Ядерный мониторинг

Последнее обновление страницы:14 May 2025

Что такое ядерный взрыв?

Ядерный взрыв происходит в результате быстрого высвобождения энергии в результате намеренно ускоренной ядерной реакции. Движущей силой реакции может быть деление ядра, ядерный синтез или их сочетание.

Все ядерные взрывы приводят к образованию ядерного излучения и радиоактивных обломков, которые могут оказывать разрушительное и долговременное воздействие на местную окружающую среду.

Взрыв "Бейкер", ядерные испытания 1946 года в Микронезии, проведенные американскими военными. Изображение с Викисклада.

Каковы последствия ядерных взрывов?

Основные эффекты ядерного взрыва (взрывная волна и тепловое излучение) обусловлены теми же физическими механизмами, что и при использовании обычных взрывчатых веществ; однако энергия, вырабатываемая ядерным взрывчатым веществом, в миллионы раз больше, а достигаемые температуры составляют порядка десятков миллионов градусов Цельсия.

Ядерное оружие сильно отличается от обычного оружия из-за огромного количества взрывчатой и тепловой энергии, которую оно может производить. Кроме того, разрушительный эффект взрыва не прекращается после первоначального взрыва, как в случае с обычными взрывчатыми веществами. Облако ядерной радиации распространяется от эпицентра взрыва, оказывая широкомасштабное воздействие на флору и фауну даже после того, как спадет давление и жара. Радиация может вызвать генетические мутации, радиационное отравление и смерть.

Какие существуют виды испытаний при ядерных взрывах?

Испытания ядерным взрывом исторически подразделялись на категории, отражающие среду или место проведения испытания: атмосферные, подводные и подземные.

  • Атмосферныйиспытательные взрывы проводятся в атмосфере или над ее пределами. Как правило, это происходит в результате подрыва устройств на башнях, воздушных шарах, баржах, островах или при сбросе с самолетов. Также было проведено ограниченное количество ядерных взрывов на большой высоте, как правило, с использованием ракет. Ядерные взрывы, которые происходят достаточно близко к земле, чтобы втянуть грязь и обломки в свое грибовидное облако, могут привести к образованию большого количества радиоактивных осадков из-за облучения обломков. Ядерные взрывы на большой высоте могут генерировать электромагнитный импульс (ЭМИ), а заряженные частицы, образующиеся в результате взрыва, могут пересекать полушария, создавая полярное сияние.
  • Подводныйиспытательные взрывы обычно проводились для оценки воздействия ядерного оружия на военно-морские суда (например, в ходе операции "Перекресток", вблизи атолла Бикини в южной части Тихого океана) или для оценки потенциального ядерного оружия морского базирования (например, ядерных торпед или глубинных бомб). Подводные испытания вблизи поверхности могут привести к выделению большого количества радиоактивной воды и пара, загрязняющих близлежащие суда или сооружения.
  • Подземныйиспытательные взрывы - это ядерные испытания, которые проводятся на различной глубине под поверхностью земли. Подземные ядерные испытания составляли большинство ядерных испытаний, проведенных Соединенными Штатами и Советским Союзом во время холодной войны. Когда взрыв полностью локализован, при подземных ядерных испытаниях радиоактивные осадки выпадают в незначительном количестве. Однако подземные ядерные испытания могут "выходить" на поверхность, в результате чего образуется значительное количество радиоактивных обломков.

Ядерные испытания также часто подразделяются на категории в зависимости от цели самого испытания. Испытания, направленные на получение информации о том, работает ли оружие и как оно работает, называются испытаниями, связанными с оружием, в то время как испытания, направленные на получение информации о воздействии оружия на структуры или организмы, называются испытаниями на воздействие оружия.

Испытания, связанные с ядерным оружием, которые намеренно не приводят к получению отдачи, называются подкритическими испытаниями, что означает отсутствие создания критической массы расщепляющегося материала. Кроме того, были проведены имитации ядерных испытаний с использованием обычных взрывчатых веществ.

Правительство Австралии полностью привержено построению мира, свободного от ядерного оружия, и рассматривает вступление в силу Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (ДВЗЯИ) как важный шаг по ограничению дальнейшей разработки и распространения ядерного оружия. Австралия подписала Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (ДВЗЯИ) в 1996 году и ратифицировала его в 1998 году посредствомЗакон о договоре о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний 1998 года.

