Атмосферу вывернут наизнанку

25 сентября Владимир Путин объявил о планах изменить ядерную доктрину России. В частности, дополнить ее новыми ситуациями, при которых страна может применить оружие массового уничтожения. Если в действующей редакции доктрины такая возможность предусмотрена только при ядерной атаке против самой РФ и при агрессии, угрожающей существованию государства, то теперь власти декларируют право на ядерный ответ при ударах по территории страны с помощью авиации, крылатых ракет и даже беспилотников.

Мы решили с научной точки зрения объяснить:

• что такое ядерный удар и может ли он быть безопасен для самой России;
• к чему может привести обмен ядерными ударами. Ведь у Украины есть союзники;
• чем применение ядерного оружия отличается от взрыва на атомной электростанции и насколько опасны сейчас Курская и Запорожская АЭС, расположенные в зоне конфликта.

Говорим об этом с инженером-физиком, экспертом программы «Безопасность радиоактивных отходов» Андреем Ожаровским.

Как выглядит ядерная зима

— Российская ядерная доктрина после заявления Владимира Путина может быть изменена. Угрозы применения ядерного оружия высказываются не впервые, но теперь основанием для этого хотят сделать все — вплоть до атак беспилотников. Однако кажется, что эта угроза — обоюдоострая: есть ли вероятность, что при использовании тактического или стратегического ядерного оружия пострадает и территория самой России или территории других государств? Если да, то каким образом они могут пострадать?

— Во-первых, любое государство, которое обладает ядерным оружием, готово его применить. Не только Российская Федерация, но и Соединенные Штаты, Великобритания, Франция, Пакистан, Китай, Индия, КНДР и, скорее всего, Израиль.

Почему я в этом уверен? Потому что создание и поддержание в боеготовности ядерного оружия — это огромные траты денег и ресурсов, огромная нагрузка на окружающую среду. И если предположить, что какая-то из этих стран ни при каких условиях не собирается его применять, то она бы об этом заявила и свои арсеналы начала сокращать. Такой пример в истории был — Южно-Африканская Республика в 1970-е годы создала ядерное оружие и даже провела его испытание, а в 1990-х отказалась от него и уничтожила свои запасы. Но это до сих пор единственная страна, которая так поступила.

Конечно, сейчас наибольшее внимание привлечено к ядерному оружию России, потому что она довольно часто напоминает о его наличии и готовности применить. Но определенные вопросы есть ко всем, кто таким оружием владеет. Хорошо, если б хоть одно государство заявило, что по этическим соображениям считает нужным до такого-то года сокращать свои запасы и в конце концов полностью отказаться от ядерного оружия. Можно поставить условие: «Если нашему примеру никто не последует, то мы пересмотрим это решение». Это могло бы повернуть ядерную риторику в мире совершенно в другое русло.

А теперь что касается применения ядерного оружия в текущем конфликте. Последствия будут зависеть от сценария: будет ли это единичный ядерный взрыв или обмен множественными ядерными ударами между Россией и союзниками Украины. 

Основные поражающие факторы ядерного оружия — это световое излучение, которое испепеляет человека и вызывает мощные пожары, и ударная волна, которая давлением воздуха уничтожает живых существ, выворачивает наизнанку людей, рушит здания, бьет стекла. Эти факторы приводят к большим жертвам за счет одномоментного выделения огромного количества энергии.

В это же время происходит кратковременное радиационное облучение. Во все стороны от точки взрыва распространяются различные виды ионизирующего излучения. Они тоже поражают все живое, но для человека, кожа которого обуглена вспышкой света и огромным количеством тепла, дополнительное радиационное облучение уже не так важно.

Но есть и другой фактор — загрязнение атмосферы и территорий радиоактивными продуктами ядерного взрыва. В отличие от светового излучения и ударной волны, радиоактивное загрязнение распространяется очень далеко и сохраняется долго. Заденет ли радиационный след от ядерного взрыва соседние с Украиной государства, будет зависеть от мощности заряда и направления ветра. С уверенностью можно только сказать, что след распространится на несколько десятков километров, а может, и более. Люди, которые попадут в него, подвергнутся не только внешнему облучению, но и внутреннему — из-за вдыхания радионуклидов и употребления их с водой и пищей. А пить воду из загрязненных водоемов придется почти неизбежно, ведь очистные сооружения будут разрушены. И будет огромное количество тех, кого японцы называют «хибакуся», — жертв радиации, которые получат в лучшем случае просто тяжелый вред для здоровья, а в худшем — внешнее и внутреннее облучение, несовместимое с жизнью.

