развития, подкрепляемые результатами изучения поведения каменной соли не в массиве горных пород, а на её образцах в лабораторных условиях. Особо завораживают также результаты численного моделирования потока подземных вод в доломитах Кулебра с использованием средств машинной графики, которые якобы свидетельствуют о надежности WIPP и невозможности дальней утечки из него РАО в обозримой перспективе [Hansen, Leigh 2011; Pohl, Chapman 2010]. Являясь внешне эффектными, такие построения все же далеки от реальности, поскольку не учитывают динамику геологических процессов в районе WIPP и базируются на ложных допущениях.

Вместе с тем хорошо известно, что соляной карст — это активный быстро протекающий коварный процесс, который не поддается пока точному прогнозу и принимает подчас катастрофический характер, в чем убеждает гибель многих шахт по добыче каменных и калийных солей. Т.е. обводненная трещина в соляном пласте формации Саладо, к которой Департамент энергии США опрометчиво не проявляет никакого интереса, в обозримой перспективе может превратиться в обширную каверну со значительным объемом скопившейся в ней воды.

Как справедливо замечает [Hill 2006], из того факта, что скважины не подсекли внутрислоевого карста около WIPP, совсем не следует, что его там нет.

Оценим в связи с этим поведение единичной радиальной трещины, которая возникла в результате ПЯВ «Гном» вблизи основания его полости и направлена в сторону WIPP . После обводнения полости вода проникла в эту трещину и по мере растворения каменной соли стала расширять и удлинять трещину, приближая её к WIPP. Как скоро вода, насыщенная радионуклидами ПЯВ «Гном», достигнет WIPP, если длина трещины с учетом её извилистости равна 10 км?

Из опыта создания выработок-емкостей в соленосных толщах методом размыва известно, что скорость растворения каменной соли изменяется от 1,2 до 0,15 м/сут. Отсюда следует, что фронт такого растворения достигнет WIPP через 22,8—182,6 лет. Т.е. характерное время миграции радионуклидов ПЯВ «Гном» к шахте WIPP исчисляется десятками лет. Ожидаемое время их появления в шахте приходится на 1994—2144 гг.

Фактически, как будет показано ниже, радионуклиды ПЯВ «Гном» достигли WIPP к 1996 г., что служит симптомом ожидаемого обводнения WIPP.

Проблема надежности и ожидаемого обводнения WIPP

Постановка вопроса. В сентябре-декабре 1998 г. автор этой статьи собирал в США сведения о программе промышленных ПЯВ Плаушер (Plowshare). Это оказалось возможным благодаря финансовой поддержке Фонда Макартуров и гостеприимству Флоридского государственного университета, особенно его профессоров Уильяма Барнетта и Джона Винчестера, а также работников университетской библиотеки имени Поля Дирака. Неоценимую помощь в сборе материалов оказали сотрудники Института проблем энергии и охраны окружающей среды (Institute for Energy and Environmental Research, IEER), который возглавляет профессор Аржун Макиджани, а также специалисты других учреждений, имена которых будут названы ниже.

При анализе особенностей ПЯВ «Гном» возник вопрос о воздействии его ударных волн на устойчивость карстовых пещер в рифтогенных известняках массива Капитан. Поскольку в открытых публикациях эта тема не затрагивалась, то

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

пришлось направить соответствующий запрос в научный отдел Национального парка «Карлсбадские карстовые пещеры», который расположен в 35 км западнее ПЯВ «Гном», а также в Центр охраны окружающей среды университета штата Нью-Мексико. Научный отдел парка не откликнулся на эту просьбу, а директор Центра профессор Марша Конли помогла наладить контакт с геофизиком Лаборатории Сандиа доктором Венделлом Вертом. В. Верт участвовал в проведении ПЯВ «Гном», а также других ПЯВ на полигонах Невада, Амчитка и с 1975 г. связал свою творческую деятельность с WIPP, особенности которой отражены в книге [Mora 1999]. Этот исследователь, как никто другой, был озабочен оценкой последствий ПЯВ «Гном», как фактора возможной угрозы надежности WIPP. Вместе с В. Вертом автор осмотрел местность вокруг эпицентра ПЯВ «Гном», где установлен памятный знак, спустился в шахту WIPP и ознакомился с технологической схемой загрузки РАО. Кроме того, удалось посетить Карлсбадские карстовые пещеры и убедиться, что найти следы воздействия ударных волн ПЯВ «Гном» и обрушения сводов множества этих величественных огромных пещер не так-то легко.

Обсуждая с В. Вертом результаты такой рекогносцировки, автор выразил недоумение по поводу того, что проект WIPP навскидку представляется неудачным, поскольку это хранилище может быть затоплено подземными водами вышележащих горизонтов. Брошенная мимоходом «крамольная» мысль чужестранца, была воспринята все же с пристальным вниманием, вероятно, потому, что до официального открытия WIPP оставались считанные месяцы. Автору предложили изложить свою точку зрения в Карлсбаде на семинаре сотрудников профессора Марша Конли, в беседе с главным инженером WIPP Норбертом Ремпе и, наконец, в Ричмонде сотрудникам Геологической службы США Уильяму Лэйту (William Leith) и Роду Мацко (Rod Matsko). Заодно в архивах этой службы удалось установить, что при проектировании WIPP отдельные геологи США настаивали на необходимости считаться с изменчивостью состояния недр в зоне ПЯВ «Гном». Бросалось в глаза и то, что во множестве публикаций, рекламных проспектов и отчетов, касающихся WIPP, объект «Гном» не упоминался или оставался в тени. Поэтому не мудрено, что позднее этот неудавшийся ПЯВ был предан практически забвению, хотя регулярное обследование радиационной обстановки в его зоне продолжалось, но в отрыве от деятельности WIPP.

Несмотря на такую забывчивость, проблема надежности WIPP неизменно до сих пор сводится к ключевому вопросу о режиме подземных вод, в решении которого, как уже отмечено, наметились явные перекосы, чреватые грубыми ошибками в обеспечении надежности WIPP. Особо настораживает, в частности, то, что от внимания исследователей ускользает вопрос о причинах недавнего появления в подземных водах около WIPP техногенных радионуклидов.

Сценарии аварийной утечки радионуклидов WIPP. Многоступенчатая процедура регулярного обследования WIPP, проводимого каждые пять лет, не выявила пока каких либо отклонений в деятельности WIPP от Сертификата соответствия (CCA) [DOE 1996] и других законодательных и нормативных актов США. Несмотря на это, Комитет по надзору за деятельностью WIPP (Соmmittee on the WIPP) рекомендовал организовать здесь мониторинг таких потенциально опасных процессов, как:

а) миграция рассолов и увлажнение WIPP;

б) генерация газов в камерах WIPP (в основном водорода, углекислого газа и метана) в результате процессов радиолиза, окисления металлов, деятельности бактерий и т.д.;

в) деформация и напряженное состояние камер WIPP;

г) расширение объема магниевой пробки (MgO), размещаемой над бочками РАО, которая способна к поглощению воды.

Кроме того, предусмотрена опасность бурения вблизи WIPP нефте- и газодобывающих скважин, а также проходки горных выработок для добычи калийных солей, что чревато образованием в формации Саладо скоплений высоконапорных флюидов и их внедрением в камеры и шахты WIPP [Improving... 2001].

