Глава 15 Радиоактивное наследство
1. Ставки
Как и подобает цепной реакции, она происходит очень быстро. В 1938 физик по имени Энрико Ферми отправился из фашистской Италии в Стокгольм, чтобы получить Нобелевскую премию за работу с нейтронами и атомными ядрами, – и продолжил свой путь, дезертируя вместе со своей еврейской женой, в Соединенные Штаты.
В том же самом году просочилась информация, что два немецких химика расщепили атомы урана, бомбардируя их нейтронами. Их работа подтвердила эксперименты Ферми. Он сделал правильное предположение, что, когда нейтроны раскалывают ядра атомов, дополнительные нейтроны оказываются на свободе. Они разбегаются, как дробинки из субатомного дробовика, и при наличии достаточного количества урана находят и уничтожают и другие ядра. Процесс будет развиваться лавинообразно, и высвободится большое количество энергии. Он подозревал, что это очень заинтересует нацистскую Германию.
Если завтра мы покинем этот мир – предположительно иным способом, чем взрывание самих себя, – мы оставим за собой около 30 тысяч нетронутых атомных боеголовок.
Второго декабря 1942 года на поле для сквоша под стадионом Чикагского университета Ферми и его новые американские коллеги произвели контролируемую ядерную цепную реакцию. Их примитивный реактор представлял собой похожую на улей кучу графитных кирпичей, прослоенных ураном. Вставляя покрытые кадмием, который поглощает нейтроны, стержни, они могли умерить идущее по экспоненте расщепление атомов урана и удержать его под контролем.
Меньше чем через три года в пустыне в Нью-Мексико они сделали прямо противоположное. На этот раз атомная реакция должна была полностью выйти из-под контроля. Была высвобождена невероятная энергия, а через месяц это действие было повторено дважды над двумя японскими городами. Более 100 тысяч человек умерли мгновенно, но смерти продолжались еще долго после исходного взрыва. С тех пор человеческая раса одновременно ужасается и восхищается двойной смертельностью ядерного распада: фантастическим уничтожением и следующей за ней медленной пыткой.
Если завтра мы покинем этот мир – предположительно иным способом, чем взрывание самих себя, – мы оставим за собой около 30 тысяч нетронутых атомных боеголовок. Их шансы взорваться в наше отсутствие равны нулю. Делящееся вещество внутри урановой бомбы разрезано на такие куски, что для достижения критической массы, необходимой для взрыва, они должны удариться друг о друга со скоростью и точностью, недостижимыми в природе. Падение, удары, попадание в воду или прокатившийся по ним валун ни к чему не приведут. В том маловероятном случае, если отполированные поверхности обогащенного урана в разрушающейся бомбе действительно встретятся, если только не будут сжаты со скоростью ружейного выстрела, они слабо зашипят – правда, очень грязным способом.
Плутониевое оружие содержит один шар делящегося вещества, который, чтобы взорваться, должен быть сильно и точно сжат до по меньшей мере вдвое большей плотности. В противном случае это просто ядовитая куча. Но неизбежно произойдетто, что оболочка бомбы проржавеет, открыв радиоактивные внутренности силам стихий. А так как у плутония-239 оружейного качества период полураспада составляет 24 но лет, то даже если у конуса межконтинентальной баллистической ракеты уйдет на разрушение 5000 лет, большая часть содержащихся в нем от 4,5 ДО 9 килограммов плутония еще не распадется. Плутоний будет выбрасывать альфа-частицы – пучки протонов и нейтронов, достаточно тяжелых, чтобы их блокировала шерсть или даже толстая шкура, но губительных для любого неудачливого существа, которое его вдохнет. (У человека 1 миллионная грамма может вызвать рак легких.) За 125 тысяч лет останется менее 450 граммов, но он все еще будет смертелен. Потребуется 250 тысяч лет, чтобы уровень радиации растворился в общем природном фоне Земли.
Но к этому времени всему живущему на планете придется иметь дело со все еще смертельными отходами 441 атомной станции.
2. Солнцезащитный фильтр
Когда крупные, нестабильные атомы, подобные урановым, распадаются естественным путем или когда мы разрываем их на части, они испускают заряженные частицы и электромагнитные лучи, похожие на самые сильные рентгеновские. И те и другие достаточно сильны, чтобы изменять живые клетки и ДНК. А когда эти деформированные клетки и гены воссоздаются и размножаются, мы иногда получаем другую цепную реакцию, именуемую раком.
