Ю.А.Рогожин, И.П.Шестопалов, Центр радиационно-химической безопасности

Среди различных аспектов обеспечения безопасности АЭС не последнее место занимает сейсмическая безопасность в основном как требование не допустить неконтролируемой ядерной реакции при самых серьезных землетрясениях, которые можно ожидать в зоне расположения станции.

В наших исследованиях [1–3] показано, что сейсмические явления на Земле связаны с солнечной активностью. В частности, мы показали, что на Земле существуют 11летние циклы сейсмической активности, которые имеют отрицательную корреляцию с циклами солнечной активности (с циклами солнечных пятен). В этих работах также показано, что на протяжении 11-летнего солнечного цикла сейсмическая активность возрастает не только в периоды минимальной солнечной активности, но и после крупных солнечных вспышек, которые вызывают увеличение потоков протонов и нейтронов в межпланетном пространстве и на поверхности Земли.

Авторами были проанализированы данные о сейсмической энергии, выделившейся из очагов землетрясений на всем земном шаре за период с 1690 по 2002 годы в сопоставлении с циклами солнечной активности, которые характеризуются так называемыми числами Вольфа [2]. Для каталога землетрясений была использована база данных Национального центра информации о землетрясениях Геологической службы США (NEIC, USGS) и Международного сейсмологического центра (ISC).

Анализируя эти данные за представленный временной интервал (см. рис. 1), обнаружилось, что существует примерно 100-летний цикл солнечной активности и сейсмичности Земли, который не совсем совпадает с календарным столетием. Например, период с 1890е по 1990е годы оказался вековым циклом сейсмической активности. По мере развития векового цикла, в котором постепенно увеличивается солнечная активность, проявляется отрицательная корреляция между солнечной и сейсмической активностью. Другими словами, наибольшая сейсмическая активность имеет место при минимальной солнечной активности, и наоборот.


Рис. 1: а) Суммированные за 7 лет выделения сейсмической энергии в землетрясениях на всем земном шаре и сглаженные среднегодовые числа Вольфа за период с 1690 по 2002 гг. b) Временные вариации среднегодовых чисел Вольфа и ежегодных выделений сейсмической энергии в землетрясениях на всем земном шаре за период с 1991 по 2004 гг.

В частности, предпоследний вековой цикл начался в конце XIX и закончился в конце XX века, точнее, в конце восьмидесятых – начале девяностых годов. И затем, в соответствии с нашей теорией, начиная с 1991 г., происходит непрерывное увеличение сейсмической энергии. Причем, столь высокое значение сейсмической энергии, как в 2004 г., наблюдалось лишь в начале XX столетия. Это указывает на то, что в ближайшие десятилетия число пятен в течение 11-летних солнечных циклов будет уменьшаться, а число крупных землетрясений оставаться высоким.

Впрочем, все сказанное выше относится к Земле в целом. Конечно, предупреждение о грозящем повышении сейсмической активности Земли имеет определенную прогностическую ценность, но значительно больший интерес представило бы указание конкретных мест, где можно ожидать серьезных землетрясений.

В наших исследованиях также показано, что сейсмическая активность Земли сопровождается выбросами нейтронов, причем существует высокая корреляция между энергией землетрясений и потоками нейтронов земного происхождения [1–3]. Это проявляется в заметном увеличении интенсивности потока нейтронов, особенно вблизи тектонических разломов, перед крупными землетрясениями. Обнаруженная корреляция между локальными проявлениями сейсмической активности Земли и потоками нейтронов была положена нами в основу разработки нового подхода к прогнозированию мест землетрясений.

При этом в качестве предвестника используется регистрация аномального потока излучения тепловых нейтронов, а в качестве прогностических параметров — величины и скорости приращения аномального потока излучений. Способ включает автоматизированную измерительно-информационную систему, содержащую комплекс измерительно-регистрирующих устройств в виде нескольких приборов для регистрации нейтронов, охватывающих сейсмически активную зону, и центральное обрабатывающее устройство для математической обработки результатов измерений прогностических параметров. Авторами подана заявка на оформление патента на «Способ оперативного прогнозирования землетрясений».

В нашем распоряжении имеются приборы для регистрации нейтронов, которые применялись ранее в различных исследованиях. Применительно к поставленной задаче авторами получен патент на «Устройство для регистрации нейтронного излучения в качестве предвестника землетрясений» [4], и принято положительное решение о выдаче патента на полезную модель «Автоматизированная измерительно-информационная система для прогнозирования землетрясений».

Возвращаясь к проблеме сейсмической безопасности атомных станций, следует отметить, что все российские АЭС как бы специально привязаны к разломам земной коры. Эта, удивительная на первый взгляд, особенность имеет простое объяснение. Дело в том, что древние тектонические разломы прикрыты толстыми осадочными породами и не бросаются в глаза. Однако непосредственно над разломами образовались углубления земной поверхности, в которых текут реки и расположены озера. К этим-то водным источникам и привязывали проектировщики строящиеся АЭС, чем и объясняется их соседство с невидимыми тектоническими разломами.

Тот факт, что в настоящее время эти тектонические разломы неактивны, не может быть основанием для убеждения в сейсмической безопасности объектов, расположенных вблизи. На протяжении длительной геологической истории были неоднократные случаи подвижек земной коры с активизацией ее разломов. Нет гарантий от повторения подобных случаев с тяжелыми последствиями, в частности, для АЭС.

Опасность ядерных объектов в результате землетрясений сводится к двум факторам:

1. Возможность повреждения реактора в результате землетрясения.

2. Влияние на его работу потоков нейтронов, которые генерируются во время землетрясения. При этом за очень короткий промежуток времени (несколько секунд) их потоки могут увеличиться на 5–8 порядков и составлять величину 10⁶ – 10⁸ нейтронов/см²•сек.

Поэтому желательно организовать сейсмический мониторинг вблизи станционных промплощадок. Для этих целей могли бы подойти устройства для регистрации нейтронного излучения в качестве предвестника землетрясений, о которых говорилось выше. Предлагается вначале опробовать это устройство на одной из наиболее сейсмоопасных АЭС, с тем чтобы после доработки решить вопрос об их широком применении в качестве сейсмического мониторинга на всех АЭС.

1. Соболев Г.А., Шестопалов И.П., Харин Е.П. Геоэффективные солнечные вспышки и сейсмическая активность Земли // Физика Земли. 1998. №7, с. 85–90. 2. Шестопалов И.П., Харин Е.П. О связи сейсмичности Земли с солнечной и геомагнитной активностью // Материалы III Международной конференции «Солнечно­земные связи и электромагнитные предвестники землетрясений», 16–21 августа 2004, ПетропавловскнаКамчатке. 3. Шестопалов И.П., Рогожин Ю.А. О прогнозировании микробиологической и сейсмической активности с учетом взаимосвязей в системе «Солнце­Земля» на основе нейтронного мониторинга // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2005, № 3. 4. Шестопалов И.П., Рогожин Ю.А. «Устройство для регистрации нейтронного излучения в качестве предвестника землетрясений». Патент RU 44835 U1 2005.

(Журнал «Атомная стратегия» № 29, март 2007 г.)