Судя по ряду других работ, в сценариях утечки радионуклидов из WIPP исследователи предлагают учитывать также:

а) неоднократное растворение и выщелачивание в геологическом прошлом соленосных толщ;

б) современную активность провальных воронок и вертикальных труб брекчирования пород;

в) запечатывание в солях линз и прослоев высоконапорной рапы, особенно в формации Кастилья;

г) тектонический региональный наклон водоносных горизонтов к северо-востоку в сторону рифа Капитан;

д) блоковое строение массива горных пород, выявленное по данным сейсморазведки МОВ;

е) микроскладчатость слоев формации Кастилья, которая возникла предположительно в позднем кайнозое;

ж) изостатические подвижки каменной соли, которые оказались наиболее активными около 2—6 млн лет назад в конце плиоцена — начале плейстоцена.

Этот перечень на совещаниях разных лет по обеспечению безопасности WIPP особенности взрывных и поствзрывных процессов в зоне ПЯВ «Гном», как правило, не принимался в расчет.

Special issue 'The Earth Planet System' Spezialausgabe 'System Planet Erde

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

Рис. 7. Схема разрушения массива горных пород в зоне ПЯВ «Гном» и прогрессирующего обводнения подземного хранилища WIPP. Составил Б.Н. Голубов.

1 — точка взрыва, обводненная полость ПЯВ, а также зоны смятия, дробления и откольного разрушения горных пород; 2 — эпицентральная зона воздействия ударной волны ПЯВ; 3 — ближняя зона воздействия ударной волны ПЯВ; 4 — зона длительной гидротермальной активности ПЯВ; 5 — каменная соль. Маркирующие горизонты (6—8): 6 — песчаники; 7 — ангидриты; 8 — доломиты. 9 — направление движения и разгрузки подземных вод из горизонтов, —пню залегающих выше WIPP; 10 — приток по трещинам, а также стволам и затрубному —1200 пространству скважин напорных подземных вод и рассолов из линз и слоев ыоо формации Кастилья и более древних толщ. 11 — шахты и скважины.

—1600

Рис. 8. Сценарии аварийных ситуаций в массиве горных пород WIPP. Составил Б.Н.Голубов с использованием результатов работы [Improving... 2001] (масштаб не соблюден).

Красный и синий круги — полость ПЯВ «Гном» и очаг концентрации высоконапорных рассолов соответственно. Стрелками указано направление потоков подземных вод.

1 — внедрение напорных рассолов по трещинам гидроразрыва; 2 — трещины гидроразрыва заполненные рапой; 3 — трещины с рассолом в дефектных стволах скважин.

Исключением, пожалуй, является выступление доктора Венделла Верта на совещании [Geotechnical Considerations 1980], в котором он отметил «возможное, но неизвестное влияние зоны ПЯВ «Гном» на WIPP». Но эта точка зрения не

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

была учтена, и в рекомендациях совещания объект «Гном» не был указан. А позднее на другом солидном совещании в Карлсбаде в мае 1983 г. о ПЯВ не вспоминали уже вовсе [Neill et al. 1983].

Следуя рекомендациям таких совещаний, исследователи, как уже отмечено, сосредоточили свои усилия на детальном изучении режима водоносных горизонтов в доломитах Кулебра и Магента, которые залегают над WIIP. Это, в свою очередь, привело к перекосам в понимании особенностей дальней миграции радионуклидов ПЯВ «Гном» как показателя назревающего обводнения толщи каменной соли формации Саладо вблизи WIPP.

О парадоксе радиоактивного загрязнения подземных вод вблизи WIPP. Тот, кто посещал WIPP, мог убедиться, насколько здесь совершенна технология доставки и загрузки контейнеров РАО, которая практически полностью исключают возможность утечки радионуклидов в окружающую среду и опасность облучения персонала. По состоянию на 2008 г. за 9 лет эксплуатации WIPP в него загружено более 250 000 бочек или 53 285 куб.м трансурановых РАО. При этом, как с гордостью заявляет руководство WIPP, здесь не зафиксировано ни одного случая утечки РАО, ни облучения персонала [Rempe 2007, 2008].

Проблема, однако, в том, что такой технологии не подвластен все же режим геологических процессов и подземных вод в массиве горных пород WIPP и поэтому она не гарантирует надежность захоронения РАО в обозримой перспективе.

Примечательно, что в 1988 г., когда в WIPP еще не загружались РАО, в скважинах Н-5, DOE-1 и Н-11 в подземных водах доломитов Кулебра был обнаружен техногенный радионуклид Cs-137 , активность которого составляла от 3 до 5,1 pKu/l. Кроме того, были зафиксированы следы Am-241 и Pu-239+240 в скважинах H2, H3, H5, H8, Н9, H11, DOE-1, P14, P17, W26, W29 и др. [Chapman 1988]. Автор этой работы отмечает также, что в 1983 г. Мерсер обнаружил наличие техногенного Sr-90 в одной из скважин в 7 милях к ЮЮЗ от WIPP. Наличие техногенных радионуклидов в подземном пространстве WIPP, особенно Cs-137, казалось тогда странным, не получило внятного объяснения и было расценено как артефакт.

Но в наши дни не вызывает сомнения, что «WIPP уже загрязнен небольшим количеством в основном долгоживущих низкоактивных альфа-излучающих радионуклидов, которые, если верить администрации, хорошо изолированы от биосферы». Кроме того, скважинами вблизи WIPP вскрыты подземные воды, содержащие техногенные радионуклиды трития, 90Sr, 131I, 137Cs. Причем содержание таких радионуклидов, например, трития, с годами возрастает [Pohll, Chapman 2010].

Заметим также, что в 2007—2010 гг. по сравнению с предыдущими годами в воздухе вытяжной трубы WIPP заметно возросла концентрация 239+240Pu и 241Am [Thakur et al. 2011; Wastes 2006].

Отсюда возникают вопросы:

1) откуда и как в условиях высочайшей культуры и безопасности загрузки контейнеров РАО техногенные радионуклиды проникают в подземные воды WIPP?

2) почему такие радионуклиды появились в этих водах задолго до загрузки РАО в камеры WIPP?

Исследователи, а также службы WIPP не дают ответа на эти вопросы и, главное, не замечают того, что рядом расположен мощный источник таких радионуклидов в виде зоны ПЯВ «Гном». Отсюда возникает необходимость выявить корни возникшего парадокса и наметить картину обводнения WIPP в обозримой перспективе.

Механизмы и сценарии ожидаемого обводнения WIPP. Как следует из обзора сложившейся ситуации, методика обеспечения надежности WIPP таит в себе недопустимый просчет. Она без достаточных на то оснований базируется на представлении о том, что режим подземных вод в окрестности WIPP все еще остается естественным и якобы соответствует классической схеме артезианского бассейна с его водоносными и водоупорными горизонтами, определяющими движение подземных вод в основном по латерали. Но фактически мощные техногенные нагрузки на недра Дэлаверского осадочного артезианского бассейна давно превратили его в районе ПЯВ «Гном»-WIPP в гидрогеологический массив, в котором движение подземных вод уже не подчиняется целиком напластованию осадочных пород, а все более отчетливо регулируется их раздробленностью. В развитии таких нагрузок можно выделить два этапа: подготовительный и основной.