Поскольку фоновая радиация присутствует всегда, организмы к ней приспособились за счет отбора, развития или иногда просто гибели. Каждый раз, когда мы повышаем природную фоновую дозу, мы заставляем живые ткани реагировать. За двадцать лет до покорения ядерного распада, сначала для бомб, а потом и для электростанций, человечество уже выпустило одного электромагнитного джинна на свободу – в результате нелепой ошибки, которую мы даже не заметили, пока не прошло почти 60 лет. В этом случае мы не заставляли радиацию излучаться, а наоборот, позволили ей к нам проникать.
Этой радиацией были ультрафиолетовые лучи, волны с куда меньшим потоком энергии, чем гамма-лучи, испускаемые атомными ядрами, но внезапно их уровень превысил тот, что был привычным с начала жизни на Земле. Этот уровень все еще растет, и хотя у нас есть надежда исправить это за ближайшие полстолетия, наш преждевременный уход может оставить его в повышенном состоянии на куда большее время.
Ультрафиолетовые лучи помогли создать жизнь, какой мы ее знаем, – и, как это ни удивительно, они же сформировали озоновый слой, нашу защиту от их излишнего воздействия. Когда об изначальную слизь поверхности планеты ударялась ничем не сдерживаемая солнечная УФ-радиация, в некоторый важнейший момент – возможно, под воздействием искры от молнии – загустел первый биологический бульон из молекул. Эти живые клетки быстро мутировали под воздействием сильных ультрафиолетовых лучей, преобразовывая в ходе обмена веществ неорганические соединения в новые органические. Со временем одно из них вступило в реакцию с двуокисью углерода и солнцем в примитивной атмосфере, выдав выброс нового типа: кислород.
Так ультрафиолетовые лучи получили новую цель. Выбирая пары атомов кислорода, соединенных вместе, – молекулы O2, – они разбивали их на части. Две половинки немедленно приклеивались к ближайшим молекулам O2, образуя O3, озон. Но ультрафиолетовые лучи легко отделяли лишний атом от молекулы озона, возвращая ее в состояние кислорода; одновременно освобожденный атом приклеивался к очередной паре, образуя озон, пока под воздействием УФ-лучей не откалывался опять.
Постепенно, начиная примерно с 16 километров над землей, было достигнуто состояние равновесия: происходило постоянное создание озона, его разрушение и воссоздание, таким образом, УФ-лучи были постоянно заняты и не достигали поверхности Земли. По мере стабилизации озонового слоя то же происходило и с жизнью на Земле, которую он защищал. Со временем образовались виды, которые не могли бы выдерживать прежние уровни УФ-облучения. А еще через некоторое время одним из таких видов стали мы.
Однако в 1930-х годах люди начали подрывать озоново-кислородный баланс, сохранявшийся относительно постоянным практически после появления жизни. Именно тогда мы начали использовать в холодильниках фреон (фирменное название хлорфторуглеродов, рукотворных соединений хлора). Кратко называемые ХФУ, они казались настолько неактивными и безопасными, что мы помещали их в аэрозольные баллончики и ингаляторы для больных астмой, вдували в полимерные пены для производства одноразовых кофейных чашек и обуви для бега.
В 1974 году химики из Калифорнийского университета в Ирвайне Ф. Шервуд Роулэнд и Марио Молина начали задумываться о том, куда деваются ХФУ после разрушения содержащих их холодильников или материалов, раз уж они настолько инертны, что не вступают ни с чем в реакцию. Со временем они пришли к выводу, что до сих пор не разрушенные ХФУ поднимаются в стратосферу, где наконец-то находят себе ровню в виде мощных ультрафиолетовых лучей. В процессе уничтожения молекул высвобождается чистый хлор, ненасытный пожиратель свободных атомов кислорода, присутствие которых удерживает ультрафиолетовые лучи подальше от Земли.
Никто не обращал на Роулэнда и Молину особого внимания, пока в 1985 году Джо Фармэн, британский исследователь Антарктиды, не обнаружил, что не хватает части неба. Десятки лет мы растворяли наш УФ-фильтр, смачивая его хлором. С тех пор все страны мира в небывалом взаимодействии друг с другом пытаются вывести из употребления разъедающие озон химикаты. Результаты обнадеживают, но недостаточно: уничтожение озона замедлилось, но процветает черный рынок ХФУ, а некоторые все еще легально производятся для «домашнего употребления» в развивающихся странах. Даже та замена, которую мы широко используем на сегодняшний день, гидрохлорфторуглероды, ГХВУ, всего лишь разрушают озон медленнее, и их тоже планируется прекратить использовать – но пока нет ответа, чем же их заменить.
