Проблемы атомных станций в свете водородной дегазации Земли

Ларин В.Н., Ларин Н.В.

Главным следствием концепции «Изначально гидридной Земли» является дегазация водорода из внутренних зон планеты. До недавнего времени это явление не было известно по следующим причинам. Во-первых, в рамках традиционных представлений о Земле, этого не должно быть в принципе. А кто будет искать то, чего не должно быть? Поэтому и не искали. Во-вторых, водород очень сложно отобрать в какую-нибудь емкость, чтобы затем доставить в лабораторию.

Однако в начале 2000-ных годов появились водородные газоанализаторы, которые позволяли  определять содержание водорода в подпочвенном воздухе непосредственно на месте (в полевых условиях). Мы приобрели эти приборы в 2006 году, отработали методику и стали изучать структуры, привязанные к выходам водорода, в различных регионах планеты.

К настоящему времени нами установлено:

1. Дегазация глубинного водорода на Русской платформе проявлена практически повсеместно.

2. В зонах интенсивной инфильтрации водорода на поверхности образуются структуры трех типов:

• провальные карстовые воронки,

• прорывные воронки типа Сасовских (Сасово – город в Рязанской обл.),

• кольцевые структуры проседания, диаметры которых варьируют от 100м до 3-х км.

В процессе работ пришло понимание, что многие явления, связанные с дегазацией водорода, могут иметь крайне  негативные последствия для атомных электростанций. В 2012 году (конец августа – начало сентября)  мы провели исследования в районе Калининской АЭС с тем, чтобы определить  ситуацию на конкретном объекте.

Калининская атомная электростанция (КАЭС) расположена на севере Тверской области в 120 км от города Тверь. Это ближайшая АЭС к Москве, расстояние по прямой - 260 км. Площадка АЭС находится на берегу озера Удомля. Общая площадь, занимаемая КАЭС, составляет 287,37 га.  Станция состоит из четырёх энергоблоков, с реакторами типа ВВЭР-1000, электрической мощностью1000 МВт, которые были введены в эксплуатацию в 1984, 1986, 2004 и 2011 годах. В перспективе предполагается строительство ещё 4-х реакторов в 4-х километрах на В-СВ от существующей АЭС.

Ниже, на космических снимках показан район работ (фиг. 1)  и места определений содержания водорода в подпочвенном воздухе в окрестностях АЭС (фиг. 2,3,4).

 

Итак, водород в районе идёт. Но как соотносятся полученные цифры с реальной ситуацией, насколько они представительны? Эта проблема постоянно интересовала нас, и сейчас (после 7-ми лет исследований) мы можем определенно сказать следующее:

1. С углублением на несколько метров содержания вырастут в 2 или 3раза.

2. Измерения в Удомле проводились осенью, но если их повторить (в тех же местах) в конце мая следующего года, то концентрации будут на порядок выше, а к осени снова опустятся вниз. Это характерно для регионов с длинными морозными зимами.

3. Там, где концентрации совсем низкие (точки 7, 8, 13 на фиг.2), ситуация может быть двоякая. Водорода действительно может быть очень мало, если вы оказались за пределами водородной «струи». Но если щуп попадает в зону трещиноватости, сообщающуюся с атмосферой, то нулевые значения получаются и на площади выхода водородного «потока» (место «нуля» в нашей методике соответствует содержанию водорода в атмосфере).

4. Кроме того, при нашем способе отбора пробы мы не можем полностью исключить подмес атмосферного воздуха. Поэтому реальные концентрации водорода в подпочвенном воздухе в момент замера примерно в 2 раза выше содержаний, показанных нашими приборами.

 

Гидрогеологическая обстановка в районе Калининской АЭС

(с точки зрения персонала станции)

Персонал станции уверен - карстовые провалы реакторам не грозят. Эта уверенность базируется на двух положениях - тезисах:

Тезис первый.

Традиционно принято думать, что на древних платформах (где уже давно нет никакой эндогенной активности)  карст в карбонатных толщах образуется в связи с просачиванием поверхностных вод по зонам трещиноватости, т.е. его образование обусловлено экзогенными причинами. Поверхностные воды (дождевые и снеговые) - воды холодные и по сути - дистиллированные, поэтому у них очень мала способность к растворению карбонатов. Отсюда считается, что образование карста – явление «неспешное», растянутое на геологическое время. И если исследования перед строительством АЭС показали отсутствие карстовых полостей под территорией станции, то можно полагать, что на весь срок ее эксплуатации безопасность в этом плане гарантирована. Так учили нас и учат до сих пор студентов - будущих геологов. Персонал станции придерживается этой традиционной точки зрения.