Подготовительный этап техногенной дестабилизации недр зародился, пожалуй, с того, что в 1912 г. при бурении артезианской скважины вблизи городка Артезия случайно был получен приток нефти. Как и в соседнем штате Техас (где нефти и газ были обнаружены в 1902 г.), это повлекло здесь экспансию нефтедобычи, темпы которой стали особо интенсивными с 1937 г. С 1931 г. вблизи Карлсбада началась также шахтная добыча калийных солей, а вскоре развернулось гидротехническое строительство на реке Пекос. Кроме того, недра этого региона испытывали отдаленное воздействие атомных взрывов, проводившихся, начиная с 1945 г., в пустыне Аламогордо на полигоне Невада и т.д.

Основной этап начался в 1961 г. с момента ПЯВ «Гном» и отличается наиболее мощными техногенными нагрузками на недра рассматриваемого района, которые были спровоцированы этим ПЯВ и проходкой горных выработок WIPP.

Опасность техногенного воздействия на массив горных пород WIPP обсуждалась в январе 1980 г. на конференции [Geotechnicals 1980]. Её участники отмечали, что одним из таких факторов является бурение множества скважин для добычи нефти и газа из формации Морроу с глубины от 13 000 до 15 000 футов. Но эффект воздействия ПЯВ «Гном» и поствзрывных геологических процессов в его окрестности это совещание, как уже отмечено, обошло стороной.

До тех пор, пока техногенные нагрузки на недра Дэлаверского осадочного бассейна отсутствовали или были незначи-

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

тельными, в нем сохранялось естественное движение подземных вод, определяемое в основном наклоном поверхностей напластования водоносных горизонтов, а также надежностью разделяющих их водоупоров. Но по мере неуклонного нарастания масштабов промышленного вмешательства в недра, особенно после ПЯВ «Гном» и сооружения WIPP, величина техногенных нагрузок на массив горных пород достигла критической величины, в результате чего классический Дэлаверский артезианский бассейн превратился здесь в гидрогеологический массив. Поэтому движение подземных вод в районе ПЯВ «Гном»-WIPP регулируется в основном уже не столько напластованием пород и надежностью водоупоров, сколько развитием сетки трещин в массиве горных пород. В сочетании с первичными карстовыми кавернами и трубообразными телами брекчий постепенное развитие сети трещин уже привело к формированию в пространстве между зоной ПЯВ «Гном» и WIPP области повышенной проницаемости подземных вод [Lambert 1997], а также к активизации здесь техногенной сейсмичности.

Очевидно, что в обозримой перспективе все это ведет к преобладанию нисходящих по трещинам потоков подземных вод из формаций Растлер и Дьюи, а также к формированию более мощного флюидопроводящего канала между ПЯВ «Гном» и WIPP, что в итоге обусловит затопление WIPP. Не обладая данными добротного гидрогеологического и геодинамического мониторинга, трудно предвидеть, в каком режиме и с какой скоростью будет развиваться такое явление, чреватое утечкой РАО из WIPP. Следует, однако, быть готовым к тому, что такое обводнение может оказаться внезапным и аварийным, подобно тому, как это уже не раз случалось на ряде соляных шахт в США и других странах [Roedder, Basset 1981].

Выводы

1. В массиве горных пород под полостью ПЯВ «Гном» сформировалась и сохраняет свою геодинамическую активность сеть трещин и каверн, развитие которой ведет к активизации соляного карста в формации Саладо и формированию более мощного флюидопроводящего канала, обеспечивающего приток подземных вод в шахты и камеры WIPP.

2. В обозримой перспективе WIPP может быть затоплен, что неизбежно приведет к утечке огромного количества РАО, если не будут приняты необходимые защитные меры.

3. Укоренившиеся методы обеспечения надежности WIPP нуждаются в ревизии, т.к. без достаточных на то оснований игнорируют особенности коренных преобразований флюидодинамического режима Дэлаверского осадочного бассейна под воздействием неуклонно нарастающих техногенных нагрузок на его недра, особенно в зоне ПЯВ «Гном»-WIPP.

4. Вопреки требованиям законодательства США WIPP заведомо не обеспечит безопасность захоронения РАО на протяжении 10 000 лет.

5. Проблема захоронения РАО в геологических формациях является тупиковой, что неизбежно ведет к отказу от экспансии атомной промышленности в её нынешнем виде.

рекомендации

1. Подвергнуть ревизии укоренившуюся методику гидрогеологического и инженерно-геологического обоснования надежности WIPP, которая игнорирует особенности техногенного преобразования водоносных и водоупорных слоев Дэлаверского осадочного артезианского бассейна в гидрогеологический трещиноватый массив.

2. Разработать и внедрить способы геодинамического и гидрогеологического мониторинга массива каменной соли формации Саладо в районе ПЯВ «Гном» — WIPP с использованием методов высокоточной электроразведки, сейсморазведки, геоакустики, деформометрии и изотопной геохимии.

3. Разработать и внедрить способы обнаружения и ликвидации скоплений подземных вод в новообразованных карстовых кавернах соленосной толщи пород формации Саладо на подступах к WIPP, особенно с юго-запада, со стороны полости ПЯВ «Гном».

4. Разработать план ликвидации аварийной утечки РАО из камер WIPP в случае их обводнения.

5. Пересмотреть сложившуюся стратегию накопления РАО и их захоронения в геологических формациях с учетом ненадежности WIPP и других подземных хранилищ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Адушкин В.В., Спивак А.А. Подземные взрывы. М.: Наука, 2007. 579 с.

2. Голубов Б.Н. Проблема ревизии Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний и возобнов-

ления мирных подземных ядерных взрывов / / Вестник НЯЦ РК. 2005. Вып. 2(22). Июнь. С. 5 — 27.

3. Голубов Б.Н. Размышления над удивительной информацией «о геологических, экологических и политиче-

ских аспектах захоронения ядерных материалов» / / Пространство и Время. 2012. № 2(8). С. 224 — 228.

4. Короткевич Г.В. Соляной карст и борьба с карстообразованием при разработке соляных месторождений:

Дисс. ... д. геол.-мин. наук. Л., 1967. 446 с.

5. Физика ядерного взрыва. Т. 1: Развитие взрыва. М.: Физматлит, 2009. 832 с.

6. Чабанович Л.Б., Хрущов Д. П. Научно-технические основы сооружения и эксплуатации подземных хра-

нилищ в каменной соли. К.: Варта, 2008. 304 с.

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном»

в штате Нью-Мексико, США

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

7. Anderson R.Y. "Deep-seated Salt Dissolution in the Delaware Basin, Texas and New Mexico." New Mexico Geolog-

ical Society, Special Publication 10 (1981): 133-145.

8. Barrow L. WIPP Geohydrology - The Implications of Karst. 1982. 21 p. Web.

<http://www.cardnm.org/EEG32AppA.pdf>.

9. Byerly P.E., Stewart S.W., Roller J.C. "Seismic Measurements by the U.S. Geological Survey during the PREG-

NOME High-explosives Tests near Carlsbad." TEI-761. Final Report. New Mexico. 1960. 39 p.

