(Усть-Янский район Республики Саха)
Амосов Дмитрий Анатольевич, Голубев Александр Михайлович, Павлов Андрей Леонидович, Селляхов Федор Виссарионович
ФГУ НПП «Геологоразведка», г. Санкт-Петербург; ИП «Селляхов», п. Тикси
В июле 2010 г. ФГУНПП «Геологоразведка» в прибрежной полосе пролива Дмитрия Лаптева успешно опробовала свою новую геофизическую технологию обнаружения погребенных (утерянных) радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ). Предложенная технология, применению которой посвящен настоящий доклад, использующая в качестве базовых магниторазведочный метод и электроразведочный метод переходных процессов, может быть применена при поисках аналогичных объектов практически в любых ландшафтно-геологических условиях, включая прибрежные зоны акваторий водных объектов.
В летнем сезоне 2002 года работниками Тиксинской Гидрографической базы (филиал Федерального Государственного Гидрографического предприятия), осуществляющей навигационное обеспечение морских коммуникаций в районе моря Лаптевых, было зафиксировано полное разрушение навигационного знака «Кондратьев» и обнаружена потеря двух радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ) типа ГОНГ, обеспечивавших автономное электропитание навигационного оборудования, в Усть-Янском улусе республики Саха (Якутия). Спустя год, в августе 2003 года группой специалистов ФГУП «ВИРГ-Рудгеофизика» под руководством одного из авторов были выполнены геофизические работы на территории разрушенного комплекса радиомаяка по определению местоположения РИТЭГов, уже целиком погрузившихся к тому времени в толщу многолетнемерзлых грунтов.
В состав комплекса примененных геофизических методов была включена высокочувствительная магниторазведка с протонными (ядерно-прецессионными) пешеходными магнитометрами ММП-203, электроразведка по методу переходных процессов (МПП) в площадном варианте с применением аппаратурного комплекса «СТРОБ», а также пешеходная поисковая гамма-съемка с высокочувствительными сцинтилляционными магнитометрами типа СРП-68-01. По результатам выполненных в 2003 году геофизических исследований, имевших кратковременный, рекогносцировочный характер, были выявлены две близкорасположенные, мало интенсивные, амплитудой порядка 15 – 12 нТл, аномалии геомагнитного поля, пространственно совпадающие с аномалией МПП, связанной с электронопроводящим объектом, залегающим в верхней части геологического разреза на глубине 4 – 5 метров. Здесь же наблюдалась термокарстовая воронка диаметром около 5,0 метров, заполненная оттаявшим грунтовым материалом и обломками оборудования разрушенного радиомаяка.
Указанный участок и был предварительно определен исследователями в качестве предполагаемого места нахождения двух исчезнувших РИТЭГов. При этом было отмечено, что их местонахождение расположено на расстоянии около 50 – 60 метров от уступа береговой морской террасы, сложенного верхним горизонтом горных пород ледового комплекса, подверженного интенсивному таянию в летние периоды. По данным мониторинга движения подобных береговых террас известно, что максимальная скорость их отступания может составлять около 7 – 8 метров в год. Следовательно, закономерным является предположение о том, что обрушение установок ГОНГ с уступа береговой террасы произошло не позднее 1998 года, и к 2010 году они находились в контакте с породами льдистой толщи уже более 10 лет. Достаточно быстрое погружение РИТЭГов в толщу грунтов в данном случае объясняется тем, что слой растительного дерна, обрушивающийся с льдистого уступа террасы, разрывается на фрагменты и уже не может удерживать столь тяжелые объекты, коими являются установки ГОНГ (масса свыше 1,0 тонны), а интенсивно выделяемое ими тепло при непосредственном контакте с льдистыми отложениями вызывает локальное протаивание и, следовательно, дальнейшее их заглубление в толщу грунта. Таким образом, процесс исчезновения с дневной поверхности и заглубления РИТЭГов ко времени обследования, проведенного летом 2003 года, скорее всего, происходил в течение 1 – 2 лет с образованием термокарстовой воронки.