Тезис второй.

Весь район, где расположена станция, покрыт вязкими моренными глинами, мощность которых варьирует в пределах 5-25 метров. Эти глины препятствуют проникновению метеорных вод в нижележащие карбонатные толщи.   Кроме того, в карбонатных породах каменноугольного возраста бурение выявило несколько глинистых горизонтов, и гидрогеологи КАЭС также считают эти слои эффективными водоупорами. Соответственно, под атомными реакторами активной циркуляции воды не должно быть, и посему возможность образования карстовых провалов исключается.

Обсудим правомерность этих положений.

Относительно «тезиса первого» следует отметить, что в свете существования эндогенных водородных  потоков причина и динамика образования карстовых полостей представляются совершенно иными. В верхних горизонтах земной коры присутствует кислород, захороненный в микропорах и трещинах пород, а также много кислорода, слабо связанного химически (к примеру, в гидроксилсодержащих окислах железа типа гётита – FeO(OH) и др.). Водород (в буквальном смысле – рождающий воду) обязательно будет реагировать с этим кислородом с образованием воды, которая за счет геотермического градиента обязана быть теплой. К тому же глубинные флюидные потоки никогда не бывают чисто водородными. Как правило, они несут примеси других летучих элементов, в числе которых присутствуют S, Cl и F. Соответственно, образованная вода будет подкислена разнообразными кислотами.

Теплая ювенильная вода, подкисленная разнообразными кислотами, весьма охотно реагирует с карбонатами. В данной связи карст следует считать эндогенным явлением, и более того, его образование может быть быстрым («быстрым» - в рамках продолжительности человеческой жизни, а не геологического времени).

Таким образом, водородные струи  продуцируют воду (тёплую и химически агрессивную), и эта вода, прежде всего, будет размывать породы, находящиеся в напряженном состоянии, т.е. будет размывать породы под фундаментами капитальных (тяжеловесных) строений. И не нужно ссылаться на сталинские высотки, которые стоят уже более полувека. Во-первых, их строили иначе (1); а во-вторых, истечение водорода (с поверхности Земли), по всей видимости, начало проявляться сравнительно недавно  и со временем только усиливается (2).

(1) У массивных «сталинских высоток» не обнаружено никакого проседания за все время стояния. Секрет в том, что строители заранее рассчитывали - сколько будет весить здание с его фундаментом и затем из котлована вынимали такой же вес грунта. В результате под высотками нет никакого избыточного давления, поэтому нет и просадки (они как бы «плавают»).

(2) У нас есть данные, свидетельствующие о начале нынешнего цикла дегазации примерно 120-130 лет назад. Частично об этом можно посмотреть на нашем сайте http://hydrogen-future.com

Интернет и средства массовой информации буквально завалены сообщениями о внезапных провалах и воронках, которые с пугающей частотой стали появляться на всех континентах в последнее время.

Вот одно из них от 28 февраля 2012(http://finalnews.ru/provali-zemli/blog.html):

В центральной провинции Китая Хунань за этот год появилось 693 карстовых провала большой величины, и число их постоянно растет. Согласно данным Управления земельных ресурсов города Ияна, с января по 24 февраля этого года (т.е. за 2 неполных месяца) обнаружено 693 провала в земле, из них 537 — на сельхозугодиях, 150 — в руслах рек и горных ручьев, 6 — в водоемах. 167 домов были повреждены, пострадали более 1200 человек.

По рассказам одного из жителей поселка Юэцзяцяо, такие явления, как провалы в земле, происходят уже много лет, но в этом году все намного серьезнее. Провалов изо дня в день становится все больше, и их размер тоже увеличивается. Народ боится, что дома могут рухнуть в любое время, так как из-за просадки грунта уже более 200 домов дали трещины. Некоторые семьи были вынуждены переселиться в горы.

Раньше такого вроде бы не было. По всей вероятности, ближайшее будущее грозит нам большими неприятностями со стороны «быстрого карста». И атомные реакторы никак не застрахованы от этого. И не надо надеяться на то, что Земля большая и на ней много чего происходит, и мол, вовсе необязательно ожидать подобное в районе Удомли. Дорогие земляки, после полевых работ на трех континентах и внимательного изучения всей планеты по космическим снимкам мы уверенно заявляем – водородная дегазация Земли - явление глобальное.  И если в районе, где имеются в разрезе мощные толщи карбонатных пород, мы обнаруживаем водород в подпочвенном воздухе, то образование «быстрого карста» становится весьма вероятным.

