Вековые циклы сейсмичности Земли и сейсмическая безопасность АЭС

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.

назад

Материалы из архива

7.2008 Кто стоит у руля американского «ядерного ренессанса»

Справка редакции сайта www.proatom.ruСамуэль Р. Бодман, министр энергетики США31 января 2005 года Сенат США единогласно избрал Самуэля Райта Бодмана на должность министра энергетики США. Бюджет министерства энергетики США  превышает 23 миллиарда долларов, а на подведомственных ему предприятиях работает более 100 тысяч человек. В  2006 г. Бодман объявил о программе господдержки проектов по строительству новых атомных электростанций в стране.

1.2006 Есть ли будущее у взрывной дейтериевой энергетики?

Б.В.Литвинов, академик, ВНИИТФ, г. Снежинск Вынесенный нами для обсуждения в этой статье вопрос, скорее всего, будет встречен с недоумением. Во-первых, термин «взрывная дейтериевая энергетика» был введен в употребление сравнительно недавно группой исследователей – физиков Российского Федерального Ядерного Центра – ВНИИ технической физики им. академика Е.И.Забабахина (г.Снежинск, Челябинской области), издавших в 1996 г. в нашем институте небольшую книгу под названием «Взрывная дейтериевая энергетики».

10.2007 К скупке патентов отношусь положительно

Фонд Содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере - один из первых учрежденных государством фондов, созданный с целью продвижения на рынок разработок инженеров, ученых. Отделения Фонда работают во всех регионах страны. На вопросы редакции отвечает Николай Николаевич Ермилов, директор  ЗАО ИЛИП - официальный представительства Фонда  в Северо-Западном регионе.