Следует отметить, что локальных аномалий мощности дозы внешнего гамма-излучения над термокарстовой воронкой выявлено не было, а в пробах почво-грунтов и поверхностных вод, отобранных на участке расположения остатков радиомаяка «Кондратьев», в ходе последующих лабораторных радиометрических исследований не были установлены аналитически значимые активности техногенного радионуклида Sr-90. Это позволило заключить, что биологическая защита РИТЭГов не была разрушена при их обрушении, а сами объекты залегают достаточно глубоко, и не могут оказать значимое радиационное воздействие на людей, находящихся на дневной поверхности.
По причине отсутствия источников финансирования таких работ по результатам поисковых работ 2003 года какие-либо мероприятия по извлечению РИТЭГов из грунта осуществлены не были. В последующие годы, по мере увеличения глубины погружения установок ГОНГ в льдистую толщу, влияние теплового воздействия, оказываемого ими на приповерхностный слой грунта, постепенно ослабевало, при этом куски растительного дерна, сползающего с террасы в сторону береговой линии, срослись в единый слой, постепенно скрывший место «залеченной» термокарстовой воронки. Теперь определить место погружения РИТЭГов при визуальном осмотре рельефа участка стало затруднительно.
Тем временем медленное погружение РИТЭГов вглубь льдистой толщи продолжалось непрерывно, в течение всего периода времени с момента их обрушения с уступа террасы, независимо от сезонных колебаний температуры на дневной поверхности. Как показали несложные последующие расчеты, расстояние, пройденное РИТЭГами по вертикали в толще многолетнемерзлых горных пород, составило 15 и 18 метров со скоростью 1,6 – 1,7 метров в год. Указанное различие в глубине погружения, имевшей место для двух установок ГОНГ объясняется тем, что один из РИТЭГов при обрушении выпал из внешней металлической защитной обрешетки (она была обнаружена на поверхности вблизи термокарстовой воронки в 2003 году), а второй долгое время погружался вместе с деформированной обрешеткой, служившей как бы своеобразным тормозящим «парашютом» при продвижении в льдистой толще. Эта вторая смятая обрешетка была обнаружена на глубине около 3,0 метров при проходке шурфа в ходе извлечения РИТЭГов в августе 2010 г. Попутно заметим, что именно она послужила, по-видимому, основным источником, вызвавшим геомагнитную аномалию уже в ходе поисковых работ 2010 года, которая и указала нам на вероятное место захоронения объектов поиска. Погружению объектов поиска на еще большую глубину, кроме того, препятствовали и имеющиеся у них поддоны-полозы, что следует из того обстоятельства, что оба РИТЭГа в момент их обнаружения в 2010 г. находились в перевернутом положении – «вниз головой».
За семь лет, прошедших с момента проведения первой поисковой экспедиции до августа 2010 года уступ береговой террасы отступил вглубь материка примерно на расстояние 120 – 130 метров, а расстояние от предполагавшегося места погружения РИТЭГов до него увеличилось до 180 – 190 метров. Поверхность грунтов ниже береговой террасы тоже протаивала в летние периоды и, следовательно, проседала, но с существенно меньшей скоростью, чем заглублялись в грунт две установки ГОНГ. Таким образом, к моменту обнаружения и извлечения на дневную поверхность в августе 2010 года глубины погружения двух РИТЭГов составили, соответственно, 9,5 и 11,5 метров. Благодаря тому, что шурф (шахта), проходимый с целью извлечения объектов, был заложен в глубоком овраге, образовавшемся на террасе ниже коренного уступа, фактическая глубина проходки до ближайшего к поверхности РИТЭГа сократилась почти на 3 метра.
Сказанное выше иллюстрирует рисунок 1, на котором изображены гипсометрические уровни дневной поверхности участка, имевшие место в 1998-2000 годах (в момент обрушения объектов с уступа террасы), в 2003 году (в ходе первой поисковой экспедиции) и, наконец, в 2010 году, когда объекты были окончательно выявлены и извлечены из толщи грунта.
Рисунок 1 – Динамика изменения местоположения объектов поиска в вертикальном разрезе в период 1998 – 2010 гг.