Факты против «второго тезиса».

За озером Удомля в 2,5 километрах к С-З от градирен станции  нами обследовалась свежая яма глубиной 3,5 м – выемка под опору ЛЭП (ищи «яма» на фиг. 3).

 

Фиг. 5. В стенках выемки в вязких глинах можно видеть многочисленные прожилки, выполненные голубовато-серой минеральной массой, в составе которой преобладают карбонаты и (по-видимому) цеолиты.

Эти прожилки пронизывают глину по всему объему и наблюдаются на всех стенках выемки. Минеральная масса очень мелкозернистая и повсеместно содержит многочисленные поры и канальцы. По оси прожилков можно увидеть щели и поэтому куски вязкой глины легко разбираются руками на «остроугольную щебенку». В нижней части снимка и на отвалах видны остроугольные обломки глины.  Вне прожилков также встречаются канальцы с дырками круглого сечения (диаметром 3-5 мм), стенки которых выполнены той же голубовато-серой минеральной массой.

 

Фиг. 6. Здесь фото центральной части предыдущего снимка (длина пачки сигарет – 10 см). Голубовато-серые поверхности это карбонат-цеолитовые прожилки, по которым глина отслаивается от стенки, как по трещинам. И это не трещины усыхания, поскольку выемка при нашем осмотре была совсем свежей и еще нисколько не просохла. Внизу снимка видны следы от ковша экскаватора, по ним можно видеть, что глина влажная и вязкая (там, где нет прожилков). На предыдущем снимке видно, что глина и на поверхности такая же влажная и вязкая.

Вопрос – что это такое? Совершенно очевидно, что образование прожилков и канальцев в глине – это процесс наложенный. Прожилки явно «затухают», подходя к дневной поверхности, следовательно, этот процесс – эндогенный. Глины молодые, им около 10 тыс. лет. Соответственно процесс образования прожилков ещё моложе, с геологической точки зрения он современный. И если сейчас мы видим (измеряем) выходы эндогенного водорода на данной территории (и в этой яме – 1500 ppm), то естественно считать, что карбонат-цеолитовые прожилки - это результат воздействия на глины водорода и минерализованной воды, образованной им. Низкотемпературные гидротермальные процессы – явление широко распространенное. Но чтобы это происходило в настоящее время и практически на поверхности древней платформы – явилось для нас неожиданностью.

Нам было важно узнать - как широко проявлено это явление, и мы стали высматривать другие отвалы от земляных работ.  Примерно в километре к юго-востоку от реактора №1 (самого южного) была  обнаружена траншея, прорытая для ремонта трубопровода. Длина выемки около 25-ти метров, глубина – 3 метра. И по всей длине этой траншеи её стенки (и отвалы) были украшены серо-голубыми прожилками. К сожалению, кроме этих двух объектов никаких траншей и выемок больше нам не встретилось.

Обнаружив такое явление в глинах практически на поверхности, можно с уверенностью сказать, что с увеличением глубины (в интервале до 1,5 км), где температура и давление повышаются, и становится больше водорода, процессы гидротермальной переработки глин (с наведением в них зон проницаемости) должны идти более эффективно. Но если глины становятся ломкими и «щелястыми» - т.е. проницаемыми, то о какой эффективности глинистых водоупоров можно говорить?

 

Любопытное наблюдение.

Наши работы с водородными газоанализаторами постоянно показывали, что выходы водорода в тектонически спокойных регионах чаще всего создают на поверхности кольцевые или овальные структуры проседания. Они могут быть как совсем молодыми (менее 100 лет) так и более зрелыми.

 

Фиг.7. Пример молодых структур проседания в Липецкой области, образованных на выходах водородных «струй». Появление таких структур сопровождается отбеливанием  чернозёмов и гибелью лесозащитных полос. Последнее (гибель полос) явно свидетельствует о совсем недавнем заложении этих структур. Проседание в центрах колец не более 3-5 метров. Диаметр кольца в левой верхней части снимка 600 метров.

В районе Удомли зрелые структуры проседания  проявлены очень эффектно (см. фиг. 8).

 

Фиг. 8. Зрелые структуры проседания в 12-ти км на В-ЮВ от КАЭС. Масштабная линейка – 1км (внизу слева). Такие же структуры есть к западу от Удомли на расстоянии 6 и 10 км.  Подобные объекты мы детально исследовали в других регионах Русской платформы, Забайкалья и Восточного побережья США(последнее совместно с IFPEN, Франция) и установили, что их образование связано с выходами водородных потоков.