10. Chapman J.B. "Chemical and Radiochemical Characteristic of Groundwater in the Culebra Dolomite." EEG-39.

DOE/Al/10752-39/. Southern New Mexico. 1988, 63 p.

11. Chaturvedi L., Rehfeldt K. "Groundwater Occurrence and the Dissolution of Salt at the WIPP Radioactive Waste

Repository Site." Eos, Transactions American Geophysical Union 65.31 (31 July 1984): 457-459.

12. Cooper J.B., 1962a. "Ground-Water Investigations of the Project Gnome Area." TEI-802. New Mexico: Eddy and

Lea Counties; Washington, D.C.: U.S. Geological Survey, 1962.

13. Cooper J.B., 1962b. "Ground Water." Atomic Energy Commission. Final Report, Hydrologic and Geologic Studies (PNE-

130F). 1962, pp. 112-136.

14. Cooper J.B., Glanzman V.M. "Geohydrology-1, Completion and Development of USGS Test Hole 8 and USGS Test

Hole 4." Carlsbad Hydrologic Studies. New Mexico: Eddy County, Denver, CO: U.S. Geological Survey, 1971.

15. Crawley M.E., Sobocinski R.W., Milligan D.J., Cooper T.W., Richardson R.G. "Background Water Quality Char-

acterization Report for the Waste Isolation Pilot Plant." DJE-WIPP 92-013. June 1992.

16. Dickey D.D. "Effects of the Gnome Nuclear Explosion Upon Rock Salt as Measured by Acoustical Methods."

United States Geological Survey, Professional Paper 501-B (1964): 108 — 111.

17. "Disposal Subcommittee Report to the Full Commission Updated Report." Blue Ribbon Commission on America's

Nuclear Future. Washington, DC, 2012. 109 p.

18. Fertel M.S. "Industry's Safety Record and the Blue Ribbon Recommendations. The Way Ahead for the Manage-

ment of Used Nuclear Fuel." The Bridge 42.2 (2012): 40—48.

19. Finch S., Williams R., Lee-Brand B., Kirby P. "Capitan Reef Complex Structure and Stratigraphy." Texas Water

Development Board. Contract № 0804830794. 2009, 71 p.

20. Findlay T. Nuclear Dynamite. The Peaceful Nuclear Explosions Fiasco. Brassey's Australia: A Division of Pergamon

Press Australia. 1990, 340 p.

21. Gard L.M. "Nuclear Explosions - Some Geologic Effects of the Gnome Shot." Science 139.3558 (1963): 911 — 914.

22. Gard L.M., Jr. "Geologic Studies, Project Gnome." U.S. Geological Survey Professional Paper 589. Washington, D.C.

New Mexico: Eddy County, 1968. 33 p.

23. Hansen F.D., Leigh C.D. "Salt Disposal of Heat-Generating Nuclear Waste." SAND2011-0161. 2011. 110 p.

24. Hill C.A. "Intrastratal Karst at the WIPP Site." New Mexico Geological Society Guidebook of 57th Field Conference,

Caves and Karst of Southeastern New Mexico. New Mexico, 2006, pp. 233 — 242.

25. Hillesheim M.B., Beauheim R.L., Richardson R.G. "Overview of the WIPP Groundwater Monitoring Programs

with Inferences about Karst in the WIPP Vicinity." New Mexico Geological Society Guidebook of 57th Field Conference, Caves and Karst of Southeastern New Mexico. New Mexico, 2006, pp. 277—286.

26. Jensen A.L., Jones R.L., Lorusso E.N., Howard C.L. "Large-Scale Brine Inflow Data Report for Room Q Prior to

November 25, 1991." SAND92-1173. Albuquerque, N.M.: Sandia National Laboratories, 1993.

27. Kenney J.W., Downess P.S., Gray D.H., Ballard S.C. "Radionuclide Baseline in Soil near Project Gnome and the

Waste Isolation Pilot Plant." EEG-58. D0E/AL/58309-58. 1995. 56 p.

28. Kuhlman K.L. "Hydrogeology and WIPP Compliance - 11658." WM2011 Conference, February 27 — March 3,

2011. Web. <https://www.wmsym.org/archives/2011/papers/11658.pdf>.

29. Laun P.R. "Primary Seismic Wave (P) at 250 — 350 km Compared to Measured Wave at 0,3 km from Gnome Nu-

clear Explosion." A Thesis Submitted to Oregon State University. 1965, 63 p.

30. Lorenz J.C. "Assessment of the Geological Evidence for Karst in the Rustler Formation at the WIPP Site." New

Mexico Geological Society Guide book of 57th Field Conference, Caves and Karst of Southeastern New Mexico. New Mexico, 2006, pp. 243 — 252.

31. Los Alamos National Laboratory, New Mexico State University, U.S. Department of Energy - Carlsbad Field Of-

fice. Prospects for an Underground Laboratory in Carlsbad, NM. Report to the Underground Laboratory Committee. 28 Febr. 2001. Web. <http://www.wipp.energy.gov/science/ug_lab/CUNL_Proposal-Final.PDF>.

32. Mora C.J. Sandia and the Waste Isolation Pilot Plant 1974-1999. Albuquerque, NM: Sandia National laboratories,

1999. 212 p.

33. NAS (National Academy of Sciences). "The Disposal of Radioactive Waste on Land." Report of the Committee on

Waste Disposal of the Division of Earth Sciences: National Academy of Sciences - National Research Council, Publication 519. Washington, D.C., 1957, 146 p.

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

34. National Earthquake Information Center - NEIC. U.S. Department of the Interior. U.S. Geological Survey, 20 Febr.

2013. Web. <http://earthquake.usgs.gov/regional/neic/>.

35. Neill R.H., Channell J.K., Chaturvedi L., Little M.S., Rehfeldt K., Spiegler P. Evaluation of the suitability of the WIPP

Site. Santa Fe, NM: Environmental Evaluation Group. Environmental Improving Division. Health and Environment Department, 1983. 150 p.

36. Phillips R. "Cavernous Zones at the WIPP Site." Citizens for Alternatives to Radioactive Dumping. N.p., n.d. Web.

<http: / / www.cardnm.org/phcavern_a.html>.

37. Pohll G., Chapman J. "Value of Information Analysis Project Gnome Site." Publication No. 45227. DOE/NV/26383-

07 LMS/GN0/S04740. New Mexico, 2010, 45 p.

38. Powers D.W., Beauheim R.L., Holt R.M., Hughes D.L. "Evaporate Karst Features and Processes an Nash Draw."

Geological Society Guidebook of 57th Field Conference, Caves and Karst of Southeastern New Mexico. New Mexico: Eddy County, 2006, pp. 253 — 266.

39. Rawson D., Boardman C., Jaffe-Chazan N. "The Environment Created by a Nuclear Explosion in Salt. Project

Gnome." 1964. 19 p. SciTech Connect. N.p., n.d. Web. <http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/4612556-oTAT0C/4612556.pdf>.

40. Reeves M., Kelley V.A., Pickens J.F. "Regional Double-porosity Solute Transport in The Culebra Dolomite: in

Analysis of Parameter Sensitivity and Importance at the Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) Site." SAND87-7105. 1987, p. 13.