Государства, подписавшие ДВЗЯИ, обязались полностью воздерживаться от проведения любых испытаний ядерного оружия или любых других ядерных взрывов или участия в них. Для проверки соблюдения Договора ДВЗЯИ предусматривает установление режима проверки. Частью этого режима проверки является Международная система мониторинга (МСМ), включающая средства сейсмического, инфразвукового, гидроакустического и радионуклидного мониторинга, поддерживаемые Международным центром обработки данных (МЦД) при Организации по ДВЗЯИ (ОДВЗЯИ-ВТО) в Вене. После завершения строительства МСМ будет состоять из 337 объектов мониторинга, расположенных по всему миру, способных обнаруживать взрывы мощностью до нескольких сотен тонн в тротиловом эквиваленте в любой точке мира. В настоящее время около 90 процентов этих объектов уже построены и передают данные в IDC в режиме реального времени.

  • С 1945 года было проведено более 2000 ядерных испытаний.
  • Большинство событий, регистрируемых в сети Международной системы мониторинга, будут землетрясениями. В настоящее время ежедневно регистрируется 100 землетрясений, а также отдельные записи из районов добычи полезных ископаемых. Проводятся активные исследования для определения различных типов источников, регистрируемых в сети. Информация обо всех зарегистрированных землетрясениях предоставляется сейсмологическому сообществу для изучения сейсмической опасности.
  • Целью инфразвуковой сети Международной системы мониторинга (IMS) является обнаружение и предоставление информации о низкочастотных звуковых волнах, генерируемых ядерным взрывом, произведенным в атмосфере или на небольших глубинах океана. При взрыве возникают звуковые волны (колебания атмосферного давления) в широком диапазоне частот. Более высокие частоты быстро ослабляются или поглощаются с увеличением расстояния, однако энергия очень низких частот поглощается не так легко и может быть обнаружена на расстояниях в тысячи километров. Диапазон частот сигналов, на которые рассчитаны инфразвуковые станции IMS, составляет 0,02–4 Гц (циклов в секунду).
  • Гидроакустическая сеть Международной системы мониторинга (МСМ) предназначена для наблюдения за ядерными взрывами в Мировом океане и на малых высотах над его поверхностью. Сеть состоит из 6 гидрофонных станций и пяти станций "Т-образной фазы", которые стратегически расположены (как правило, на небольших островах) для обеспечения полного охвата мониторинга океана. Благодаря такому небольшому количеству станций возможно превосходное покрытие океанов, поскольку энергия очень эффективно распространяется по океанам. Например, несколько килограммов заряда, взорвавшегося в Индийском океане, были бы четко зафиксированы гидроакустической станцией на мысе Левин, на юго-западе Западной Австралии.
  • На гидрофонных станциях наблюдались сигналы из различных источников. К ним относятся пение китов, землетрясения на континентах и в океане, вулканическая активность в срединном океане, подводные оползни, киты, шум от судоходства и морские геологоразведочные работы.

Наша роль

Снижение риска для австралийцев в результате ядерных взрывов

В соответствии с решением правительства, принятым в 1984 году, Geoscience Australia активно участвует в мероприятиях по ядерному мониторингу от имени правительства Австралии через Австралийское управление по гарантиям и нераспространению Министерства иностранных дел и торговли.

Мы помогаем Австралии выполнять свои обязательства по ДВЗЯИ, отслеживая ядерные взрывы по всему миру и внося свой вклад в развитие режима проверки по ДВЗЯИ.

Мы отвечаем за эксплуатацию и техническое обслуживание 11 сейсмоакустических объектов IMS в Австралии (шесть сейсмических станций, четыре инфразвуковые станции и одна гидроакустическая станция).

Мы стремимся к технологическим достижениям, способствующим ядерному нераспространению и проверке, а также к использованию данных МСМ в гражданских и научных целях. Последние включают предупреждение о цунами и мониторинг землетрясений и извержений вулканов.

Как отслеживаются эти события

Компания Geoscience Australia отслеживает данные, полученные от Международной системы мониторинга, Австралийской национальной сейсмической сети и других международных сетей сейсмического мониторинга, таких как Объединенные исследовательские институты сейсмологических сетей, для выявления характерных сигналов крупных взрывов. Если обнаружено представляющее интерес событие, оно оценивается для определения его местоположения, магнитуды и характеристик источника (например, было ли это землетрясение или взрыв?).