Вместе с тем, в районе Удомли  мы не обнаружили «молодых структур проседания», хотя выходов водорода (согласно измерениям) имеется достаточно. Более того, мы заметили, что концентрации водорода повышаются на положительных формах рельефа, которые в плане иногда имеют форму овалов. Центральные части этих овалов, как правило, – «лысые» (без кустов и деревьев) и  приподняты (относительно краев) совсем немного, на 3-4-5 метров. И нам было совершенно непонятно – каким образом сформировались такие овалы, и как это связано с водородом. В тектонически спокойных регионах рельеф создает эрозия, но никаких признаков эрозии мы не видели. Полагать, что глина приобрела такой рельеф в процессе отложения – это, мягко говоря, уж совсем маловероятно.  Оставалось думать, что овалы образовались в результате «выпучивания». Но каким образом это произошло?  Дождевые воды не проникают в плотные глины, они просто скатываются с приподнятых овалов. Понимание пришло сразу, как только мы увидели стенки выемки под опору ЛЭП. Оказывается, местами плотная моренная глина вся «щелястая» от карбонат-цеолитовых прожилков. Вода по этим щелям проникает в моренную глину, она намокает, набухает и поверхность вспучивается. При этом вода может быть как поверхностная, так и ювенильная (рожденная эндогенным водородом).

К сожалению «яма – выемка» встретилась нам во время нашего последнего посещения Удомли. Случись это раньше, мы бы организовали вскрышные работы, или копали бы сами, лопатами. Да и копать, по всей видимости, пришлось бы не глубоко. Об этом косвенно свидетельствует  следующее наблюдение. Содержание  водорода мы определяем в подпочвенном воздухе и отбираем его из скважины глубиной 120 см. Скважину пробиваем стальным штырём, забивая его кувалдой. Для этого в плотных вязких глинах требуется сделать не менее 50 ударов. Но в некоторых случаях штырь как бы проваливался и уходил на всю длину за 5-7 ударов кувалды с характерным звуком – как будто бы сталь скребла по какому-то шершавому материалу, примерно как по рыхлой сухой и мелкой щебенке. Однако мы не видели  никаких признаков свалок строительного мусора. Поначалу мы полагали, что может быть местами морена представлена чем-то типа плохо окатанного гравия. Но при этом с поверхности почвы никаких гравийных частиц не наблюдалось, и это нам не давало покоя. После обнаружения карбонат-цеолитовых прожилков в глинах мы полагаем, что в некоторых местах они доходят почти до поверхности и забиваемый штырь просто проваливался в них, поскольку попадал, по сути, в щели с шершавыми стенками. Содержание водорода в таких «щелястых» местах очень низкое – первые ppm или нулевое, как в атмосфере.

(При диффузии в газовой среде при комнатной температуре молекулы азота и кислорода проходят  в секунду ≈ 20 см, тогда как водород – 3 метра, т.е. его концентрации очень быстро растекаются в атмосфере).

Очень важно выяснить масштабы этого процесса и характер его проявления. По мнению специалистов - грунтоведов глины при разбухании могут создавать давление до 50 тонн на квадратный метр. Строители хорошо знают, чем может грозить разбухание глин (особенно если они монтмориллонитовые, как в районе Удомли), и обычно предусматривают надежные системы водоотводов от фундаментов зданий и сооружений, построенных на глинистых толщах. Однако все это нацелено на отвод поверхностных вод.   Но с водородом (рождающим воду) вода может поступать снизу. И поскольку истечение водорода имеет струйный характер (см. фиг 5), то именно в зоне выхода струи и будет происходить увлажнение глин и разбухание. В результате рельеф начинает «вспухать овалами», и если через это место, к примеру, проложен трубопровод, то его, скорее всего, порвёт.

 

О событиях в городе Сасово Рязанской области

В ночь с 11 на 12 апреля 1991 года, около часа – тридцати:

• начала трястись земля, что сопровождалось нарастающим подземным гулом,

• затряслись дома и строения, закачались стены,

• затем произошел мощный взрыв,

• после этого подземный гул стал стихать и все успокоилось,

• за несколько часов до землетрясения и взрыва в этом месте стали летать светящиеся шары и периодически появлялись необычные столбы света  (многочисленные свидетельства).