41. Rempe N.T. "9+Years Disposal Experience at the Waste Isolation Pilot Plant." International Technical Conference on

Practical Aspects of Deep Radioactive Waste Disposal. Session 5 - Paper No 24. ESDRED International Confer-

ence, 16 -18 June 2008. Prague: Czech Technical University, 2008.

42. Rempe N.T. "Permanent Underground Repositories for Radioactive Waste." Review. Progress in Nuclear Energy 49

(2007): 365 — 374.

43. Roedder E., Basset R.L. "Problems in Determination of Water Content of Rock-salt Samples and It Significance in

Nuclear-waste Storage Siting." Geology 9 (1981): 525 — 530.

44. Saulnier G.J., Jr. "Analysis of Pumping Test of the Culebra Dolomite Conducted at the H-11 Hydropad at the

Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) Site." SAND87-7124. 1987. 64 p.

45. Snow D.T. General Hydrological Conditions at the WIPP Site: Unpubllished Report dated February 26, 1998. Albuquer-

que, NM: Environmental Evaluation Group. 1998.11 p.

46. Spiegler P. Origin of the Brines near WIPP from Drill Holes ERDA-6 and WIPP-12 Based on Stable Isotope Concentra-

tions of Hydrogen and Oxygen. Santa Fe, NM: Environmental Evaluation Group Environmental Improvement Division Health and Environment Department. 1983, 16 p.

47. Stensurd W.A., Bame M.A., Lantz K.D., LaVenue A.M., Palmer J.B., Saulnier G.J., Jr. "WIPP Hydrology Program

Waste Isolation Pilot Plan." Hydrologic Data Report # 5. Sand 87-7125. Southern New Mexico, 1987.

48. Thakur P., Monk J., Conca J.L. "Environmental monitoring of radioactive and non-radioactive constituents in the

vicinity of WIPP." Proc. Radiochim. Acta 1 (2011): 269 — 278, doi 10.1524/rcpr.2011.0047.

49. Teller E., Talley W.K., Higgins G.H., Johnson G.W. The Constructive Use of Nuclear Explosives. Mc Graw-Hill Book

Company, 1968. 320 p.

50. Tomasko D., Jensen A.L. "A Linear-Flow Interpretation of the H-3 Multiwell Pumping Test Conducted at the

Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) Site." SAND87-0630. 1987, pp. 3 — 33.

51. U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station. Corps of Engineers. "Project Gnome design, testing, and

field pumping of grout mixtures." Miscellaneous paper № 6-514. Vicksburg, Mississippi, July 196234 p.

52. U.S. Committee on the Waste Isolation Pilot Plant. Board on Radioactive Waste Management. Division on Earth

and Life Studies. National Research Council. Improving Operations and Long-Term Safety of the Waste Isolation Pilot Plant. Final Report. Washington, D.C.: National Academy Press. 2001/ 142 p.

53. U.S. Congress. "Waste Isolation Pilot Plant Land Withdrawal Act." P.L. 102-579. Legislative Report for the 102nd

Congress, 1992.

54. U.S. Defense Nuclear Agency. Projects Gnome and Sedan: The Plowshare Program. Washington D.C.: Defense Nu-

clear Agency, 1983, pp. 32 — 34.

55. U.S. Department of Commerce. "Final Report of Weather and Surface Radiation Prediction for Project Gnome."

PNE-126F. Las Vegas, NV: Weather Bureau Research Station, 1962.

56. U.S. DOE. "Citizens' Guide to the Waste Isolation Pilot Plant Compliance Certification Application to the EPA."

DOE/CAO 1996 -1207. Carlsbad, N.M: Carlsbad Area Office. 1996.

57. U.S. DOE. "Delaware Basin Monitoring Annual Report September. Waste Isolation Pilot Plant." DOE/WIPP-07-

2308. 2007. 42 p.

58. U.S. DOE. "Radiological Effluents Released from U.S. Continental Tests 1961 through 1992." DOE/NV-317 (Rev.

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

1) UC-702. 1996, 275 p.

59. U.S. DOE. "Strategic Plan for Groundwater Monitoring at the Waste Isolation Pilot Plant. United States Department

of Energy. Waste Isolation Pilot Plant." DOE/WIPP-03-3230. Carlsbad, NM: Carlsbad Field Office. 2003. 67 p.

60. U.S. DOE. "Waste Isolation Pilot Plant Environmental Monitoring Plan. Revision 7." DOE/WIPP-99-2194. Carls-

bad, NM: U.S. Department of Energy, 2012. 52 p.

61. U.S. DOE. "Waste Isolation Pilot Plant Site Environmental Report for Calendar Year 1991." DOE/WIPP 92-007.

Carlsbad, NM: U.S. Department of Energy, 1992. 50 p.

62. U.S. DOE. "Waste Isolation Pilot Plant Site Environmental Report for Calendar Year 2005." DOE/WIPP 06-2225.

Carlsbad, NM: U.S. Department of Energy, 2006. 306 p.

63. U.S. EEG. EEG Review Comments on the Geotechnical Reports Provided by the DOE to EEG Under the Stipulated

Agreement Through March 1, 1983. Santa Fe, New Mexico: Environmental Evaluation Group Environmental Improvement Division Health and Environment Department. 1983, pp. 72 — 232.

64. U.S. EEG. "Geotechnical Considerations for Radiological Hazard Assessment of WIPP." A Report of a Meeting

Held in January 17-18, 1980. Santa Fe, New Mexico: Environmental Evaluation Group Environmental Improvement Division Health and Environment Department, 1980, 59 p.

65. U.S. Environmental Protection Agency. Office of Radiation and Indoor Air Center for the Waste Isolation Pilot

Plant. Technical Support Document for Section 194.14/15 Evaluatiom of Karst at the WIPP Site. Docket No: A-98-

49. Item: II-B1-15. Washington, D.C., 2006. 90 p.

66. U.S. EPA. "40 CFR Part 191: Environmental Radiation Protection Standards for the Management and Disposal of

Spent Nuclear Fuel, High-Level and Transuranic Radioactive Waste." Federal Register 58.242 (December

20, 1993): 66398 — 66416

67. U.S. EPA. "40 CFR Part 194: Criteria for the Certification and Re-certification of the Waste Isolation Pilot Plant's

Compliance with the 40 CFR Part 191 Disposal Regulations: Certification Decision. Final Rule." Federal Register 63.95 (May 18, 1998.): 27354 — 27355

68. U.S. EPA. "Offsite Environmental Monitoring Report. Radiation Monitoring Around United States Nuclear Test

Areas, Calendar Year 1996." EPA-402-R-97-015. 1997. 59 p.

69. van Wyck P.C. "Signs of Danger. Waste, Trauma, and Nuclear Threat." Theory out of Bounds. Eds. S. Buckley.

M. Hardt, and B. Massumi. Minneapolis - London: University of Minnesota Press, 2005, vol. 26.

70. Vine J.D. "Geologic Map and Section of the Nash Draw Quadrangle, Scale 1:62500." USGS. Bulletin 1141-B. New

Mexico: Eddy County, 1959.

71. Vine J.D. "Surface Geology of the Nash Draw Quadrangle. Contributions to General Geology." Geological Survey

Bulletin 1141-B. New Mexico: Eddy County, 1963, 50 p.