Но пострадают не только люди. Год назад я был на месте «мирного ядерного взрыва», произведенного в 1978 году в Якутии, в 39 километрах от поселка Айхал. Взрыв производился для «глубинного изучения земной коры». Его проводили под землей, никакого радиоактивного загрязнения на поверхности просто не должно было быть. Но, как это часто происходит, что-то пошло не так. Радиоактивное облако неожиданно для взрывотехников вышло на поверхность и накрыло сам временный поселок, в котором жили атомщики. И были пострадавшие, но поскольку речь о 1978 годе, то с данными о них все не очень хорошо.

После взрыва участок почистили с помощью бульдозеров, которые сгребали радиоактивные вещества в гравийный могильник. Но когда я оказался на этом месте спустя 45 лет, я своими приборами обнаружил несколько участков радиоактивного загрязнения с мощностью дозы 1–1,2 микрозиверта в час (фоновый, то есть обычный уровень радиационного излучения в населенных пунктах, согласно государственному мониторингу, редко превышает 0,2 микрозиверта в час. — Ред.). И что больше всего меня поразило — это лес. На съемках с коптера четко виден след, по которому шло облако от ядерного взрыва: до сих пор деревья там не растут выше полутора метров. До сих пор природа — а это среда обитания человека в том числе — чувствует ущерб. И это всего один ядерный взрыв, произведенный даже не на земле.

— То есть если допустить, что дело дойдет до множественных ядерных ударов, в том числе до обмена ими…

— При худшем сценарии наступит ядерная зима. Есть качественные научные моделирования того, как она будет выглядеть. Я был знаком с сотрудниками Института физики атмосферы РАН, которые исследовали потенциальное воздействие ответно-встречного удара на климат.

Ответно-встречный удар — главная концепция войны между ядерными державами. Страна-агрессор запускает свои ракеты, они выходят из шахты и летят до цели 10–30 минут — в зависимости от того, у каких ядерных держав конфликт. У страны, подвергшейся нападению, есть время, ее ракеты тоже выходят из пусковых шахт. В политических исследованиях это называют концепцией гарантированного взаимного уничтожения. После формулирования этой концепции и моделирования ее последствий в 1980-е годы в мире начали говорить, что ядерной войны быть не должно, ведь в ней не может быть победителя — страна-агрессор неизбежно получит неприемлемый ущерб от ответного удара.

Так вот про последствия. При нанесении ударов по городам или по лесам, где находятся стартовые площадки межконтинентальных баллистических ракет, неизбежны пожары. 

При применении нескольких бомб по мегаполисам (для Москвы это около 10 ядерных боеприпасов, для Екатеринбурга — не больше пяти) города будут подожжены и будут гореть, пока не выгорят полностью. Будут очень большие пожары, в результате которых образуется сажа. Из-за специфических условий, создающихся только при ядерных и ковровых бомбардировках, она будет выброшена в высокие слои атмосферы и не будет выпадать на землю с дождями.

Сама атмосфера окажется как бы вывернутой наизнанку. Сейчас она прогревается Солнцем снизу, солнечный луч превращается в тепло, достигнув твердой поверхности Земли. Атмосфера нестабильна, и это хорошо: поэтому дует ветер, поэтому бывают циклоны, антициклоны. Но в случае выброса большого количества сажи в верхние слои атмосфера начнет разогреваться сверху и станет стабильной. Сверху будет горячо, а снизу, на Земле, холодно. Затихнут ветра, солнечный диск будет виден в лучшем случае как лунный и не будет давать достаточного количества тепла (среднегодовые температуры могут снизиться на 30–40 °С. — Ред.).

В лучшем случае это будет год без лета, то есть в северном полушарии не наступит летний сезон, не зазеленеют растения. В худшем — вся эта стабильная, вывернутая наизнанку атмосфера останется на несколько лет, а может быть, и десятилетий и коснется всей планеты. В нынешнем состоянии Земли воздушные массы Северного и Южного полушарий довольно слабо перемешиваются, но если одно полушарие будет подорвано массовым выбросом сажи, то сажа с большой вероятностью распространится и на второе полушарие. То есть обиднее всего будет условным Австралии и ЮАР, которые находятся вдали от всего этого безумия, но все равно пострадают.

— И как среди этого будет выглядеть жизнь человека?