Поутру, после ночного кошмара выяснилось: жертв нет, но город сильно пострадал – во множестве домов были вырваны окна и двери … (в интернете можно найти полную картину происшедшего). В 700 метрах от черты города в пойме реки Цна была обнаружена свежая воронка диаметром 28 метров и глубиной 3 метра, из которой было изъято более 1500 м3 грунта (примерно 3300 тонн) и разбросано в разные стороны на сотни метров. И тут начались многочисленные «почему?», которые так и остались без разумного объяснения.

По оценке специалистов мощность взрыва была не менее 30 тонн тротила. Но почему тогда воронка такая маленькая. И почему в центре воронки оказался холмик идеальной округлой формы? По мнению взрывников - такую воронку детонационным взрывом не сделаешь. И почему ближайшие к воронке строения нисколько не пострадали, а наиболее пострадавшая зона оказалась за километр с лишним от воронки? Более того, почему-то трава и кусты в непосредственной близости от воронки также нисколько не пострадали ни от ударной волны, ни от высокой температуры. И почему во многих случаях окна и двери у домов вырывало наружу? И почему после ночных событий большая часть города оказалась забрызгана нефтью? Ближайшие сейсмостанции зафиксировали «сейсмическое событие», определив его как «локальное землетрясение». Но по какой причине это случилось в регионе, где уже многие сотни миллионов лет нет никакой тектономагматической активности?

Все эти «почему?» (мы перечислили только часть их них) поставили в тупик всех специалистов, съехавшихся для выяснения причины произошедшего.

По нашему мнению, событие в Сасосо связано с водородной дегазацией Земли. Нашу версию можно найти по адресу: http://hydrogen-future.com/page-id-6.html. Здесь для связности изложения отметим лишь некоторые моменты. Подкисленная и теплая вода (особенно если она хорошо подкислена) в карбонатных толщах обязательно будет сильно минерализованной из-за своей химической агрессивности. Ближе к поверхности, т.е. в  условиях более низких температур и давлений, набранная на глубине минерализованность сбрасывается в виде разнообразных гидротермалитов. В результате верхняя часть водородопровода закрывается колпаком из плотных минеральных новообразований, под которым начинает расти давление газа. И когда оно превышает некий уровень (предел прочности на разрыв или скол?) - происходит прорыв струи газа на поверхность.

По нашему мнению, именно от этого на поверхности образовалась воронка, только в нашем случае она не «взрывная», а «прорывная» или будет лучше сказать – «продувная». Поэтому трава и кусты рядом с воронкой не несут следов воздействия взрыва. И поэтому же в центре воронки оказался аккуратный округлый купол, который почти всегда образуется в экспериментах, если слой рыхлого грунта продувать снизу струей газа.

Сам взрыв был в атмосфере, где водород смешался с кислородом воздуха, и образовалось облако гремучего газа. И этот взрыв мог быть только объемно-вакуумным, что естественным образом объясняет, почему во многих случаях окна и двери у домов и строений вырывало наружу.

Итак, мы предполагаем образование своеобразного «колпака» из гидротермалитов, под которым сформировался своеобразный «котел». В этом котле стал собираться водород, который спровоцировал рост давления. Но если заращивание трещин гидротермальной минерализацией - явление знакомое даже для обывателя, то рост давления не так понятен и требует объяснения. Оказывается пузырьки газов, всплывающие с глубины в плохо сжимаемой жидкости, приводят к увеличению давления в системе, заполненной этой жидкостью. Причина этого в следующем: если жидкость (вода, в нашем случае) плохо сжимаема, то пузырьки газа не будут расширяться при всплытии с глубины, т.е. они сохраняют свой объем и соответственно сохраняется давление газа внутри пузырька. Но они всплывают с глубины, где давления высокие, и получается - пузырьки газов переносят вверх эти высокие давления в своем объеме. В результате, давление в системе, заполненной плохо сжимаемой жидкостью, повышается. О таком естественном механизме повышения давления в природных объектах первым догадался (и затем подтвердил лабораторными экспериментами) вулканолог - Генрих Штейнберг, а Ларин-старший сподобился быть первым, кому он поведал об этом.

