Ядерные мифы и атомная реальность
Попробуем разобраться хотя бы с частью собрания ядерных мифов и легенд ХХI-го века
17 сентября официально открылась 68-я сессия Генеральной Ассамблеи ООН. Ежегодные общие прения начались во вторник и продлятся до 1 октября. Один из вопросов, стоящих на повестке дня Генассамблеи - очередной раунд переговоров по ядерному разоружению, зашедших в тупик ещё 16 лет назад.
В изрядной степени не самые выгодные для России инициативы легитимизируются представлениями, господствующими в массовом сознании уже семь десятков лет. Наличие ядерного оружия рассматривается как предпосылка для глобальной катастрофы. Между тем, эти представления в значительной мере являют собой гремучую смесь из пропагандистских штампов и откровенных «городских легенд». Вокруг «бомбы» сложилась обширная мифология, имеющая очень отдалённое отношение к реальности.
Попробуем разобраться хотя бы с частью собрания ядерных мифов и легенд ХХI-го века.
Миф 1: Действие ядерного оружия может иметь «геологические» масштабы. Так, мощность известной «Царь-Бомбы» (она же «Кузькина-мать») «уменьшили (до 58-ми мегатонн), чтобы не пробить земную кору до мантии. 100 мегатонн на это вполне хватило бы». Более радикальные варианты добираются до «необратимых тектонических сдвигов» и даже «раскалывания шарика» (т.е. планеты). К реальности, как несложно догадаться, это имеет не просто нулевое отношение - оно стремится в область отрицательных чисел.
Итак, каково «геологическое» действие ядерного оружия в действительности?
Диаметр воронки, образующейся при наземном ядерном взрыве в сухих песчаных и глинистых грунтах (т.е., по сути, максимально возможный - на более плотных грунтах он будет, естественно, меньше), рассчитывается по весьма незатейливой формуле «38 умножить на корень кубический из мощности взрыва в килотоннах». Взрыв мегатонной бомбы создаёт воронку диаметром около 400 м, при этом её глубина в 7−10 раз меньше (40−60 м). Наземный взрыв 58-ми мегатонного боеприпаса, таким образом, образует воронку диаметром около полутора километров и глубиной порядка 150−200 м. Взрыв «Царь-бомбы» был, с некоторыми нюансами, воздушным, и произошёл над скальным грунтом - с соответствующими последствиями для «копательной» эффективности. Иными словами, «пробивание земной коры» и «раскалывание шарика» - это из области рыбацких баек и пробелов в области ликвидации неграмотности.
Миф 2: «Запасов ядерного оружия в России и США хватает на гарантированное 10−20 кратное уничтожение всех форм жизни на Земле». «Ядерного оружия, которое уже есть, хватит на то, чтобы уничтожить жизнь на земле 300 раз подряд». Реальность: пропагандистский фейк.
При воздушном взрыве мощностью в 1 Мт зона полных разрушений (98% погибших) имеет радиус 3,6 км, сильных и средних разрушений - 7,5 км. На расстоянии 10 км гибнет лишь 5% населения (впрочем, 45% получают травмы разной степени тяжести). Иными словами, площадь «катастрофического» поражения при мегатонном ядерном взрыве составляет 176,5 квадратных километра (примерная площадь Кирова, Сочи и Набережных Челнов; для сравнения - площадь Москвы на 2008-й - 1090 квадратных километров). На март 2013-го Россия имела 1480 стратегических боеголовок, США - 1654. Иными словами, Россия и США могут совместными усилиями превратить в зону разрушений вплоть до средних включительно страну размером с Францию, но никак не весь мир.
При более прицельном «огне» США могут даже после разрушения ключевых объектов, обеспечивающих ответный удар (командные пункты, узлы связи, ракетные шахты, аэродромы стратегической авиации
Ядерная атака РФ даже в «оптимистическом» варианте будет намного менее эффективной - население США более чем вдвое многочисленно, гораздо более рассредоточено, Штаты обладают заметно большей «эффективной» (то есть сколько-нибудь освоенной и населённой) территорией, менее затрудняющим выживание уцелевших климатом. Тем не менее, ядерного залпа России с лихвой хватит, чтобы довести противника до центральноафриканского состояния - при условии, что основная часть её ядерного арсенала не будет уничтожена превентивным ударом.
