Особенности химического состава водных стоков на эпицентре мирного подземного ядерного взрыва «Кристалл» (Якутия), свидетельствующие об аварийности взрыва

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью оценки геоэкологического состояния объектов мирных подземных ядерных взрывов, проведенных вблизи городов и в горнодобывающих районах, где идет эксплуатация недр, из-за рисков распространения радионуклидов. Цель: выявить процессы и взаимосвязи в геотехногенной системе «полость подземного ядерного взрыва - вмещающая геологическая среда - поверхностные экосистемы» путем изучения химического состава водных стоков на эпицентре взрыва. Объект. Для исследования выбран взрыв «Кристалл», проведенный в 1974 г. в мерзлых породах на глубине 98 м, в результате которого на эпицентре возник навал с провалившейся центральной частью и был вытолкнут фрагмент обсадной колонны боевой скважины длиной 12 м. Методы: полевые радиометрические измерения, жидкостно-сцинтилляционная спектрометрия, капиллярный зонный электрофорез, титриметрия, атомно-эмиссионная спектрометрия с микроволновой плазмой, масс-спектрометрический метод с индуктивно-связанной плазмой. Результаты химического анализа водных проб, отобранных на эпицентре подземного ядерного взрыва «Кристалл» и его окрестностях в 2019-2021 гг., соответствуют требованиям количественного анализа. Результаты. На эпицентре подземного ядерного взрыва «Кристалл» основным поставщиком воды, по-видимому, является атмосферная влага, конденсирующая в глыбовощебнистой насыпи вследствие свободной конвекции воздуха. Сделан вывод, что выщелачивание известняков и доломитов, слагающих насыпь, и погребенных под насыпью техногенных материалов, вытолкнутых из боевой скважины при взрыве, а также вероятный выход газово-рассольно-водных флюидов по открытому стволу боевой скважины приводят к формированию смешанных по составу хлорид-гидрокарбонат-сульфатных магний-кальциевых солоноватых ультра-жестких водных стоков с тритием, Br, Sr, Li, I, K, Na. Допускается, что Li мог быть компонентом ядерного взрывного устройства

Relevance. The necessity to assess current geo-ecological situation of peaceful underground nuclear explosions sites near cities and mining deposits by the risks of radionuclides entering the human environment. Aim. To reveal processes and interconnections in geotechnogenic system "underground nuclear explosion cavity - host geological environment - surface ecosystems" by analyzing chemical composition of water runoffs at the explosion epicenter. Object. The research focuses on the peaceful underground nuclear explosion "Crystal" site, carried out in 1974 in the frozen rocks at the depth of 98 m. It resulted in an upthrust dome with a collapsed central part at the epicenter and the ejection of a 12-meter-long fragment of the casing column from the emplacement hole. Methods. Field radiometry, liquid scintillation spectrometry, capillary zoned electrophoresis, titration, atomic emission spectrometry with microwave plasma, mass spectrometry with inductively coupled plasma. The results of chemical analyses of surface water, sampled at the "Crystal" epicenter and its adjacent area in 2019- 2021, meet the requirements for quantitative analysis. Results. Due to probably free air convection in the artificial cover, condensation of atmospheric moisture in the cover is main factor of water provision at the epicenter. Leaching of the limestone and dolomite material of the artificial cover, the technogenic materials of the emplacement hole, pushed onto surface, and underground gas-brine-water fluids, most probably rising along the open emplacement hole, lead to formation of mixing chloride-bicarbonate-sulfate magnezium-calcium brackish ultra-hard waters with 3H, Br, Sr, Li, I, K, Na at the "Crystal" epicenter. It is admitted that Li+ could be a component of the nuclear explosive device