Разумеется, взорвался не весь извергнутый водород, преобладающая его часть просто рассеялась. Допустим, взорвалась лишь десятая часть, и при этом выделилась энергия, равная взрыву 30 тонн тротила. Тогда общее количество водорода, который скопился в котле под колпаком, было порядка 10,5 тонн. Интересны результаты расчета возможных размеров котла высокого давления при следующих допущениях. Поместим котел в толщу известняков карбона на глубину 300 метров, где литостатическое давление 75 бар. Сам котел – это некий объем, в котором лишь 7% пористости в виде сообщающихся каверн (явление обычное для карбонатных толщ Русской платформы). Сообщающиеся пустоты заполнены водородом, давление которого перед разгерметизацией достигло 50 атм. Тогда объем котла уместится под колпаком, имеющим форму абажура, диаметр которого 70 метров, а высота – 35м. Таким образом, котел мог быть миниатюрным в геологических масштабах, но внутренняя энергия в этом котле (10,5 тонн водорода под давлением 50 атм.) составляла порядка 2•10¹⁰Дж. Этих джоулей достаточно, чтобы 3300 тонн изъятого из воронки грунта поднять на высоту более 600 метров. В тротиловом эквиваленте это будет около 5 тонн TNT.

Итак, мы предполагаем – причина Сасовских явлений связана с разгерметизацией «котла высокого давления», которая произошла на глубине, где литостатическое давление препятствовало взрывному высвобождению накопленной энергии. Скорее всего, над верхней поверхностью котла нашлось «слабое место», по которому образовалась (и стала развиваться вверх) зона трещин скалывания (предел прочности пород при скалывании в 6-12 раз меньше прочности при сжатии). По мере развития этой зоны она расширялась, дошла до поверхности, и через нее произошло извержение накопленного газа. В результате такого извержения (по сути - продувки) образовалась воронка. И, по всей видимости, в газовом выбросе помимо водорода присутствовали существенные примеси метана, нефти и воды, в составе которых водород является преобладающим элементом (по числу атомов).

Очевидно, процесс этот был весьма динамичным, сопровождался энергичным дроблением пород и поэтому воспринимался окрестными жителями как землетрясение с сильным подземным гулом (все-таки надо было проломить трехсотметровую толщу пород). Разумеется, это землетрясение было локальным, и для него не нужно ни активной тектоники, ни вулканических процессов, а нужна только дегазация глубинного водорода в регионе со спокойной тектоникой (по-видимому, в зоне активных движений и деформаций трудно построить герметичную ловушку для пузырьков водорода).

Процесс образования Сасовской воронки можно образно уподобить «выстрелу» из гигантского пневматического ружья. Спуская курок у пневматики, Вы открываете выход сжатому газу из цилиндра высокого давления. Нечто подобное произошло и в Сасово, только «ружьё» было большим и после выстрела, воспринятого как землетрясение, несколько тысяч тонн грунта оказались в атмосфере.

Наша цель заключается в том, чтобы убедить специалистов-атомщиков не отбрасывать явление в Сасово при рассмотрении возможных катастроф, потенциально угрожающих атомным реакторам. Но для этого нам, прежде всего, следует показать, что Сасовское событие 1991 года не такая уж редкость. По этому поводу следует напомнить, что на следующий 1992 год в ночь с 6 на 7 июля примерно в 4,5 км на СЗ от города Сасово, на кукурузном поле появилась новая воронка, идеально круглая с крутыми стенками (диаметр -11,5 м, глубина- 3,5 м). По краям – небольшой насыпной валик, вокруг (по свидетельствам очевидцев) в радиусе 150-200 метров валялись куски и глыбы выброшенного грунта. И опять же в непосредственной близости от воронки (в полутора метрах) на нежной кукурузе не было никаких повреждений. Взрыва вроде бы никто не слышал и если так, то водород при выбросе взрывается, видимо, не всегда. Весной 1999 года в Курской области образовалось не менее 8 прорывных воронок. Некоторые из них проявились при свидетелях, которых это явление сильно впечатлило (см. в интернете «Фатежские воронки»).

В свете сказанного можно предположить, что такой же «выстрел» из земных недр был произведен по реактору 4-го блока Чернобыля, где, как утверждают сейсмологи, также произошло локальное землетрясение за 10-16 секунд до взрыва. По аналогии с Сасово в этом «выстреле» могло быть достаточно энергии для разрушения реактора 4-го блока, а водород (в виде гремучего газа) мог обеспечить «верхний взрыв» в реакторном зале.

 

О разрушающем воздействии водорода на стальные и бетонные конструкции

Металловедам и технологам давно известно такое неприятное явление, как водородное охрупчивание металлов. Если брусок безуглеродистого железа (оно мягкое и ковкое) подержать 2 недели в водороде, то затем его можно будет истолочь молотком в пыль, как стекло. То же самое происходит и с высокопрочной сталью.