72. Wawersik W.R., Hannum D.W. "Mechanical Behavior of New Mexico Rock Salt in Triaxial Compression up to

200°C." Journal of Geophysical Research: Solid Earth 85.B2 (10 February 1980): 891-900.

Цитирование по ГОСТ Р 7.0.11—2011:

Голубов, Б. Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США [Электронный ресурс] / Б.Н. Голубов // Электронное научное издание Альманах Пространство и Время. — 2013. — Т.

4. — Вып. 1: Система планета Земля. — Стационарный сетевой адрес: 2227-9490e-aprovr_e-ast4-1.2013.62

SALT KARST ACTIVATION AND WATER INTRUSION THREAT TO RADIOACTIVE WASTE UNDERGROUND STORAGE FACILITY WASTE ISOLATION PILOT PLANT (WIPP)

PROVOKED BY UNDERGROUND NUCLEAR EXPLOSION 'GNOME'

IN THE STATE OF NEW MEXICO, USA

Boris N. Golubov, Sc.D. (Geology and Mineralogy), Senior Researcher, Leading Researcher at RAS Institute of Geosphere Dynamics

E-mail: bgolubov@mail.ru

The actuality of this article is based on two interrelated problems that have scientific and practical meaning. The first relates to the reliability of underground storage of radioactive waste in the salt sediments, and the second is the need to elimi-

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

nate the dangerous outcomes of industrial underground nuclear explosions (UNE), which United States and Soviet Union conducted during the second half of the last century, in several regions of our planet.

Each UNE forms a peculiar technogenic structure in the rock mass. This structure is characterized by long-term geodynamic activity not decaying with age. It also characterized by abrupt perturbations of underground fluids regime, variations of geophysical fields, etc. Such perturbations firstly gravitate toward the hydrothermal locus which arises at the time of UNE in its cavity by the reaction of nuclear fission. Secondly, these perturbations gravitate toward the newly created throughflow channels and their offshoots through the complex network of cracks. Its development provides regrouping of rock blocks, forming of increased permeability zones, circulation of fluids (groundwater, oil, gas) and the release of radionuclides from the cavity of UNE sometimes over long distances and to the surface. Here however geodynamic disturbances and fluid dynamics under subsurface hypocenters UNE remained not entirely clear.

The peculiarity of these problems is demonstrated on the example WIPP and UNE "Gnome", located in the US, New Mexico. WIPP was constructed since 1981 to 1999 in the layer of salt rock in the Delavare sedimentary basin at depth 660 m, slightly to the side and below the UNE "GNOME", which was conducted here in 1961, at depth of 360.9 m. In that connection I have observed preliminary data of the regional geography and geology and then have solved two main scientific tasks. The first one is the analysis of geodynamic movements, regime of ground water and activity of karst around the UNE "Gnome"-WIPP locality. The second task was to determine the conditions and arrangements for the anticipated flooding of WIPP, as well as finding ways to mitigate such risks. As a result, I have shown that:

(i) in rock massive under the UNE "Gnome" cavity was formed a network of cracks and caverns, which leads to activation salt karst in Salado formation and powerful channel for flow of underground waters into the mine and WIPP cameras;

(ii) in the foreseeable future the WIPP can be flooded, which would inevitably lead to diversion of huge amounts of radioactive waste if the necessary protective steps will not undertake.

This in turn implies that:

(a) conventional methods for ensuring safety WIPP need to be revised as ignore the special features and fluid-dynamic changes of Delavare sedimentary under the steadily increasing man-made stresses on its depths especially in the locality of UNE "Gnome".

(b) contrary to the requirements of the US legislation WIPP is cannot be safe for disposal of radioactive waste during 10000 years.

(c) the problem of dumping of radioactive waste in geological formations is a deadlock, which inevitably leads to refusal of expansion of atomic industry in its current form.

Therefore, I identified practical recommendations concerning methods of monitoring hazard geological processes, detection, and elimination of groundwater in the newly formed clusters of karst caverns in salt rocks of Salado formation on the approaches to the WIPP and revision strategies for accumulation of radioactive waste.

Keywords: underground nuclear explosion "Gnome", underground radioactive waste storage facility Waste Isolation Pilot Plant (WIPP); geodynamic shifts subsoil; salt karst; groundwater regime; artificial radionuclides in groundwater.

References:

1. Adushkin V.V., Spivak A.A. Underground Explosions. Moscow: Nauka Publisher, 2007. 579 p. (In Russian).

2. Anderson R.Y. "Deep-seated Salt Dissolution in the Delaware Basin, Texas and New Mexico." New Mexico Geolog-

ical Society, Special Publication 10 (1981): 133-145.

3. Barrow L. WIPP Geohydrology - The Implications of Karst. 1982. 21 p. Web.

<http://www.cardnm.org/EEG32AppA.pdf>.

4. Byerly P.E., Stewart S.W., Roller J.C. "Seismic Measurements by the U.S. Geological Survey during the PREG-

NOME High-explosives Tests near Carlsbad." TEI-761. Final Report. New Mexico. 1960. 39 p.

5. Chabanovich L.B., Khrushchov D. P. Scientific and Technical Bases the Construction and Operation of Underground

Storage in Rock Salt. Kiev: Varta Publisher, 2008. 304 p. (In Russian).

6. Chapman J.B. "Chemical and Radiochemical Characteristic of Groundwater in the Culebra Dolomite." EEG-39.

DOE/Al/10752-39/. Southern New Mexico. 1988, 63 p.

7. Chaturvedi L., Rehfeldt K. "Groundwater Occurrence and the Dissolution of Salt at the WIPP Radioactive Waste

Repository Site." Eos, Transactions American Geophysical Union 65.31 (31 July 1984): 457-459.

8. Cooper J.B., 1962a. "Ground-Water Investigations of the Project Gnome Area." TEI-802. New Mexico: Eddy and

Lea Counties; Washington, D.C.: U.S. Geological Survey, 1962.

9. Cooper J.B., 1962b. "Ground Water." Atomic Energy Commission. Final Report, Hydrologic and Geologic Studies (PNE-

130F). 1962, pp. 112 — 136.

10. Cooper J.B., Glanzman V.M. "Geohydrology-1, Completion and Development of USGS Test Hole 8 and USGS Test

Hole 4." Carlsbad Hydrologic Studies. New Mexico: Eddy County, Denver, CO: U.S. Geological Survey, 1971.

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

11. Crawley M.E., Sobocinski R.W., Milligan D.J., Cooper T.W., Richardson R.G. "Background Water Quality Char-

acterization Report for the Waste Isolation Pilot Plant." DJE-WIPP 92-013. June 1992.

12. Dickey D.D. "Effects of the Gnome Nuclear Explosion Upon Rock Salt as Measured by Acoustical Methods."

United States Geological Survey, Professional Paper 501-B (1964): 108 — 111.

13. "Disposal Subcommittee Report to the Full Commission Updated Report." Blue Ribbon Commission on America's

Nuclear Future. Washington, DC, 2012. 109 p.

14. Fertel M.S. "Industry's Safety Record and the Blue Ribbon Recommendations. The Way Ahead for the Manage-

ment of Used Nuclear Fuel." The Bridge 42.2 (2012): 40—48.