Реальная возможность финансирования работ, направленных на извлечение двух установок ГОНГ, утерянных при разрушении объекта Кондратьев, на поверхность и их последующую доставку на «большую землю» с целью последующей утилизацией в соответствии с действующим законодательством РФ, представилась лишь в 2010 г. Учреждение «Исполнительная дирекция Российской программы организации инвестиций в оздоровление окружающей среды» (ИДРПОИ) объявило тендер на выполнение услуг по контракту № CS-NPA-Arctic-14/2010, который выиграло предприятие ИП «Селляхов» (п. Тикси, Булунский улус республики Саха (Якутия)), выступившее в качестве основного производителя работ и предоставителя услуг. Субподрядчиками работ по указанному выше контракту выступили Тиксинская Гидрографическая база (филиал ФГУГП) и ФГУНПП «Геологоразведка» (г. Санкт-Петербург). Заметим, что ФГУНПП «Геологоразведка» является правопреемником ФГУП «ВИРГ-Рудгеофизика», сотрудники которого выполняли рекогносцировочные поисковые работы на объекте в августе 2003 года.
В мае-июне 2010 г. компания ИП «Селляхов» осуществила путем заброски по льду моря Лаптевых санно-тракторным поездом, а также воздушным транспортом, доставку на объект Кондратьев бригады горных рабочих, продуктов питания, топлива, материалов для обустройства, горного, подъемного и иного необходимого оборудования для обустройства полевого лагеря. В начале июля на участок авиатранспортом доставлена группа исследователей-геофизиков ФГУНПП «Геологоразведка», которые являются авторами настоящего доклада.
Перед началом поисковых работ было выполнено радиационное обследование участка предполагаемого места захоронения РИТЭГов. Непрерывная гамма-съемка выполнялась поисковым прибором СРП-68-01 по параллельным профилям в масштабе 1:100. Измерения мощности амбиентной дозы внешнего гамма-излучения (МАД ГИ) выполнялись дозиметром ДБГ-06Т. Какие-либо аномальные участки по уровню МАД ГИ в пределах участка не были обнаружены. Значения МАД ГИ составили здесь, в среднем, от 0,02 до 0,05 мкЗв/ч. Лишь в отдельных точках зафиксированы значения МАД ГИ 0,07 мкЗв/ч, что обусловлено неоднородностями литологического состава приповерхностного грунта. Таким образом, радиационная обстановка на поверхности участка до начала работ не представляла опасности для персонала.
Для решения задачи обнаружения точного планового местоположения установок ГОНГ в пределах участка специалисты-геофизики предложили осуществить детальную съемку участка комплексом геофизических методов в составе высокочувствительной геомагнитной съемки с протонными магнитометрами «МИНИНМАГ» по стандартной методике площадной магниторазведки в масштабе 1:100 и электроразведочного метода переходных процессов (МПП) в петлевом варианте по схеме «срединного градиента». Такой электроразведочный метод ранее уже доказал свою высокую эффективность при поиске различных погребенных металлических предметов эффективным диаметром 50 см и более на глубинах от 5 до 20 и более метров. При работах методом МПП специалисты ФГУНПП «Геологоразведка» использовали оригинальный аппаратурно-методический комплекс, позволяющий как производить определение планового положения электронопроводящих объектов с поверхности участка, так и осуществлять «пеленг» объектов из шурфа (шахты) в объеме грунта, окружающем горную выработку. Поскольку большинство слушателей нашего доклада не являются специалистами-геофизиками, не считаем целесообразным приводить здесь подробное описание деталей применявшейся методики МПП. Следует иметь в виду, что часть применявшихся в ходе работ методом переходных процессов методических приемов являются предметом «ноу-хау». Полный объем информации о проведенных геофизических исследованиях содержится в производственном отчете ФГУНПП «Геологоразведка» [ 1 ].
Перед началом геофизических съемок поверхность участка была тщательно очищена от металлических объектов, обломков антенного поля, стальных бочек и иных предметов, оставшихся на поверхности после разрушения комплекса радиомаяка Кондратьев. В процессе проведения геофизических съемок в приповерхностном слое грунтов, представленных на участке, было выявлено значительное количество разнообразных металлических предметов, создающих мешающие аномалии и затрудняющих тем самым обнаружение объектов поиска. При обнаружении таких аномалий производилась раскопка и выдалбливание из многолетнемерзлого грунта аномалообразующих предметов, после чего демонтировалось использованное подъемное оборудование, подведенные сети электропитания и проводилось повторное исследование всего участка. В результате последовательного, многократного применения цикла «поиск аномалий – удаление аномалообразующего объекта – поиск аномалий» была достигнута достоверная картина о наличии единственной глубинной аномалии как раз в том месте, которое было ранее указано по результатам геофизических исследований, выполненных в августе 2003 года, в качестве наиболее вероятной зоны залегания исчезнувших РИТЭГов в северо-западной части участка разрушившегося радиомаяка.