Помимо нанесения вреда озоновому слою, как ГХВУ, так и ХВУ – и как их не содержащий хлора заменитель, гидрофторуглероды, ГФУ – во много раз больше, чем диоксид углерода, способствуют глобальному потеплению. Использование всех этих алфавитных соединений прекратится, конечно же, вместе с родом людским, но вред, нанесенный нами небу, может сохраниться еще надолго. Лучшее, на что мы сейчас надеемся, – это что дыра над Южным полюсом и утончение озонового слоя в других местах излечатся к 2060 году, после того как закончится действие разрушающих веществ. Это предполагает, что мы найдем безопасное вещество на замену, а также способы избавления от существующих запасов, которые пока не отправились в путь за облака. Однако уничтожение того, что было создано неуничтожимым, оказывается дорогим, требующим сложных, энергоемких инструментов, таких как арки плазменного аргона и вращающиеся печи, которых нет под рукой в большей части мира.
В результате, особенно в развивающихся странах, миллионы тонн ХВУ все еще используются, или хранятся в стареющем оборудовании, или законсервированы. Если мы исчезнем, заправленные ХВУ и ГХВУ миллионы автомобильных кондиционеров и еще больше миллионов домашних и промышленных холодильников, авторефрижераторов и вагонов-рефрижераторов, а также домашних и промышленных кондиционеров однажды развалятся и выпустят хлорфторуглеродный призрак идеи XX столетия, оказавшейся неудачной.
Все это поднимется в стратосферу, и у выздоравливающего озонового слоя случится рецидив. Но поскольку выброс будет не единомоментным, при некоторой удаче заболевание будет хроническим и несмертельным. В противном случае оставшиеся после нас растения и животные будут отбираться по принципу устойчивости к УФ-лучам или мутируют, чтобы пробить себе дорогу сквозь шквал электромагнитной радиации.
3. Тактически и практически
Уран-235 с полураспадом в 704 миллиона лет составляет лишь незначительную часть урановой руды – менее 0,7 %, – но у нас, людей, есть несколько тысяч тонн концентрированного («обогащенного») урана для использования в реакторах и бомбах. Для его изготовления мы извлекаем уран из урановой руды, обычно за счет химического преобразования в газовое соединение, а затем вращаем полученный газ в центрифугах для разделения по разным атомным весам. Таким образом, остается менее мощный («обедненный») уран-238 с периодом полураспада в 4,5 миллиарда лет: только в Соединенных Штатах его по меньшей мере полмиллиона тонн.
Один из методов его хотя бы частичного использования основан на том, что U-238 – необыкновенно плотный металл. В последние десятилетия он оказался полезным в сплаве со сталью для изготовления пуль, которые способны пробить броню, в том числе и танковую.
Когда вокруг столько обедненного урана, американским и европейским армиям дешевле использовать его, чем покупать нерадиоактивную альтернативу – вольфрам, основные месторождения которого находятся в Китае. Снаряды из обедненного урана начинаются 25-мллиметровыми пулями и заканчиваются 9-метровыми 120-миллиметровыми ракетами с внутренним запасом топлива и стабилизаторами. Их использование является грубым нарушением основ здравоохранения как на стороне тех, кто стреляет, так и на получающей стороне. Поскольку снаряды из обедненного урана вспыхивают при ударе, после них остается кучка пепла. Обедненный или нет, в головках пуль достаточно концентрированного U-238, чтобы радиоактивность этих остатков превысила фоновый уровень в 1000 раз. После нашего ухода следующие появившиеся археологи смогут откопать арсеналы в несколько миллионов этих суперплотных современных версий наконечников копий Кловис. Они будут не только выглядеть более устрашающими, но и – возможно, втайне от их открывателей – испускать радиацию дольше, чем, быть может, останется жить планете.
Но есть еще более радиоактивные вещи, чем обедненный уран, которые переживут нас, неважно, уйдем мы завтра или через 250 тысяч лет. Это настолько большая проблема, что мы выдалбливаем целые горы для их хранения. Пока что в США только одно такое место, в куполообразных структурах соляных залежей в 600 метрах под юго-восточным Нью-Мексико, похожее на пещеры для хранения химикатов под Хьюстоном. Пилотное подземное хранилище (Waste Isolation Pilot Plant, WIPP), работающее с 1999 года, представляет собой кладбище отходов от производства атомного оружия и исследований в области обороны. Оно может обработать 175,6 миллиона литров отходов, эквивалент примерно 156 тысяч 208-литровых бочек. И действительно, большая часть пропитанных плутонием отходов прибывает сюда упакованной именно таким образом.