В грунте под АЭС концентрация водорода в газовой фазе, скорее всего, варьирует в пределах 0,1-1% (1%=10000ppm).  Это сравнительно небольшое содержание. Равновесная концентрация водорода в металле (согласно правилу Сивертса) устанавливается пропорционально квадратному корню из парциального давления водорода. Соответственно этой зависимости и малым концентрациям водорода в подпочвенном воздухе, металл, казалось бы, не должен существенно насыщаться водородом. Но это справедливо только в том случае, если в конструкции нет узлов напряженного состояния (и неважно какого – сжатия или растяжения). Однако в любой конструкции такие узлы обязательны, тем более в арматуре из предварительно напряженного бетона. У водорода феноменально высокая скорость диффузии в металлах. И входя в объем металла даже в малых количествах, он почему-то начинает собираться (концентрироваться!) в узлах напряженного состояния конструкции, что вызывает «язвенную» коррозию и охрупчивание этих локальных зон.

Металловедам про это явление известно уже много десятилетий, а в последние годы об этом же стали все чаще говорить специалисты, связанные со строительными делами.

«… в случае напрягаемой арматуры превалирующей является «язвенная» коррозия, идущая с большой интенсивностью на локальных участках, в которых  концентрируются напряжения. На концах микротрещин «язв» при такой коррозии происходит водородное охрупчивание стали и это вызывает коррозионное растрескивание, тем более опасное, что внешне бетонное изделие не имеет трещин и сколов, характерных для общей коррозии арматуры в бетоне. Растрескивание арматуры может вызвать разрушение плит перекрытий, перемычек, стеновых панелей, причем буквально мгновенное и чрезвычайно опасное для жизни людей, находящихся в здании/сооружении». Из статьи в интернете: «Коррозия арматуры в предварительно напряженных конструкциях».

 

Катодная защита и электролитическое насыщение металлов водородом.

На Калининской АЭС для предупреждения ржавления подземных конструкций поставлена катодная защита. Это означает создание цепи постоянного тока, где все металлические конструкции (контактирующие с влажным грунтом)  подключены на «минус», а вокруг заземлены «плюсовые аноды». Если разность потенциалов поддерживается (согласно инструкции) на должном уровне, то плотность токов в цепи измеряется  миллиамперами на кв.см.

Прописанные правила предупреждают: «Использование катодной защиты сопряжено с опасностью так называемой перезащиты. В этом случае вследствие слишком сильного смещения электродного потенциала защищаемой конструкции в отрицательную сторону может резко возрасти скорость выделения водорода. Результатом этого является водородное охрупчивание или коррозионное растрескивание материалов и разрушение защитных покрытий». http://www.tehnoinfa.ru/korroziya/109.html

Можно быть уверенным, что люди, ответственные за катодную защиту, четко выдерживают нужную величину электродного потенциала. Но правила и нормы в инструкциях прописаны без учета водородной дегазации Земли. Однако она есть!  И если мы обнаружили водород в грунтах Удомли, то, стало быть, ситуация с коррозией и охрупчиванием такая же, как и в случаях «перезащиты».

Более того, сотрудники АЭС неоднократно говорили нам, что грунтовые воды в районе станции – «кислые». В данной связи следует вспомнить про электролитическое насыщение металлов водородом. Этим методом пользуются, когда металл нужно насытить водородом без использования газовой фазы высокого давления. И этот метод чрезвычайно прост. В пластиковый или стеклянный сосуд наливается вода, в нее добавляется несколько капель кислоты (чтобы получился электролит) и опускаются электроды. Образец, который требуется насытить водородом, сажается на катод (на минус). В качестве источника электричества берется обычная батарейка (1,5 В), и сопротивление цепи подбирается таким, чтобы плотность тока в образце измерялась долями миллиампера на кв.см. Все это оставляется на несколько суток (при комнатной температуре), и через 3-4 дня в испытуемом образце оказывается аномально высокое содержание водорода.

При насыщении металла из газовой фазы такую концентрацию водорода можно получить только при давлениях в сотни атмосфер, и весь водород в этом варианте будет находиться в тонком внешнем слое металла. При катодном наводороживании (в течение нескольких суток и при малой плотности тока) водород распределяется по всему объему образца.  Причина в том, что атом водорода, входя в решетку металла, распадается на протон и электрон. Протон это элементарная частица и его размеры в 100 000 раз меньше атомов металлов. Поэтому у него феноменально высокая скорость диффузии в металлах. Но протон, к тому же, положительно заряженная частица, и если приложена разность потенциалов, то протоны устремляются на «минус».(3)   При электролитическом насыщении протоны в металле за несколько суток проходят дистанцию, измеряемую сантиметрами, за год это будет уже около метра, а за десятилетие – порядка десяти метров.

