radhydРадиационная гигиенаRadiatsionnaya Gygiena = Radiation Hygiene1998-426X2409-9082NIIRG10.21514/1998-426X-2023-16-4-134-147radhyd-997Research ArticleРадиационная безопасность при выводе из эксплуатации объектов ядерного наследияRadiation safety for the decommissioning of the nuclear legacy facilitiesАнализ возможностей оценки размеров охранных зон мирных ядерных взрывов на основе количественных закономерностей деформации земных недрEstimation of the protected zone sizes for peaceful nuclear explosions based on quantitative patterns of the Earth’s interior deformationРепинВ. С.RepinV. S.

Репин Виктор Степанович – доктор биологических наук, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией экологии

Адрес для переписки: 197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, д. 8

Viktor S. Repin – Doctor of Biological Sciences, Head of Ecology Laboratory

Address for correspondence: Mira Str., 8, Saint Petersburg, 197101, Russia

v.repin@mail.ruРамзаевВ. П.RamzaevV. P.

Рамзаев Валерий Павлович – кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории внешнего облучения

Санкт-Петербург

Valery P. Ramzaev – Candidate of Medical Sciences, Leading Researcher, External Exposure Laboratory

Saint Petersburg

БиблинA. М.BiblinA. M.

Библин Артем Михайлович – старший научный сотрудник, руководитель Информационно-аналитического центра 

Санкт-Петербург

Artem M. Biblin – senior research fellow, head of Information-analytical center

Saint Petersburg

ВарфоломееваК. В.VarfolomeevaK. V.

Варфоломеева Ксения Владимировна – младший научный сотрудник лаборатории экологии

Санкт-Петербург

Kseniya V. Varfolomeeva – Junior Researcher of the Laboratory of Ecology

Saint Petersburg

ЗеленцоваС. А.ZelentsovaS. V.

Зеленцова Светлана Александровна – младший научный сотрудник лаборатории экологии Санкт-Петербург

Svetlana A. Zelentsova – Junior Researcher of the Laboratory of Ecology

Saint Petersburg

СедневК. А.SednevK. A.

Седнев Константин Андреевич – младший научный сотрудник лаборатории экологии 

Санкт-Петербург

Konstantin A. Sednev – Acting Junior Researcher

Saint Petersburg

ИльичевВ. А.IlyichevV. A.

Ильичев Вячеслав Алексеевич – кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник

Москва

Vyacheslav  A.  Ilyichev  –  Candidate  of  Chemical  Sciences,  Leading  Researcher

Moscow

КасаткинА. В.KasatkinA. V.

Касаткин Андрей Владимирович – начальник управления 

Москва

Vladimir V. Kasatkin – Candidate of Technical Sciences, head of the radiation safety laboratory

Moscow

КасаткинВ. В.KasatkinV. V.

Касаткин Владимир Викторович – кандидат технических наук, начальник лаборатории радиационной безопасности 

Москва

Andrey V. Kasatkin – Head of department

Moscow

Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева, Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаРоссияSaint-Petersburg Research Institute of Radiation Hygiene after Professor P.V. Ramzaev, Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human WellbeingRussian FederationВедущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии Государственной корпорации «Росатом»РоссияROSATOM State Atomic Energy Corporation, Joint-stock company VNIPIpromtekhnologiiRussian Federation202320122023164134147Copyright © Репин В.С., Рамзаев В.П., Библин A.М., Варфоломеева К.В., Зеленцова С.А., Седнев К.А., Ильичев В.А., Касаткин А.В., Касаткин В.В., 20232023Репин В.С., Рамзаев В.П., Библин A.М., Варфоломеева К.В., Зеленцова С.А., Седнев К.А., Ильичев В.А., Касаткин А.В., Касаткин В.В.Repin V.S., Ramzaev V.P., Biblin A.M., Varfolomeeva K.V., Zelentsova S.V., Sednev K.A., Ilyichev V.A., Kasatkin A.V., Kasatkin V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.radhyg.ru/jour/article/view/997