WIPP не предназначен для хранения израсходованного топлива от атомных электростанций, количество которого в одних только Соединенных Штатах увеличивается на 3000 тонн каждый год. Эта свалка только для так называемых низко– и среднеактивных отходов – всякой всячины вроде использованных перчаток для сборки оружия, чехлов для обуви и ветоши, пропитанной зараженными очищающими растворителями, используемыми для придания формы атомным бомбам. Среди них также детали разобранных машин для их производства и даже стены комнат, в которых это происходило. Все это прибывает в затянутых термоусадочной пленкой поддонах, содержащих радиоактивные куски алюминиевых изоляционных труб, резины, пластика, целлюлозы и километров проводов. За первые пять лет WIPP оказалось наполненным более чем на 20 %.
Содержимое поступает из двух дюжин зон высокой секретности, расположенных по всей стране, таких как Хэндфордская ядерная резервация в Вашингтоне, где был изготовлен плутоний для бомбы, сброшенной на Нагасаки, и Лос-Аламос, штат Нью-Мексико, где ее собрали. В 2000 году на обоих предприятиях произошли крупные случайные пожары. Официальные отчеты сообщают, что незахороненные радиоактивные отходы были защищены – но в мире без пожарных этого не будет. За исключением WIPP, все хранилища атомных отходов в США временные. Если так и останется, огонь рано или поздно их разрушит, и облака радиоактивного пепла разнесутся по всему континенту, а возможно, и за океаны.
Первым предприятием, начавшим заполнение WIPP, был Роки-Флэтс, военный объект, расположенный на плато в предгорьях в 26 километрах к северо-востоку от Денвера. До 1989 года в Роки-Флэтс США производили плутониевые взрыватели для атомного оружия с меньшим, чем положено по закону, вниманием к безопасности. Годами тысячи бочек смазочно-охлаждающей эмульсии, насыщенной плутонием и ураном, складировались на земле под открытым небом. А когда кто-то наконец заметил, что они протекают, все просто залили асфальтом, чтобы скрыть следы. Радиоактивные стоки Роки-Флэтс часто попадали в местные реки; в радиоактивную грязь замешивали цемент в абсурдной попытке замедлить утечку из растрескавшихся испарительных бассейнов; и периодически происходили выбросы радиации в воздух. В 1989 году ФБР наконец закрыло завод. В новом тысячелетии после нескольких миллиардов долларов, истраченных на тщательную зачистку местности и на рекламные кампании, Роки-Флэтс преобразовали в Национальный природный заповедник.
Одновременно схожая алхимическая трансмутация проводилась над старым Арсеналом Роки-Маунтин, расположенным рядом с Международным аэропортом Денвера. Арсенал Роки-Маунтин был заводом по производству химического оружия, выпускавшим иприт – газ нервнопаралитического действия, – зажигательные бомбы, напалм, а в мирное время – инсектициды; его центральная часть однажды была названа самой зараженной квадратной милей на земле. После того как в зоне безопасности обнаружили дюжину белоголовых орланов, пирующих плодовитыми луговыми собачками, территорию завода также объявили Национальным природным заповедником. Это потребовало осушения и запечатывания озера Арсенала, в котором утки когда-то умирали в момент приземления и где днища алюминиевых лодок, посланных за их трупами, разъедались за месяц. И хотя планируется обрабатывать и следить за уровнем загрязнения грунтовых вод еще сто лет, пока их нельзя будет считать достаточно безопасными, чернохвостый олень размером с лося находит убежище там, куда люди когда-то боялись заходить.
Столетие, однако, мало что значит для урановых и плутониевых остатков, период полураспада которых от 24 тысяч лет и более. Плутоний оружейного качества из Роки-Флэтс поставлялся в Южную Калифорнию, губернатору которой было запрещено лежать перед грузовиками с целью их остановки. Там, на заводе по переработке отходов военной промышленности комплекса Саванна-Ривер, два огромных здания («перерабатывающие каньоны») которого заражены настолько, что никто не знает, как их вывести из эксплуатации, высокоактивные атомные отходы переплавляются в печах со стеклянной крошкой. Залитые затем в контейнеры из нержавеющей стали, они превращаются в твердые блоки радиоактивного стекла.