— Еще в 90-е годы возникло движение «выживателей», которые строили бункеры и обеспечивали их запасами консервов и воды на несколько лет. Может быть, в каких-то подземных укрытиях люди и смогут выжить, но что они увидят на поверхности? Земля станет безжизненной, мы не сможем сохранить диких животных. Будет остановлен процесс фотосинтеза — погибнут растения. В океане погибнет планктон — основа пищевых цепочек, останутся только черные курильщики — микроорганизмы, питающиеся вулканическими газами. Не будет возможности вести сельское хозяйство. Одним словом, длительную ядерную зиму смогут пережить только те люди, которые в своих бункерах создадут достаточные запасы еды и воды. Но, перефразируя Владимира Путина: «А зачем нам такой мир, в котором нет зверей и птиц, нет зеленых растений?»

С научной точки зрения это вполне доказанная теория.

— И поверхность Земли, на которую выйдет человек, будет не только безжизненной, но и усеянной массой радионуклидов, то есть попросту небезопасной. Как на ней вести какую-либо деятельность, непонятно.

— Это правда, но, мне кажется, это последнее, о чем выжившие будут думать. Однако если после уничтожения биосферы это все еще важно, то да — возможности возрождения человеческой цивилизации на том технологическом уровне и уровне комфорта, к которому мы привыкли, безусловно, не будет. Жизнь на Земле не погибнет, я не зря вспомнил вот этих черных курильщиков — им, скорее всего, будет глубоко плевать, останется ли на планете кто-либо живой, кроме них… Но эволюционным процессам по мере просветления атмосферы придется запускаться заново, будут возникать новые фотосинтезирующие организмы — и это требует сотен миллионов лет, выжившим людям это никак не поможет.

«Вполне может потребоваться эвакуация населения»

— В зоне конфликта уже сейчас есть своего рода атомные бомбы. Это АЭС — Запорожская и Курская. Что с ними и насколько они защищены от тяжелой аварии?

— Любая атомная электростанция опасна независимо от того, происходит вокруг нее вооруженный конфликт или нет. Вооруженный конфликт может эту опасность только усилить.

Что касается Запорожской АЭС, то хорошая новость состоит в том, что все ее реакторы довольно давно не производят электроэнергию, отключены от сети и находятся в состоянии холодного останова (так называется безопасное состояние реактора, когда он заглушен при низком давлении и низкой температуре охлаждающей воды. — Ред.). Достаточно долгое время прошло с момента их отключения, чтобы остаточное тепловыделение снизилось. В таком виде они наименее опасны. Но большая проблема состоит в том, что Россия периодически озвучивает планы возобновить работу одного-двух реакторов на зимний сезон. Зачем это нужно, я понять не могу, но даже если один реактор заработает, это существенно увеличит риски.

Когда реактор находится под давлением при высокой температуре, то при нарушении герметичности первого контура — то есть при повреждении, в том числе в результате обстрела — его содержимое чисто по физическим законам выбрасывается в атмосферу. При самых неблагоприятных условиях разгерметизация первого контура реактора ВВЭР приведет к выходу примерно четверти накопленных радионуклидов (именно такие данные для расчета последствий аварий приняли австрийские исследователи из проекта FlexRisk, разработавшие карты возможного загрязнения почвы цезием-137, которые мы публикуем ниже. — Ред.).

На ЗАЭС есть и еще один опасный объект — хранилище отработавшего ядерного топлива. Оно хранится в бетонных контейнерах, которые способны выдержать попадание из стрелкового оружия, но не способны выдержать попадание артиллерийского снаряда или — тем более — крылатой ракеты. И если сейчас что-то прилетит по реакторному зданию или по хранилищу контейнеров с радиоактивными отходами, то произойдет их рассыпание, которое также приведет к радиоактивному загрязнению. При остановленных реакторах оно затронет несколько сотен квадратных метров — это довольно небольшая площадь. Но если реакторы будут запущены, то радионуклиды могут распространиться на сотни километров.

На Курской АЭС ситуация другая. Главная проблема с ней в том, что эта станция — сестра-близнец Чернобыльской. Работающие на Курской АЭС реакторы — РБМК-1000. Именно РБМК-1000 были установлены на ЧАЭС. Курская атомная станция не прикрыта защитным колпаком, там в принципе отсутствует защитная оболочка. Реакторы расположены в здании, представляющем собой, по сути, обычный заводской цех.

Сами по себе РБМК-1000 — одноконтурные системы. Повреждение любого из элементов единственного контура охлаждения работающего РБМК приводит к его разгерметизации и выбросу радионуклидов в окружающую среду. Да, сработают системы аварийного охлаждения активной зоны (определенные модификации после чернобыльской аварии все-таки были произведены), что при определенных условиях может остановить развитие аварии. А может и не остановить — эти системы тоже могут быть повреждены в результате обстрела.