Отнесение территорий в местах проведения мирных ядерных взрывов к местам размещения особых радиоактивных отходов накладывает серьезные требования к прилегающей территории, ее границам, информированию населения, органов государственной власти и юридических лиц о запрете на ведение хозяйственной деятельности в пределах этих границ. В действующих Санитарных нормах и правилах СанПиН 2.6.1.2819-10 «Обеспечение радиационной безопасности населения, проживающего в районах проведения (1965–1988 гг.) ядерных взрывов в мирных целях» размеры границ охранных зон не определены. Целью данной работы является анализ литературных данных по структуре деформационных изменений недр при проведении мирных ядерных взрывов и обоснование количественных соотношений, на основе которых могут оцениваться размеры охранных зон. На основе сравнительного анализа литературных данных были выбраны количественные соотношения, позволившие рассчитать радиусы деформационных изменений (полость, зона дробления, зона трещиноватости и зона остаточных деформаций) в различных горных породах. Оценено, что максимальные значения радиусов зоны трещиноватости для мирных ядерных взрывов, проведенных на территории Российской Федерации в твердых породах, не превышают 200 м, а в пластичных породах – 250 м. Для определения границ охранных зон предложены упрощенные формулы, позволяющие дать консервативную оценку радиуса охранной зоны с учетом мощности и глубины взрыва.

The designation of peaceful nuclear explosions as special radioactive waste imposes serious requirements to the territory of the explosion, its boundaries, and stakeholders informing about the prohibition of economic activities within these boundaries. The acting Sanitary Norms and Rules SanPiN 2.6.1.2819–10 “Ensuring radiation safety of the population living in areas where nuclear explosions were conducted (1965–1988) for peaceful purposes” do not define the size of the boundaries of protected zones. The aim of this paper is to analyze the scientific literature on the structure of deformation changes in the Earth’s interior due to peaceful nuclear explosions and to justify quantitative ratios on the basis of which the size of protected zones can be estimated. The quantitative ratios were selected on the basis of a comparative analysis of the literature data. Using the ratios values made it possible to calculate the radii of deformation changes (cavities, crushing zones, fracturing zones, and zones of residual deformations) in various rocks. It is shown that the maximum values of fracturing radii for peaceful nuclear explosions carried out on the territory of the Russian Federation in hard rocks and in plastic rocks do not exceed 200 m and 250 m, respectively.