15. Finch S., Williams R., Lee-Brand B., Kirby P. "Capitan Reef Complex Structure and Stratigraphy." Texas Water

Development Board. Contract № 0804830794. 2009, 71 p.

16. Findlay T. Nuclear Dynamite. The Peaceful Nuclear Explosions Fiasco. Brassey's Australia: A Division of Pergamon

Press Australia. 1990, 340 p.

17. Gard L.M. "Nuclear Explosions - Some Geologic Effects of the Gnome Shot." Science 139.3558 (1963): 911 — 914.

18. Gard L.M., Jr. "Geologic Studies, Project Gnome." U.S. Geological Survey Professional Paper 589. Washington, D.C.

New Mexico: Eddy County, 1968. 33 p.

19. Golubov B.N. "Reflections on 'Stupendous' Information 'About Geological, Ecological and Political Aspects of

Storing and Burial of Nuclear Materials'." Prostranstvo i Vremya [Space and Time] 2(8) (2012): 224 — 228. (In Russian).

20. Golubov B.N. "The Problem of Revision of the Comprehensive Test Ban Treaty and the Resumption of Peace

Underground Nuclear Explosions." Scientific Bulletin Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan 2(22) (2005): 5 — 27. (In Russian).

21. Hansen F.D., Leigh C.D. "Salt Disposal of Heat-Generating Nuclear Waste." SAND2011-0161. 2011. 110 p.

22. Hill C.A. "Intrastratal Karst at the WIPP Site." New Mexico Geological Society Guidebook of 57th Field Conference,

Caves and Karst of Southeastern New Mexico. New Mexico, 2006, pp. 233 — 242.

23. Hillesheim M.B., Beauheim R.L., Richardson R.G. "Overview of the WIPP Groundwater Monitoring Programs

with Inferences about Karst in the WIPP Vicinity." New Mexico Geological Society Guidebook of 57th Field Conference, Caves and Karst of Southeastern New Mexico. New Mexico, 2006, pp. 277—286.

24. Jensen A.L., Jones R.L., Lorusso E.N., Howard C.L. "Large-Scale Brine Inflow Data Report for Room Q Prior to

November 25, 1991." SAND92-1173. Albuquerque, N.M.: Sandia National Laboratories, 1993.

25. Kenney J.W., Downess P.S., Gray D.H., Ballard S.C. "Radionuclide Baseline in Soil near Project Gnome and the

Waste Isolation Pilot Plant." EEG-58. DOE/AL/58309-58. 1995. 56 p.

26. Korotkevich G.V. Salt Karst and Struggle with Karstification Under Salt Deposits Mining. Doctoral diss. Leningrad.

1967, 446 p. (In Russian).

27. Kuhlman K.L. "Hydrogeology and WIPP Compliance-11658." WM2011 Conference, February 27 — March 3, 2011.

Web. <https://www.wmsym.org/archives/2011/papers/11658.pdf>.

28. Laun P.R. "Primary Seismic Wave (P) at 250 — 350 km Compared to Measured Wave at 0,3 km from Gnome Nu-

clear Explosion." A Thesis Submitted to Oregon State University. 1965, 63 p.

29. Lorenz J.C. "Assessment of the Geological Evidence for Karst in the Rustler Formation at the WIPP Site." New

Mexico Geological Society Guide book of 57th Field Conference, Caves and Karst of Southeastern New Mexico. New Mexico, 2006, pp. 243 — 252.

30. Los Alamos National Laboratory, New Mexico State University, U.S. Department of Energy - Carlsbad Field Of-

fice. Prospects for an Underground Laboratory in Carlsbad, NM. Report to the Underground Laboratory Committee. 28 Febr. 2001. Web. <http://www.wipp.energy.gov/science/ug_lab/CUNL_Proposal-Final.PDF>.

31. Mora C.J. Sandia and the Waste Isolation Pilot Plant 1974-1999. Albuquerque, NM: Sandia National laboratories,

1999. 212 p.

32. NAS (National Academy of Sciences). "The Disposal of Radioactive Waste on Land." Report of the Committee on

Waste Disposal of the Division of Earth Sciences: National Academy of Sciences - National Research Council, Publication 519. Washington, D.C., 1957, 146 p.

33. National Earthquake Information Center - NEIC. U.S. Department of the Interior. U.S. Geological Survey, 20 Febr.

2013. Web. <http://earthquake.usgs.gov/regional/neic/>.

34. Neill R.H., Channell J.K., Chaturvedi L., Little M.S., Rehfeldt K., Spiegler P. Evaluation of the suitability of the WIPP

Site. Santa Fe, NM: Environmental Evaluation Group. Environmental Improving Division. Health and Environment Department, 1983. 150 p.

35. Phillips R. "Cavernous Zones at the WIPP Site." Citizens for Alternatives to Radioactive Dumping. N.p., n.d. Web.

<http: / / www.cardnm.org/phcavern_a.html>.

36. Physics of a Nuclear Explosion. Moscow: Fizmatlit Publisher, 2009, vol. 1. 832 p. (In Russian).

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

37. Pohll G., Chapman J. "Value of Information Analysis Project Gnome Site." Publication No. 45227. DOE/NV/26383-

07 LMS/GNO/S04740. New Mexico, 2010, 45 p.

38. Powers D.W., Beauheim R.L., Holt R.M., Hughes D.L. "Evaporate Karst Features and Processes an Nash Draw."

Geological Society Guidebook of 57th Field Conference, Caves and Karst of Southeastern New Mexico. New Mexico: Eddy County, 2006, pp. 253 — 266.

39. Rawson D., Boardman C., Jaffe-Chazan N. "The Environment Created by a Nuclear Explosion in Salt. Project

Gnome." 1964. 19 p. SciTech Connect. N.p., n.d. Web. <http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/4612556-oTAT0C/4612556.pdf>.

40. Reeves M., Kelley V.A., Pickens J.F. "Regional Double-porosity Solute Transport in The Culebra Dolomite: in

Analysis of Parameter Sensitivity and Importance at the Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) Site." SAND87-7105. 1987, p. 13.

41. Rempe N.T. "9+Years Disposal Experience at the Waste Isolation Pilot Plant." International Technical Conference on

Practical Aspects of Deep Radioactive Waste Disposal. Session 5 - Paper No 24. ESDRED International Confer-

ence, 16 -18 June 2008. Prague: Czech Technical University, 2008.

42. Rempe N.T. "Permanent Underground Repositories for Radioactive Waste." Review. Progress in Nuclear Energy 49

(2007): 365 — 374.

43. Roedder E., Basset R.L. "Problems in Determination of Water Content of Rock-salt Samples and It Significance in

Nuclear-waste Storage Siting." Geology 9 (1981): 525 — 530.

44. Saulnier G.J., Jr. "Analysis of Pumping Test of the Culebra Dolomite Conducted at the H-11 Hydropad at the

Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) Site." SAND87-7124. 1987. 64 p.

45. Snow D.T. General Hydrological Conditions at the WIPP Site: Unpubllished Report dated February 26, 1998. Albuquer-

que, NM: Environmental Evaluation Group. 1998.11 p.