При худшем сценарии, если реакторное здание будет поражено условными системами залпового огня, может начаться графитовый пожар, который приведет к двухнедельному выбросу радиоактивных веществ, как это было в Чернобыле, с потенциальным их разносом вплоть до Британских островов и Скандинавии.

— В Украине есть еще три атомные электростанции — в более безопасных районах, конечно, но…

Все же это намного опаснее, чем разрушать угольные электростанции и другие объекты энергетической инфраструктуры.

Украина, особенно сейчас, сильно зависит от атомной энергетики: от Хмельницкой, Ровенской и Южноукраинской АЭС. Реакторы на них не такие, как на Курской, — они водо-водяные, ВВЭР. К ним применимо то, что я сказал по отношению к Запорожской атомной станции: да, они прикрыты защитными колпаками, но эти колпаки не защищают от крупнокалиберной артиллерии или крылатых ракет. Эти реакторы находятся в режиме выработки электроэнергии, поэтому в случае даже непреднамеренного единичного сбоя какой-то крылатой ракеты (а мы знаем, что и беспилотники, и крылатые ракеты часто сбиваются с курса) произойдет распространение радиоактивных веществ на сотни километров. Предполагаю, что страны-соседи будут находиться под воздействием: если радиоактивное облако уйдет на Запад, то речь о Молдове и Польше, если на восток — о России. Концентрация радиоактивных веществ на поверхности вполне может оказаться такой, что потребуется эвакуация населения.

— Чем тяжелая авария на АЭС принципиально отличается от взрыва ядерного снаряда?

— Атомные бомбы в мировой истории были применены по двум городам — Хиросиме и Нагасаки. И там сейчас нет ограничений по проживанию из-за радиоактивного загрязнения. А вокруг Чернобыля такие ограничения остаются.

Дело в том, что в реакторе атомной станции находится намного больше делящихся материалов, чем в ядерном взрывном устройстве. Если говорить про Хиросиму и Нагасаки, то одна бомба содержала около 30 килограммов высокообогащенного урана, а другая — около 4 килограммов плутония. Килограммов! В реактор загружаются десятки, а иногда и сотни тонн уранового топлива, в них ежесекундно образуются опасные искусственные радионуклиды.

Поэтому у катастроф, связанных с атомной энергетикой, более значим фактор радиационного загрязнения. При аварии на Чернобыльской АЭС от самого взрыва реактора погибло два человека: Валерий Ходемчук и Владимир Шашенок, да и то Шашенок получил перелом позвоночника и ожоги и скончался уже в медсанчасти. То есть ударная волна, если сравнивать со взрывом ядерного заряда, была минимальная, а вот выход радиоактивных веществ — напротив, был максимальным.

И если подытожить, то радиоактивные вещества, образовавшиеся в результате взрыва ядерного боеприпаса, уйдут на несколько десятков километров, загрязнение будет значимым, но достаточно краткосрочным, несравнимым с тем, которое может возникнуть в случае аварии на АЭС и других предприятиях атомной промышленности.

— Каково вообще в российском научном сообществе, в сообществе ядерщиков отношение к возможному применению ядерного оружия?

— Я бы сказал так: не только в России, но и в России тоже, есть группы людей, которые были бы рады возобновлению самых разных ядерных программ. Они рассчитывают получить на это деньги. В нашей стране ярчайший представитель этой группы (я не могу его назвать ученым, хотя он и имеет титулы) — это Михаил Ковальчук, большой друг Владимира Путина и директор Курчатовского института. Он говорит, что стране надо готовиться к возобновлению испытаний ядерного оружия. На мой взгляд, он просто выбивает под это деньги, потому что возобновление испытаний может произойти как политический жест, а может — как тестирование новых образцов вооружения, и в таком случае на Курчатовский институт прольется денежный дождь, ведь его сотрудники участвуют и в разработке этих самых вооружений, и в проведении испытаний.

Но я не знаю, каково чувствовать себя человеком, который, может быть, получает большую зарплату, но из-за работы которого мир становится опаснее.

И в этом нет никакой крамолы: ведь страны смогли договориться о запрете и уничтожении, например, химического оружия, которое тоже имеет неизбирательное действие и является оружием массового поражения. Также договорились о запрете и уничтожении бактериологического оружия. И Россия участвовала в этом процессе. Почему было оставлено исключение для ядерного оружия — вопрос открытый. Я считаю, настало время вернуться к вопросу о полном запрещении ядерного оружия, к тому же проект такой Конвенции в ООН уже есть. Но его не поддержала ни одна из ядерных держав…