охранная зонамирные ядерные взрывыподземные ядерные взрывыособые радиоактивные отходыгорные породыполость взрыватрещиноватостьзона дроблениязона разрушенияprotected zonepeaceful nuclear explosionsunderground nuclear explosionsspecial radioactive wasterock formationsexplosion cavitycrackingcrushing zonedestruction zoneРабота выполнена в рамках отраслевой программы Роспотребнадзора на 2021–2025 гг. «Научное обоснование национальной системы обеспечения санитарноэпидемиологического благополучия, управления рисками здоровью и повышения качества жизни населения России» по теме: «Совершенствование и развитие методов мониторинга объектов окружающей среды в районах проведения мирных ядерных взрывов. Радиационно– гигиеническая характеристика источников питьевого водоснабжения».The work was carried out within the framework of the sectoral program of Rospotrebnadzor for 2021–2025. “Scientific substantiation of the national system for ensuring sanitary and epidemiological wellbeing, managing health risks and improving the quality of life of the population of Russia” on the topic: “Improving and developing methods for monitoring environmental objects in areas where peaceful nuclear explosions are carried out. Radiation–hygienic characteristics of sources of drinking water supply.”ReferencesБиблин А.М., Храмцов Е.В., Репин В.С. и др. Радиационная обстановка в районе проведения мирного ядерного взрыва «Пирит» // Радиационная гигиена. 2022. Т. 15, № 4. С. 149–161. DOI: 10.21514/1998-426X-2022-15-4-149-161.Biblin AM, Khramtsov EV, Repin VS, Ivanov SA, Varfolomeeva KV, Sednev KA, et al. Radiation situation at the “Pirit” peaceful underground nuclear explosion site. Radiatsionnaya Gygiena = Radiation Hygiene. 2022;15(4): 149–161. DOI: 10.21514/1998–426X–2022–15–4–149–161. (In Russian).Рамзаев В.П., Библин А.М., Репин В.С. и др. Загрязнение тритием поверхностных и подземных вод в месте проведения мирных подземных ядерных взрывов серии «Днепр» // Радиационная гигиена. 2022 Т. 15, № 1. С. 6–26. DOI: 10.21514/1998-426X-2022-15-1-6-26.Ramzaev VP, Biblin AM, Repin VS, Khramtsov EV, Varfolomeeva KV. Tritium contamination of surface and ground waters at the “Dnepr” peaceful underground nuclear explosions site. Radiatsionnaya Gygiena = Radiation Hygiene. 2022;15(1): 6–26. DOI: 10.21514/1998–426X– 2022–15–1–6–26. (In Russian).Рамзаев В.П., Репин В.С., Храмцов Е.В. Мирные ядерные взрывы: проблемы и пути обеспечения радиационной безопасности населения // Радиационная гигиена. 2009. Т. 2, № 2. С. 27–33.Ramzaev VP, Repin VS, Khramtsov EV. Peaceful underground nuclear explosions: current issues on radiation safety for general public. Radiatsionnaya Gygiena = Radiation Hygiene. 2009;2(2):27–33. (In Russian).Рамзаев В.П., Травникова И.Г., Басалаева Л.Н. и др. О влиянии подземных ядерных взрывов «Кратон–3» и «Кристалл» на радиационно–гигиеническую обстановку в близлежащих населенных пунктах // Радиационная гигиена. 2008.Т. 1, № 2. С. 14–19.Ramzaev VP, Travnikova IG, Basalaeva LN, Bruk GYa, Golikov VYu, Mishin AS, et al. On influence of the underground nuclear explosions Crystal and Kraton–3 on radiological situation in the nearest settlements. Radiatsionnaya Gygiena = Radiation Hygiene. 2008;1(2):14–19. (In Russian).Ramzaev V., Repin V., Medvedev A. et al. Radiological investigations at the “Taiga” nuclear explosion site, part II: man–made X–ray emitting radionuclides in the ground and the resultant kerma rate in air // Journal of Environmental Radioactivity. 2011. Vol. 102, № 7. P. 672–80. DOI:10.1016/j.jenvrad.2011.04.003.Ramzaev V, Repin V, Medvedev A, Khramtsov E, Timofeeva M, Yakovlev V. Radiological investigations at the “Taiga” nuclear explosion site, part II: man–made X–ray emitting radionuclides in the ground and the resultant kerma rate in air. Journal of Environmental Radioactivity, 2011;102(7): 672–80. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2011.04.003Храмцов Е.В., Репин В.С., Библин А.М. и др. Радиационно–гигиеническая характеристика охранных зон мирных ядерных взрывов в Архангельской области // Радиационная гигиена. 2021 Т.14, № 1. С. 111–123. DOI: 10.21514/1998-426X-2021-14-1-111-123.Khramtsov EV, Repin VS, Biblin AM, Varfolomeeva KV, Ivanov SA. Radiation–hygienic characteristic of the protected zones of peaceful nuclear explosions in the Arkhangelsk region. Radiatsionnaya Gygiena = Radiation Hygiene. 2021;14(1): 111–123. (In Russian.) DOI: 10.21514/1998–426X–2021–14–1–111–123.Архипов В.Н., Борисов В.А., Будков А.М. и др. Механическое действие ядерного взрыва. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 382 с.Arkhipov VN, Borisov VA, Budkov AM, Valko VV, Galiev AM, Goncharova OP, et al. Mechanical Action of Nuclear Explosion. Ministry of Defense of the Russian Federation. Central Institute of Physics and Technology. Moscow: FIZMATLIT; 2003. 382 p. (In Russian).Васильев А.П., Ильичев В.А., Касаткин В.В. и др. Ядерные взрывные технологии: эксперименты и промышленные применения. Снежинск.: РФЯЦ–ВНИТФ, 2017. 508 с.Vasiliev AP, Dubasov YuV, Ilyichev VA, Kasatkin VV, Myasnikov KV, Prihodko NK, et al. Nuclear explosive technologies: experiments and industrial applications. Snezhinsk: RFNC– VNITF; 2017. 508 p. (In Russian).Адушкин В.В., Спивак А.А. Подземные взрывы. М.: Наука, 2007. 585 с.Adushkin VV, Spivak AA. Underground explosions. Moscow: Nauka; 2007. 585 p. (In Russian).Адушкин В.В. Спивак А.А., Чернышев А.К. Физическая картина подземного ядерного взрыва // На благо России, к 75–летию академика РАН Ю.А. Трутнева. Саров, 2002. С. 170–194.Adushkin VV, Spivak AA, Chernyshev AK. Physical view of the underground nuclear explosion. For the benefit of Russia. To the 75th anniversary of Academician of the Russian Academy of Sciences YuA Trutnev. 2002. p. 170-194. (In Russian).Садовский М.А. Избранные труды: Геофизика и физика взрыва. М: Наука, 2004. 439 c.Sadovsky MA. Selected works: Geophysics and physics of explosion. Moscow: Nauka; 2004. 439 p. (In Russian).Boardmen Ch. R. Engineering effects of underground nuclear explosions. Symposium on engineering with nuclear explosives. Las Vegas. Las Vegas. Nevada; 1970. Vol. 1. Springfield; P. 43–67.Boardmen ChR. Engineering effects of underground nuclear explosions. Proc. Symp. Eng. Nucl. Explos. Las Vegas, Nev.; 1970. Vol. 1. Springfield. 1970. P. 43–67.Артамонова С.Ю., Кожевников Н.О., Антонов Е.Ю. Мерзлотно–гидрогеологическое строение района мирного подземного ядерного взрыва «Кратон» (Якутия) // Геология и геофизика. 2013. Т. 54, № 5. С. 722–736.Artamonova SY, Kozhevnikov NO, Antonov EY. Permafrost and groundwater settings at the site of “Kraton–3” peaceful underground nuclear explosion (Yakutia), from TEM data. Geologiya i geofizika = Russian Geology and Geophysics. 2013;54(5): 555–565. (In Russian). DOI: 10.1016/j.rgg.2013.04.007.Clossman P.J. On the prediction of cavity radius produced by an underground nuclear explosion // Journal of Geographical research. 1969. Vol. 74, No. 15. P. 3935–3939 DOI: 10.1029/JB074i015p03935.Clossman PJ. On the prediction of cavity radius produced by an underground nuclear explosion. Journal of Geographical Research. 1969;74(15): 3935–3939. DOI: 10.1029/JB074i015p03935.Ядерные испытания СССР. Том 4. Использование ядерных взрывов для решения народнохозяйственных задач и научных исследований. Саров: РФЯЦ–ВНИИЭФ, 2000. 200 с.Nuclear Tests of the USSR. Volume 4. Application of Nuclear Explosions for Solving National Economic Problems and Scientific Research. Sarov: RFNC-VNIIEF; 2000. 200 p. (In Russian).Васильев А.П. Ядерные взрывные технологии в мирных ядерных взрывах / Сборник материалов XIII Международной конференции. Снежинск, 20–24 марта 2017 года. Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно–исследовательский институт технической физики имени Е.И. Забабахина, 2017. С.10.Vasiliev AP. Nuclear explosive technologies in peaceful nuclear explosions. Proceedings of the XIII International Conference. 2017. Russian Federal Nuclear Center – All– Russian Research Institute of Technical Physics named after E.I. Zababakhin. Snezhinsk, March 20–24, 2017. 10 p. (In Russian).Касаткин В.В., Касаткин А.В., Ильичев В.А. и др. Этапы перевода объекта использования ядерного заряда в мирных целях «Глобус–1» в пункт консервации особых радиоактивных отходов // Атомная энергия. 2014. Т. 116, № 3. С. 157–161.Kasatkin VV, Kasatkin AV, Ilyichev VA, Sedov NS, Samorodova TS. Stages for reclassifying Globus-1 peaceful nuclear explosion object as a site for preserving special radwastes. Atomnaya energiya = Atomic Energy. 2014;116(3): 157–161. (In Russian). DOI: 10.1007/s10512-014-9841-0.Касаткин В.В., Ильичев В.А., Клишин В.И. Создание санитарно–защитной зоны объекта «Тайга» // Безопасность окружающей среды. 2009. № 4, С. 88–91.Kasatkin VV, Ilyichev VA, Klishin VI. Creation of the sanitary protection zone of the Taiga object. Bezopasnost okruzhayushchey sredy = Environmental Safety. 2009;(4): 88–91. (In Russian).Клишин В.И., Приходько Н.К., Камнев Е.