46. Spiegler P. Origin of the Brines near WIPP from Drill Holes ERDA-6 and WIPP-12 Based on Stable Isotope Concentra-

tions of Hydrogen and Oxygen. Santa Fe, NM: Environmental Evaluation Group Environmental Improvement Division Health and Environment Department. 1983, 16 p.

47. Stensurd W.A., Bame M.A., Lantz K.D., LaVenue A.M., Palmer J.B., Saulnier G.J., Jr. "WIPP Hydrology Program

Waste Isolation Pilot Plan." Hydrologic Data Report # 5. Sand 87-7125. Southern New Mexico, 1987.

48. Thakur P., Monk J., Conca J.L. "Environmental monitoring of radioactive and non-radioactive constituents in the

vicinity of WIPP." Proc. Radiochim. Acta 1 (2011): 269 — 278, doi 10.1524/rcpr.2011.0047.

49. Teller E., Talley W.K., Higgins G.H., Johnson G.W. The Constructive Use of Nuclear Explosives. Mc Graw-Hill Book

Company, 1968. 320 p.

50. Tomasko D., Jensen A.L. "A Linear-Flow Interpretation of the H-3 Multiwell Pumping Test Conducted at the

Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) Site." SAND87-0630. 1987, pp. 3 — 33.

51. U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station. Corps of Engineers. "Project Gnome design, testing, and

field pumping of grout mixtures." Miscellaneous paper № 6-514. Vicksburg, Mississippi, July 196234 p.

52. U.S. Committee on the Waste Isolation Pilot Plant. Board on Radioactive Waste Management. Division on Earth

and Life Studies. National Research Council. Improving Operations and Long-Term Safety of the Waste Isolation Pilot Plant. Final Report. Washington, D.C: National Academy Press. 2001. 142 p.

53. U.S. Congress. "Waste Isolation Pilot Plant Land Withdrawal Act." P.L. 102-579. Legislative Report for the 102nd

Congress, 1992.

54. U.S. Defense Nuclear Agency. Projects Gnome and Sedan: The Plowshare Program. Washington D.C.: Defense Nu-

clear Agency, 1983, pp. 32 — 34.

55. U.S. Department of Commerce. "Final Report of Weather and Surface Radiation Prediction for Project Gnome."

PNE-126F. Las Vegas, NV: Weather Bureau Research Station, 1962.

56. U.S. DOE. "Citizens' Guide to the Waste Isolation Pilot Plant Compliance Certification Application to the EPA."

DOE/CAO 1996 -1207. Carlsbad, N.M.: Carlsbad Area Office. 1996.

57. U.S. DOE. "Delaware Basin Monitoring Annual Report September. Waste Isolation Pilot Plant." DOE/WIPP-07-

2308. 2007. 42 p.

58. U.S. DOE. "Radiological Effluents Released from U.S. Continental Tests 1961 through 1992." DOE/NV-317 (Rev.

1) UC-702. 1996, 275 p.

59. U.S. DOE. "Strategic Plan for Groundwater Monitoring at the Waste Isolation Pilot Plant. United States Department

of Energy. Waste Isolation Pilot Plant." DOE/WIPP-03-3230. Carlsbad, NM: Carlsbad Field Office. 2003. 67 p.

60. U.S. DOE. "Waste Isolation Pilot Plant Environmental Monitoring Plan. Revision 7." DOE/WIPP-99-2194. Carls-

bad, NM: U.S. Department of Energy, 2012. 52 p.

61. U.S. DOE. "Waste Isolation Pilot Plant Site Environmental Report for Calendar Year 1991." DOE/WIPP 92-007.

Carlsbad, NM: U.S. Department of Energy, 1992. 50 p.

Голубов Б.Н. Активизация соляного карста и угроза обводнения подземного хранилища радиоактивных отходов Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), спровоцированные подземным ядерным взрывом «Гном» в штате Нью-Мексико, США

62. U.S. DOE. "Waste Isolation Pilot Plant Site Environmental Report for Calendar Year 2005." DOE/WIPP 06-2225.

Carlsbad, NM: U.S. Department of Energy, 2006. 306 p.

63. U.S. EEG. EEG Review Comments on the Geotechnical Reports Provided by the DOE to EEG Under the Stipulated

Agreement Through March 1, 1983. Santa Fe, New Mexico: Environmental Evaluation Group Environmental Improvement Division Health and Environment Department. 1983, pp. 72 — 232.

64. U.S. EEG. "Geotechnical Considerations for Radiological Hazard Assessment of WIPP." A Report of a Meeting

Held in January 17-18, 1980. Santa Fe, New Mexico: Environmental Evaluation Group Environmental Improvement Division Health and Environment Department, 1980, 59 p.

65. U.S. Environmental Protection Agency. Office of Radiation and Indoor Air Center for the Waste Isolation Pilot

Plant. Technical Support Document for Section 194.14/15 Evaluatiom of Karst at the WIPP Site. Docket No: A-98-

49. Item: II-B1-15. Washington, D.C., 2006. 90 p.

66. U.S. EPA. "40 CFR Part 191: Environmental Radiation Protection Standards for the Management and Disposal of

Spent Nuclear Fuel, High-Level and Transuranic Radioactive Waste." Federal Register 58.242 (December

20, 1993): 66398 — 66416

67. U.S. EPA. "40 CFR Part 194: Criteria for the Certification and Re-certification of the Waste Isolation Pilot Plant's

Compliance with the 40 CFR Part 191 Disposal Regulations: Certification Decision. Final Rule." Federal Register 63.95 (May 18, 1998.): 27354 — 27355

68. U.S. EPA. "Offsite Environmental Monitoring Report. Radiation Monitoring Around United States Nuclear Test

Areas, Calendar Year 1996." EPA-402-R-97-015. 1997. 59 p.

69. van Wyck P.C. "Signs of Danger. Waste, Trauma, and Nuclear Threat." Theory out of Bounds. Eds. S. Buckley.

M. Hardt, and B. Massumi. Minneapolis - London: University of Minnesota Press, 2005, vol. 26.

70. Vine J.D. "Geologic Map and Section of the Nash Draw Quadrangle, Scale 1:62500." USGS. Bulletin 1141-B. New

Mexico: Eddy County, 1959.

71. Vine J. D. "Surface Geology of the Nash Draw Quadrangle. Contributions to General Geology." Geological Survey

Bulletin 1141-B. New Mexico: Eddy County, 1963, 50 p.

72. Wawersik W.R., Hannum D.W. "Mechanical Behavior of New Mexico Rock Salt in Triaxial Compression up to

200°C." Journal of Geophysical Research: Solid Earth 85.B2 (10 February 1980): 891-900.

Cite MLA 7:

Golubov, B. N. "Salt Karst Activation and Water Intrusion Threat to Radioactive Waste Underground Storage Facility Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) Provoked by Underground Nuclear Explosion 'Gnome' in the State of New Mexico, USA." Elektronnoe nauchnoe izdanie Al'manakh Prostranstvo i Vremya, Spetsialny vypusk Sistema planeta Zemlya [Electronic Scientific Edition Almanac Space and Time. Special Issue 'The Earth Planet System'] 4.1 (2013). Web. <2227-9490e-

aprovr_e-ast4-1.2013.62>. (In Russian).