После анализа полученной картины, представленной в виде плана изолиний геомагнитного поля δTa, а также геоэлектрических разрезов и планов, полученных по данным импульсной электроразведки, геофизики пришли к однозначному решению пройти поисковый шурф (шахту) для заверки геофизической аномалии намагниченности и электропроводности в правом склоне оврага, промытого в льдистой толще грунтов на участке поиска. На глубине проходки около 2,0 м была, обнаружена, выдолблена из льдистого грунта и извлечена на поверхность, смятая обрешетка, защищавшая РИТЭГ от прямого контакта, которая, вероятно, и создавала аномалию магнитного поля, фиксировавшуюся на поверхности.
В процессе дальнейшей проходки шурфа проводились измерения методом МПП на дне и стенках горной выработки. При этом наблюдалось постепенное увеличение полезного сигнала, что указывало на постепенное приближение к крупному электроннопроводящему объекту. Наконец, на глубине 4,5 метра от верхней кромки шурфа была пробита брешь в полость сферической капсулы, служившей местом захоронения РИТЭГа, из которой вырвалась струя вспененной мутной подогретой воды и разжиженного грунта. Значения МАД ГИ возле пробитой бреши составляли 3,0 – 5,0 мкЗв/ч, однако дозиметрический контроль проб воды и грунта, взятых из капсулы показал отсутствие их радиоактивного загрязнения.
Вскрытая капсула представляла собой яйцевидную полость с гладкими стенками диаметром 1,6 метра и высотой 1,9 метра, заполненную на 90% объема талым разжиженным грунтом и на 10% водой и газом. РИТЭГ ГОНГ №12 находился в капсуле в перевернутом положении на глубине 6,0 – 6,5 метров от верхней кромки шурфа (шахты). 13 июля 2010 года после предварительного осмотра, дозиметрического контроля, профилактических мероприятий и подготовительных работ, проведенных под руководством ответственного за радиационную безопасность представителя Тиксинской гидробазы - В.А. Добробабы, РИТЭГ ГОНГ №12 был извлечен на поверхность с помощью козлового крана, установленного над шурфом. Процесс подъема РИТЭГа из поискового шурфа (шахты), осуществленный 13 июля 2010 года, показан на рисунке 2.
Рисунок 2 – Извлечение РИТЭГ ГОНГ №12 из поискового шурфа 13.07.2010 г.
После перемещения извлеченного РИТЭГа на специально подготовленный деревянный помост, исключающий его последующее опрокидывание и контакт с грунтом, был произведен демонтаж подъемного оборудования и иных металлических предметов из зоны проходки, а затем произведена завершающая геофизическая съемка рассмотренными выше методами. Результаты проведенной съемки, в особенности малоконтрастная, «пологая» магнитная аномалия δTa интенсивностью 5,0 нТл, дали убедительные результаты, указывающие на залегание второго РИТЭГа немного западнее от оси шурфа (шахты).
В период с 16.07.2010 года по 02.08.2010 года с целью извлечения второго РИТЭГа проводилась вертикальная проходка шурфа (шахты). При этом производился постоянный дозиметрический контроль на забое горной выработки. Но глубине проходки 8 - 9 метров значения МАД ГИ достигли максимального уровня 0,18 мкЗв/ч и при дальнейшем заглублении забоя начали уменьшаться. Вследствие этого вертикальная проходка шурфа была остановлена, и был заложен квершлаг в западном направлении, где предполагалось нахождение второго РИТЭГа. Для обеспечения безопасности проходческих работ производилась периодическая перекачка воды с верхнего уровня оврага на гипсометрический уровень, расположенный ниже забоя шурфа, а также укрепление и теплоизоляция сруба крепи с целью предотвращения его сползания вниз и обрушения стенок шурфа.