Естественно, все эти расчёты исходят из варианта неожиданной атаки, без возможности предпринять какие-либо меры по снижению ущерба (эвакуация, использование убежищ). В случае их использования потери будут кратно меньше. Иными словами, две ключевые ядерные державы, обладающие подавляющей долей атомного оружия, способны практически стереть с лица Земли друг друга, но не человечество, и, тем более, биосферу. Фактически, для почти полного уничтожения человечества потребуется не менее 100 тыс. боеголовок мегатонного класса.
Впрочем, возможно, человечество убьют косвенные эффекты - ядерная зима и радиоактивное заражение? Начнём с первой.
Миф 3: Обмен ядерными ударами породит глобальное снижение температуры с последующим коллапсом биосферы. Реальность: политически мотивированная фальсификация.
Автором концепции ядерной зимы является Карл Саган, последователями которого оказались два австрийских физика и группа советского физика Александрова. По итогам их трудов появилась следующая картина ядерного апокалипсиса. Обмен ядерными ударами приведёт к массовым лесным пожарам и пожарам в городах. При этом зачастую будет наблюдаться «огненный шторм», в реальности наблюдавшийся при крупных городских пожарах - например, лондонском 1666-го года, Чикагском 1871-го, московском 1812-го. Во время Второй мировой его жертвами стали подвергшиеся бомбардировкам Сталинград, Гамбург, Дрезден, Токио, Хиросима и ещё ряд менее крупных городов.
Суть явления такова. Над зоной крупного пожара значительно нагревается воздух, и начинает подниматься вверх. На его место приходят новые массы воздуха, вполне насыщенные поддерживающим горение кислородом. Возникает эффект «кузнечных мехов» или «дымовой трубы». В итоге пожар продолжается до тех пор, пока не выгорает всё, что может гореть - а при развивающихся в «кузнечном горне» огненного шторма температурах гореть может многое.
По итогам лесных и городских пожаров в стратосферу отправятся миллионы тонн сажи, которая экранирует солнечное излучение - при взрыве 100 мегатонн солнечный поток у поверхности Земли сократится в 20 раз, 10 000 мегатонн - в 40. На несколько месяцев наступит ядерная ночь, фотосинтез прекратится. Глобальные температуры в «десятитысячном» варианте упадут минимум на 15 градусов, в среднем - на 25, в некоторых районах - на 30−50. После первых десяти дней температура начнёт медленно повышаться, но в целом продолжительность ядерной зимы составит не менее 1−1,5 года. Голод и эпидемии растянут время коллапса до 2−2,5 лет.
Впечатляющая картина, не правда ли? Проблема в том, что это фейк. Так, в случае лесных пожаров модель исходит из того, что взрыв мегатонной боеголовки немедленно вызовет пожар на площади 1000 квадратных километров. Между тем, в действительности на расстоянии в 10 км от эпицентра (площадь 314 квадратных километров) уже будут наблюдаться только отдельные очаги. Реальное дымообразование при лесных пожарах в 50−60 раз меньше заявленного в модели. Наконец, основная масса сажи при лесных пожарах не достигает стратосферы, и довольно быстро вымывается из нижних атмосферных слоёв.
Равным образом, огненный шторм в городах требует для своего возникновения весьма специфических условий - равнинной местности и огромной массы легко возгораемых построек (японские города 1945-го года - это дерево и промасленная бумага; Лондон 1666-го - это в основном дерево и оштукатуренное дерево, и то же самое относится к старым немецким городам). Там, где не соблюдалось хотя бы одно из этих условий, огненный шторм не возникал - так, Нагасаки, застроенный в типично японском духе, но расположенный в холмистой местности, так и не стал его жертвой.