(3) Данное явление было обнаружено более полувека назад (см. обзор Н.Галактионова – «Водород в металлах», 1967г.) но до сих пор некоторые физики (теоретики) не могут примириться с этим фактом.

Таким образом, если у Вас кислые грунтовые воды, то катодная защита может спровоцировать весьма негативные явления. Присутствие эндогенного («уже готового») водорода в грунтах еще более усугубляет ситуацию. Разумеется, этот процесс быстрым не назовешь, но он необратимо направлен в неприятную для нас сторону. И здесь большое значение приобретает фактор времени. Если АЭС работает уже несколько десятилетий, то в свете сказанного назрела необходимость провести соответствующие исследования, чтобы определить – какова же ситуация на сегодняшний день.

 

Воздействие водорода на граниты

Длительная диффузия водорода сквозь граниты приводит к образованию пустот, образующих систему проницаемых канальцев. Это связано с превращением полевых шпатов в разнообразные глинистые минералы. Нам не раз приходилось наблюдать этот процесс в самой начальной стадии. Крепкие гранитогнейсы (кувалда отскакивает со звоном) становятся столь рыхлыми, что их можно разгребать руками. У нас для такого явления даже специальный термин прижился – «водородная сыпуха». При этом и те и другие нередко встречаются в одном и том же месте, и пока не потрогаешь, не догадаешься, что часть скального обнажения будет в руках рассыпаться. Если вооружиться соответствующей лупой, то можно увидеть, что минеральные зерна в такой «сыпухе» покрыты тончайшей глинистой пленкой. Пожалуйста, поверьте нам, геологам с большим стажем полевых работ, что это никак не связано с экзогенными факторами. Разумеется, об этом мы судим не по одному обнажению, а на основании многолетнего изучения целого региона и процессов, в нем протекающих.

«Водородную сыпуху» в районе КАЭС мы видели на валунах в стенках ямы-выемки, там же где были обнаружены карбонат-цеолитовые прожилки. При этом валуны, пораженные ею, находятся ниже почвенного слоя, тогда как валуны, лежащие в почве, нисколько не утратили свою прочность. Это может быть обусловлено повсеместным присутствием водородных бактерий в почвенном слое, которые чрезвычайно активно поглощают водород. Именно поэтому мы «ловим» водород в подпочвенном слое, поскольку в почве из-за водородных бактерий водорода (в виде свободного газа), как правило, очень мало.

Бетон на 90% состоит из гранита (в виде песка и щебенки). И в свете сказанного легко представить, что может случиться с надежным железобетонным фундаментом, если окружающий грунт окажется напитан водородом. Подземные бетонные конструкции со стальной арматурой и металлические коммуникации со временем могут стать столь хрупкими, что будут разрушаться от собственного веса  или при подвижках грунта, даже весьма незначительных. И никакого котла высокого давления не нужно. Говоря «со временем», мы имеем в виду не геологическое время, а интервалы, измеряемые годами и десятилетиями.

До сих пор при проектировании и строительстве объектов типа АЭС, разрушение которых чревато катастрофическими последствиями, возможность негативного воздействия водорода никак не учитывалась. Однако высокое содержание водорода в подпочвенном воздухе обнаружено, и этот фактор необходимо учитывать.

 

Заключение и предупреждение

Итак, водородная дегазация Земли обнаружена, и она имеет глобальный характер.

В свете этого явления обитателям планеты не следует полагаться  на былое и уповать, что раньше мы мол «жили, не тужили», ничего такого не случалось, то уж как-нибудь проживем и дальше. Нет, дорогие земляки-земляне, так не получится. Раньше мы жили без водородной дегазации. По нашим данным она происходит циклами, и нынешний цикл  стал проявляться на поверхности примерно 130 лет назад и с тех пор идет с нарастанием.  Современная техническая цивилизация еще не сталкивалась с водородной дегазацией планеты, проявленной в полной мере, а это явление может иметь весьма негативные последствия во многих сферах человеческого бытия.

Как обезопасить АЭС от водородного негатива?  По всей видимости, придется предусмотреть бурение скважин под Станцию с тем, чтобы  перехватывать водород на глубине и выводить его на поверхность через трубы, как обычный природный газ.

И поскольку дегазация водорода – явление глобальное, то в какой-то мере сказанное выше относится ко всем ядерным реакторам, стоящим на земной поверхности.

Москва – Удомля, 2012