Н. и др. Основные положения концепции специального горного отвода вокруг центральных зон подземных ядерных взрывов. Труды Международной конференции Радиоактивность после ядерных взрывов и аварий. Москва 5–6 декабря 2005 г. Том 3. Воздействие радиоактивного загрязнения на антропогенные и сельскохозяйственные экосистемы. Дозы облучения населения в результате радиоактивного загрязнения окружающей среды при ядерных взрывах и авариях. Стратегии и контрмеры. СПб., 2006, С. 444–448.Klishin VI, Prikhodko NK, Kamnev EN, Kasatkin VV, Ilyichev VA. Main statements of the concept of special mining allotment around the central zones of underground nuclear explosions. Proceedings of the International Conference Radioactivity after Nuclear Explosions and Accidents. Moscow, December 5-6, 2005, Vol. 3. Impact of radioactive contamination on anthropogenic and agricultural ecosystems. Doses to the population as a result of radioactive contamination of the environment in nuclear explosions and accidents. Strategies and Countermeasures. St. Petersburg; 2006. P. 444–448. (In Russian).Особые радиоактивные отходы. ИБРАЭ РАН. М.: ООО «САМ полиграфист», 2015. 240 с.Special radioactive waste. IBRAE RAS. Moscow: SAM Polygraphist LLC; 2015. 240 p. (In Russian).Касаткин В.В., Касаткин А.В., Василенко Е.М. и др. Концепция обращения с особыми радиоактивными отходами–мирными ядерными взрывами // Вестник РАЕН. 2017. Т. 17, № 2. С. 39–42.Kasatkin VV, Kasatkin AV, Vasilenko EM, Samorodova TS, Sedov NS. The concept of treatment of special radioactive waste (RW) – peaceful nuclear explosions (PNES). Vestnik RAEN = Bulletin of the RANS. 2017;17(2): 39–42. (In Russian).Касаткин В.В., Камнев Е.Н., Ильичев В.А., Касаткин А.В. Экспертная оценка радиационного риска объектов мирных ядерных взрывов (МЯВ) на основе выбранных эмпирических критериев // Горный информационно–аналитический бюллетень. 2013. № 8. С. 196–201.Kasatkin VV, Ilyichev VA, Kamnev EN, Kasatkin AV. Expert assessment of radiation risk of objects of peaceful nuclear explosions (PNE) on the basis selected empirical criteria. Gornyy informatsionno–analiticheskiy byulleten = Mining informational and analytical bulletin. 2013;(8): 196–201. (In Russian).Касаткин В.В., Ильичев В.А., Камнев Е.Н. и др. Георадиоэкологические проблемы объектов мирных ядерных взрывов – пунктов размещения особых радиоактивных отходов // Атомная энергия. 2012. Т. 113, № 5, С. 289-293.Kasatkin VV, Ilyichev VA, Kamnev EN, Kasatkin AV, Samorodova TS. Geological and radioecological problems of the objects formed by peaceful nuclear explosions – special radwaste repositories. Atomnaya energiya = Atomic Energy. 2012;113(5): 289–293. (In Russian).Дубасов Ю.В. Выход и истечение радиоактивных благородных газов при подземных ядерных взрывах различного назначения // Радиохимия. 2021. Т. 63, № 6. С. 591–600.Dubasov YV. Egress and outflow of radioactive noble gases in varied–purpose underground nuclear explosions. Radiokhimiya = Radiochemistry. 2021;63:851–860. (In Russian). DOI: 10.1134/S1066362221060187.Абрамсон М.Г., Байдюк Б.В., Зарецкий В.С. и др. Справочник по механическим и абразивным свойствам горных пород нефтяных и газовых месторождений. М.: Недра, 1984. 207 с.Abramson MG, Baidyuk BV, Zaretsky VS, Kirsanova AT, Matveeva AM, Pyankov NYa, et al. Reference book on mechanical and abrasive properties of rocks of oil and gas fields. Moscow: Nedra; 1984. 207 p. (In Russian).Капитонов А.М., Васильев В.Г. Физические свойства горных пород западной части Сибирской платформы. Красноярск: Сиб. федер. ун–т, 2011. 424 с.Kapitonov AM, Vasiliev VG. Physical properties of rocks of the western part of the Siberian Platform. Krasnoyarsk: Siberian federal university; 2011. 424 p. (In Russian).Справочник по буровзрывным работам. Под редакцией Друкованого М.Ф. М.: Недра, 1976. 631 с.Reference book on drilling and blasting operations. Edited by Drukovanyi MF. Moscow: Nedra; 1976. 631 p. (In Russian).Справочник (кадастр) физических свойств горных пород. Под редакцией Мельникова Н.В., Ржевского В.В., Протодьякова М.М. М.: Недра, 1975. 279 с.Reference book (cadastre) of physical properties of rocks. Edited by Melnikov NV, Rzhevsky VV, Protodyakov MM. Moscow: Nedra; 1975. 279 p. (In Russian).Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород: Учебник для вузов – 4–е изд. М: Недра, 1984. 379 с.Rzhevskiy VV, Novik GYa. Fundamentals of rock physics: Textbook for universities. 4th ed. Moscow: Nedra; 1984. 379 p. (In Russian).Тимошенко С.П., Гере Дж. Механика материалов: учебник для вузов. 2-е изд. СПб.: Издательство «Лань», 2002. 672 с.Timoshenko SP, Gere J. Mechanics of materials: textbook for universities. 2nd ed. Saint-Petersburg: “Lan”; 2002. 672 p. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.