На расстоянии 2,5 метра от поверхности западной стенки шурфа 06 августа 2010 года была пробита брешь в полость, служившую местом захоронения РИТЭГ ГОНГ №13. После процедуры радиационного контроля вода и разжиженный грунт были перемещены из полости в объем шурфа на уровень ниже 9,0 метра. Картина залегания второго РИТЭГа во вскрытой полости была полностью подобна той, которая описана выше для обстоятельств обнаружения РИТЭГ ГОНГ №12. 09 августа 2010 года после процедуры дозиметрического контроля РИТЭГ ГОНГ №13 был извлечен на поверхность и установлен на горизонтальный металлопенопластовый щит рядом с ранее извлеченным РИТЭГом, стоящем на деревянном помосте.
Оба РИТЭГа были обследованы лицом, ответственным за радиационную безопасность на Тиксинской гидрографической базе (филиал ФГУГП). В результате было установлено отсутствие внешнего (снимаемого) загрязнения поверхности РИТЭГов техногенным радионуклидом Sr-90. Значения МАД ГИ на поверхностях теплоотводящих радиаторов достигали в отдельных точках значений 500 мкЗв/ч, что, в общем, соответствует паспортным значениям. После этого площадка временного хранения с размещенными на ней РИТЭГами была обнесена проволочным заграждением, на котором укреплены предупреждающие знаки «радиационная опасность». Следует отметить, что отсутствие дорог, удаленность населенных пунктов и сезонное прекращение любой хозяйственной деятельности в районе мыса Кондратьев в течение осенне-зимнего периода создают естественную гарантию радиационной безопасности для населения в ближайшее время. По завершении работ произведена генеральная уборка участка полевого лагеря, демонтированы все электросети и оборудование. Жилой балок, пустая бочкотара и образовавшийся бытовой мусор подготовлены к вывозу, рабочие и специалисты доставлены воздушным транспортом в поселок Тикси.
Подробная информация о работах, проведенных на объекте Кондратьев летом 2011 года, содержится в Итоговом отчете о выполнении консультационных услуг по контракту №CS-NPA-Arctic-14/2010 в рамках пилотного проекта «Определение местонахождения и извлечение из термокарстовой воронки двух радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ) типа ГОНГ на объекте «Кондратьев» республика Саха (Якутия), Усть-Янский улус» [2].
Для транспортировки РИТЭГов с площадки временного хранения на объекте Кондратьев на специально оборудованную площадку в районе навигационного знака Святой Нос в течение летне-осеннего периода 2011 года планируется задействовать гусеничный трактор ТТ-4, законсервированный на объекте Кондратьев весной 2010 года. С оборудованной площадки навигационного знака Святой Нос будет осуществлена последующая штатная эвакуация РИТЭГов на «большую землю» с использованием вертолета и гидрографического судна силами эксплуатирующей организации - Тиксинской гидрографической базы (филиала ФГУГП).
Список литературы
1. Отчет о НИР «Определение местонахождения двух утерянных радиоизотопных термоэлектрических генераторов типа «ГОНГ» на объекте «Кондратьев» комплексом геофизических методов»; фонды ФГУ НПП «Геологоразведка»/ СПб, 2010
2. Итоговый отчет о выполнении консультационных услуг по контракту №CS-NPA-Arctic-14/2010 в рамках пилотного проекта «Определение местонахождения и извлечение из термокарстовой воронки двух радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ) типа ГОНГ на объекте «Кондратьев» республика Саха (Якутия), Усть-Янский улус»; ИП «Селляхов»/ пос. Тикси, 2010
Аннотация
«Обнаружение и извлечение из толщи многолетнемерзлых пород утерянных радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ) типа ГОНГ на мысе Кондратьев (Усть-Янский район Республики Саха)»; Амосов Дмитрий Анатольевич, Голубев Александр Михайлович, Павлов Андрей Леонидович, Селляхов Федор Виссарионович; ФГУ НПП «Геологоразведка» (г. Санкт-Петербург); ИП «Селляхов» (п. Тикси).
В докладе рассказывается об успешном применении поискового комплекса геофизических методов в составе высокочувствительной магнитометрии и импульсной электроразведки (метод переходных процессов) для обнаружения утерянных радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ) на побережье моря Лаптевых. Доклад содержит описание условий залегания РИТЭГов в массиве многолетнемерзлых пород льдистой толщи и технологии их извлечения на дневную поверхность.