Если обнаруживается, что какое-либо событие может быть связано с ядерным взрывом, мы уведомляем правительство Австралии и оказываем техническую поддержку в принятии любых ответных мер. В рамках своих обязательств по постоянному совершенствованию своих возможностей компания Geoscience Australia также проводит исследования в области новых методов, позволяющих лучше обнаруживать и характеризовать потенциальные ядерные взрывы.

1 / 16
Ядерная бомба или землетрясение? Сейсмическая станция RSNT в США зафиксировала ядерный взрыв на Новой Земле, а сейсмическая станция ASAR в Австралии зафиксировала сильное землетрясение на Фиджи.
Ядерная бомба или землетрясение? Сейсмическая станция RSNT в США зафиксировала ядерный взрыв на Новой Земле, а сейсмическая станция ASAR в Австралии зафиксировала сильное землетрясение на Фиджи.

Сейсмический мониторинг

Сейсмическая сеть Международной системы мониторинга (IMS) предназначена для обнаружения и локализации подземных ядерных взрывов с порогом более 1 КТЛ по всему миру (1 Ктл эквивалентен сейсмическому событию магнитудой 4,0, происходящему в кратоническом регионе, который хорошо связан с землей). Сеть состоит из 170 сейсмических станций, распределенных по островам и континентам Земли. Пятьдесят сейсмических станций являются основными и непрерывно передают данные в Международный центр обработки данных (IDC) в режиме реального времени. Остальные 120 станций, известных как вспомогательные станции, передают сегменты данных в IDC по запросу.

Большинство событий, регистрируемых в сети, будут связаны с землетрясениями. В настоящее время ежедневно регистрируется около 100 землетрясений, а также отдельные записи из районов добычи полезных ископаемых. Проводятся активные исследования для определения различных типов источников, регистрируемых в сети. Для определения различий между землетрясениями и ядерными взрывами в настоящее время используются такие ключевые показатели, как магнитуда от объемных волн до поверхностных; глубина; гидроакустические характеристики и соотношение амплитуд P к S.

Сейсмические станции состоят из массива и трехкомпонентных станций. Массивная станция - это группа из трех или более идентичных сейсмических датчиков, размещенных в оптимальной конфигурации на площади от нескольких квадратных километров до нескольких сотен квадратных километров. Выходные сигналы отдельных датчиков могут быть суммированы для увеличения амплитуды сигнала события относительно общего фонового шума, и в результате они становятся более чувствительными, чем станции, состоящие только из одного датчика. Время поступления сигналов от различных датчиков в массиве используется для определения расстояния и направления до сейсмического источника.

Трехкомпонентные станции состоят из трех сейсмических датчиков на одном участке, расположенных таким образом, что один датчик обнаруживает вертикальное движение, а два других - горизонтальное движение в направлениях север-юг и восток-запад. Такая конфигурация также позволяет станции определять расстояние и направление до сейсмического источника, хотя неопределенность намного больше, чем та, которая рассчитывается с помощью массива.

Мониторинг инфразвука

Целью инфразвуковой сети Международной системы мониторинга (IMS) является обнаружение и предоставление информации о низкочастотных звуковых волнах, генерируемых ядерным взрывом, произведенным в атмосфере или на небольших глубинах океана. При взрыве возникают звуковые волны (колебания атмосферного давления) в широком диапазоне частот. Более высокие частоты быстро ослабляются или поглощаются с увеличением расстояния, однако энергия очень низких частот поглощается не так легко и может быть обнаружена на расстояниях в тысячи километров. Диапазон частот сигналов, на которые рассчитаны инфразвуковые станции IMS, составляет 0,02 - 4 Гц (циклов в секунду).