В современных городах с их железобетонной и кирпичной застройкой огненный шторм не может возникнуть по чисто техническим причинам. Пылающие как свечи небоскрёбы, нарисованные буйным воображением советских физиков - не более чем фантом. Добавлю, что городские пожары 1944−45, как, очевидно, и более ранние, не приводили к значительному выбросу сажи в стратосферу - дымы поднимались только на 5−6 км (граница стратосферы 10−12 км) и вымывались из атмосферы за несколько дней («чёрный дождь»).
Иными словами, количество экранирующей сажи в стратосфере окажется на порядки меньше, чем заложено в модели. При этом концепция ядерной зимы была уже проверена экспериментально. Перед «Бурей в пустыне» Саган утверждал, что выбросы нефтяной сажи от горящих скважин приведут к достаточно сильному похолоданию в глобальных масштабах - «году без лета» по образцу 1816-го, когда каждую ночь в июне-июле температура падала ниже нуля даже в США. Среднемировые температуры упали на 2,5 градуса, следствием стал глобальный голод. Однако в реальности после войны в Заливе ежедневное выгорание 3 млн. баррелей нефти и до 70 млн. кубометров газа, продолжавшееся около года, оказало на климат очень локальный (в пределах региона) и ограниченный эффект.
Таким образом, ядерная зима невозможна даже в том случае, если ядерные арсеналы снова вырастут до уровня 1980-х. Экзотические варианты в стиле размещения ядерных зарядов в угольных шахтах с целью «сознательного» создания условий для возникновения ядерной зимы тоже неэффективны - поджечь угольный пласт, не обрушив при этом шахту, малореально, и в любом случае задымление окажется «низковысотным». Тем не менее, работы на тему ядерной зимы (с ещё более «оригинальными» моделями) продолжают публиковаться, однако… Последний всплеск интереса к ним странным образом совпал с инициативой Обамы по всеобщему ядерному разоружению.
Второй вариант «косвенного» апокалипсиса - глобальное радиоактивное заражение.
Миф 4: Атомная война приведёт к превращению значительной части планеты в ядерную пустыню, а подвергшаяся ядерным ударам территория будет бесполезна для победителя из-за радиоактивного заражения.
Посмотрим на то, что потенциально должно её создать. Ядерные боеприпасы мощностью в мегатонны и сотни килотонн - водородные (термоядерные). Основная часть их энергии выделяется за счёт реакции синтеза, в ходе которой радионуклиды не возникают. Однако такие боеприпасы всё же содержат делящиеся материалы. В двухфазном термоядерном устройстве собственно ядерная часть выступает только в качестве триггера, запускающего реакцию термоядерного синтеза. В случае с мегатонной боеголовкой - это маломощный плутониевый заряд мощностью в примерно в 1 килотонну.
Для сравнения - плутониевая бомба, упавшая на Нагасаки, имела эквивалент в 21 кт, при этом в ядерном взрыве сгорело лишь 1,2 кг делящегося вещества из 5, остальная плутониевая «грязь» с периодом полураспада в 28 тысяч лет просто рассеялась по окрестностям, внеся дополнительный вклад в радиоактивное заражение. Более распространены, однако, трёхфазные боеприпасы, где зона синтеза, «заряженная» дейтеридом лития, заключена в урановую оболочку, в которой происходит «грязная» реакция деления, усиливающая взрыв. Она может быть сделана даже из непригодного для обычных ядерных боеприпасов урана-238.
Однако из-за весовых ограничений в современных стратегических боеприпасах предпочитают использовать ограниченное количество более эффективного урана-235. Тем не менее, даже в этом случае количество радионуклидов, выделившихся при воздушном взрыве мегатонного боеприпаса, превысит уровень Нагасаки не в 50, как следовало бы, исходя из мощности, а в 10 раз.
При этом из-за преобладания короткоживущих изотопов интенсивность радиоактивного излучения быстро падает - снижаясь через 7 часов в 10 раз, 49 часов - в 100, 343 часа - в 1000 раз. Далее, отнюдь нет необходимости ждать, пока радиоактивность снизится до пресловутых 15−20 микрорентген в час - люди без каких-либо последствий столетиями живут на территориях, где естественный фон превышает стандарты в сотни раз. Так, во Франции фон местами составляет до 200 мкр/ч, в Индии (штаты Керала и Тамилнад) - до 320 мкр/ч, в Бразилии на пляжах штатов Рио-де-Жанейро и Эспириту-Санту фон колеблется от 100 до 1000 мкр/ч (на пляжах курортного города Гуарапари - 2000 мкр/ч). В курортном иранском Рамсаре средний фон составляет 3000, а максимальный - 5000 мкр/ч, при этом его основным источником является радон - что предполагает массированное поступление этого радиоактивного газа в организм.
В итоге, например, панические прогнозы, раздававшиеся после хиросимской бомбардировки («растительность сможет появиться только через 75 лет, а через 60−90 - сможет жить человек»), скажем так мягко, не оправдались. Выжившее население не эвакуировалось, однако не вымерло полностью и не мутировало. Между 1945-м и 1970-м среди переживших бомбардировку количество лейкемий превысило норму менее чем в два раза (250 случаев против 170 в контрольной группе).
Заглянем на Семипалатинский полигон. Всего на нём было произведено 26 наземных (наиболее грязных) и 91 воздушный ядерный взрыв. Взрывы в большинстве своём тоже были крайне «грязными» - особенно отличилась первая советская ядерная бомба (знаменитая и крайне неудачно спроектированная сахаровская «слойка»), в которой из 400 килотонн общей мощности на реакцию синтеза пришлось не более 20%. Впечатляющие выбросы обеспечил и «мирный» ядерный взрыв, с помощью которого было создано озеро Чаган. Как выглядит результат?
На месте взрыва пресловутой слойки - заросшая абсолютно нормальной травой воронка. Не менее банально, несмотря на витающую вокруг пелену истерических слухов, выглядит и ядерное озеро Чаган. В российской и казахской прессе можно встретить пассажи вроде этого. «Любопытно, что вода в „атомном“ озере чистая, и там даже водится рыба. Однако края водоема „фонят“ настолько сильно, что их уровень излучения фактически приравнивается к радиоактивным отходам. В этом месте дозиметр показывает 1 микрозиверт в час, что в 114 раз больше нормы». На приложенной к статье фотографии дозиметра фигурируют при этом 0,2 микрозиверта и 0,02 миллирентгена - то есть 200 мкр/ч.
Как было показано выше, по сравнению с Рамсаром, Кералой и бразильскими пляжами - это несколько бледный результат. Не меньший ужас у общественности вызывают и особо крупные сазаны, водящиеся в Чагане - однако увеличение размеров живности в данном случае объясняется вполне естественными причинами. Впрочем, это не мешает феерическим публикациям с рассказами об охотящихся на купальщиков озёрных монстрах и рассказам «очевидцев» о «кузнечиках размером с сигаретную пачку».
Примерно то же самое можно было наблюдать и на атолле Бикини, где американцы взорвали 15-ти мегатонный боеприпас (впрочем, «чистый» однофазный). «Спустя четыре года после испытаний водородной бомбы на атолле Бикини, ученые, исследовавшие полуторакилометровый кратер, образовавшийся после взрыва, обнаружили под водой совершенно не то, что предполагали увидеть: вместо безжизненного пространства в кратере цвели большие кораллы высотой 1 м и диаметром ствола около 30 см, плавало множество рыбы - подводная экосистема оказалась полностью восстановленной». Иными словами, перспектива жизни в радиоактивной пустыне с отравленной на многие годы почвой и водой человечеству не грозит даже в худшем случае.
В целом же однократное уничтожение человечества и тем более всех форм жизни на Земле с помощью ядерного оружия технически невозможно. При этом одинаково опасными являются и представления о «достаточности» нескольких ядерных зарядов для нанесения противнику неприемлемого ущерба, и миф о «бесполезности» для агрессора подвергшейся ядерной атаке территории, и легенда о невозможности ядерной войны как таковой из-за неизбежности глобальной катастрофы даже в том случае, если ответный ядерный удар окажется слабым. Победа над не располагающим ядерным паритетом и достаточным количеством ядерного оружия противником возможна - без глобальной катастрофы и с существенной выгодой.