Инфразвуковая станция состоит из нескольких высокочувствительных микробарометров. Для повышения чувствительности станции каждый микробарометр подсоединен к нескольким излучающим трубам, каждая из которых имеет небольшие отверстия (порты) по всей длине. Такое расположение труб и впускных отверстий, обычно называемое пространственным фильтром, усредняет и в значительной степени нейтрализует колебания давления, локализованные на площади, меньшей площади фильтра, например, турбулентность, вызванную ветром. Максимальный размер пространственного фильтра ограничен диапазоном частот интересующих сигналов и скоростью распространения звука в воздухе. Для обычной станции IMS максимальный диаметр пространственного фильтра будет ограничен примерно 18 метрами. Если диаметр больше этого значения, то представляющие интерес высокочастотные сигналы начнут подавляться, поскольку в любой момент времени пространственный фильтр будет отбирать значительную часть длины волны сигнала.

Типичная инфразвуковая станция МСМ будет состоять из восьми микробарометрических датчиков и связанных с ними пространственных фильтров, четыре из которых расположены на концах четырехугольника со сторонами от одного до двух километров, и еще четырех элементов, сгруппированных в одном из углов. Точная планировка станции не имеет решающего значения, и отдельные элементы расположены с учетом местных условий - например, рельефа, изолированных участков леса и т.д. Использование нескольких сенсорных элементов необходимо, во-первых, для дальнейшего повышения отношения сигнал/шум за счет использования каждого из них в качестве элемента более крупной матрицы, во-вторых, для записи сигналов в широком диапазоне частот, чтобы охватить интересующие сигналы, и, в-третьих, для возможности определения направления, откуда поступает инфразвуковой сигнал. Направление сигнала может быть определено по разнице во времени, в течение которого сигнал поступает на каждый из элементов.

Гидроакустический мониторинг

Гидроакустическая сеть Международной системы мониторинга (МСМ) предназначена для наблюдения за ядерными взрывами в Мировом океане и на малых высотах над его поверхностью. Сеть состоит из 6 гидрофонных станций и пяти станций "Т-образной фазы", которые стратегически расположены (как правило, на небольших островах) для полного охвата мониторинга океана. Благодаря такому небольшому количеству станций возможно превосходное покрытие океанов, поскольку энергия очень эффективно распространяется по океанам по каналу фиксации звука и определения дальности (канал ГНФАР), где ослабление и поглощение энергии минимально. Сами гидрофонные станции специально подвешены в канале ГНФАР, чтобы регистрировать очень низкие уровни сигнала. Например, взрыв заряда весом в несколько килограммов в канале ГНФАР, скажем, у берегов Южной Африки, был бы четко зафиксирован гидроакустической станцией на мысе Левин, на юго-западе Западной Австралии.

Гидрофонная станция состоит из трех элементов:

  • система из трех гидрофонов подвешена в канале ГНФАР на кабеле, прикрепленном к морскому дну. Гидрофоны измеряют колебания в воде с высокой частотой дискретизации - 250 проб в секунду
  • подводный кабель, который передает энергию и данные между гидрофонной системой и центральным береговым сооружением. Кабель прокладывается по морскому дну, закрепляется в определенных местах и заглубляется там, где это необходимо
  • центральное береговое оборудование, в котором размещается электронное и электрическое оборудование для питания системы гидрофонов, записи данных, переформатирования и передачи данных по спутниковой линии связи в IDC в Вене. Обычно данные также передаются оператору станции по отдельному каналу связи.

Станция "Т-фаза" - это трехкомпонентная сейсмическая станция (см. раздел "Сейсмический мониторинг" выше), которая обычно располагается на небольшом острове. Она способна отслеживать взрывы в воде, регистрируя сигналы, которые имеют либо:

  • Доставленный по каналу ГНФАР на остров и преобразованный в сейсмическую энергию на границе океана и острова
  • преобразуется в сейсмическую энергию на границе океанского дна вблизи источника. Данные передаются по спутниковой линии связи в IDC в Вене.

На гидрофонных станциях наблюдались сигналы от ряда источников. К ним относятся, в частности, континентальные и океанические землетрясения, вулканическая активность в срединно-океанической зоне, подводные оползни, киты, шум от судоходства и морские геологоразведочные работы.

Если бы сигнал о ядерном взрыве был зарегистрирован на гидроакустической станции, то наблюдались бы различные характеристики сигнала. Записанный сигнал содержал бы энергию в широкой полосе частот (до 100 Гц) и волнистость в частотном спектре, что указывает на генерацию пузырькового импульса в источнике.

Чтобы узнать больше о нашей работе, получить доступ к нашим последним данным или инструментам оценки опасности, посетитеОбщественная безопасностьстраница.