Процесс, именуемый стеклованием, используется и в Европе. И поскольку стекло – одно из наших простейших и наиболее живучих созданий, эти радиоактивные стеклянные кирпичи могут оказаться среди самых долгоживущих из всего созданного людьми. Однако в местах, подобных английскому Випдскейлу[36], который закрыли после двух аварий, приведших к радиоактивным выбросам, стеклованные отходы хранятся в помещениях с низкой температурой. Однажды, когда электричество навсегда будет выключено, помещение, полное разлагающегося, запаянного в стекло радиоактивного вещества, будет становиться все жарче, и в результате стекло будет раскалываться.
Асфальт из того места Роки-Флэтс, где протекали бочки с радиоактивной эмульсией, был снят и отправлен в Южную Калифорнию вместе с метром лежавшей под ним почвы. Более 800 строений были разрушены, включая печально знаменитую «Комнату Вечности», где уровень заражения превысил тот, который может быть измерен приборами. Несколько зданий располагались преимущественно под землей; после извлечения таких предметов, как коробки для перчаток, в которых обрабатывали блестящие плутониевые диски, вызывающие срабатывание атомных бомб, подземные этажи были закопаны.
Поверх них высадили смесь высокого бородача и пастбищного средиземноморского овса, чтобы обеспечить среду обитания для местных лосей, норок, горных львов и находящихся под угрозой исчезновения луговых прыгающих мышей Пребла, невероятно процветавших на 2500 гектарах зоны безопасности завода, невзирая на адское производство в ее центре. Несмотря на творившиеся здесь мрачные дела, эти животные чувствуют себя неплохо. Однако в то время как планируется следить за дозой облучения, получаемой сотрудниками заповедника, его официальные лица признают, что не проводят генетических тестов диких животных.
«Мы следим за тем, что представляет опасность для людей, а не для животных. Допустимая доза облучения рассчитывается исходя из 30-летней работы. Большая часть животных так долго не живет».
Может, и нет. В отличие от их генов.
То, что в Роки-Флэтс оказалось слишком тяжелым или слишком радиоактивным для перемещения, было залито бетоном и засыпано 6 метрами грунта и должно оставаться вне досягаемости от туристов, посещающих заповедник, правда, пока нет понимания, каким именно способом. К WIPP, где закончила свой путь большая часть Роки-Флэтс, Министерство энергетики США официально требует запретить кому-либо приближаться в ближайшие 10 тысяч лет. После обсуждения того факта, что человеческие языки изменяются до неузнаваемости практически через 500–600 лет, было решено повесить объявления на семи из них, с картинками. Их выбьют на гранитных монументах высотой 7,6 метра и весом в 20 тонн и повторят на 23-сантиметровых дисках из обожженной глины и оксида алюминия, случайным образом вмонтированных по всей территории завода. Более подробная информация об опасности внизу будет расположена на стенах трех одинаковых комнат, причем две из них будут располагаться под землей. Все вместе окружат земляным валом в 10 метров высотой и площадью в 130 гектаров со встроенными магнитными и радиолокационными отражателями, подающими все возможные сигналы о том, что нечто таится под землей.
Вопрос о том, сумеет ли кто-то или что-то, нашедший это, читать или принять во внимание опасность, на которую указывают сообщения, может оказаться вообще неактуальным: сооружение этого сложного пугала для потомства запланировано не ранее чем через несколько десятилетий, когда WIPP будет заполнен. Кроме того, уже через пять лет была обнаружена утечка плутония-239 из вытяжной шахты WIPP. Среди других непредсказуемых вещей то, как весь этот зараженный радиацией пластик, целлюлоза и радионуклиды будут реагировать на просачивающийся сквозь соляную формацию соляной раствор, и при этом в условиях повышения температуры за счет радиоактивного распада. По этой причине здесь не принимают радиоактивных жидкостей, которые могут улетучиться, но многие захороненные бутылки и жестяные банки содержат зараженные остатки, которые испарятся при повышении температуры. Для образующихся водорода и метана было оставлено свободное пространство над жидкостями, но хватит ли его и будет ли работать или засорится вытяжная шахта WIPP, остается тайной.
4. Слишком дешево, чтобы измерять
На самой крупной в США атомной электростанции в Пало-Верде, расположенной в пустыне к западу от Феникса и вырабатывающей 3,8 миллиарда ватт, нагреваемая контролируемой атомной реакцией вода превращается в пар, который вращает три самые крупные из числа созданных General Electric турбины. Аналогичным образом функционирует большинство реакторов по всему миру; подобно исходной атомной куче Энрико Ферми, все АЭС используют останавливающие нейтроны кадмиевые стержни для приглушения или ускорения реакции.
На трех отдельных реакторах Пало-Верде эти поглотители чередуются с примерно 170 тысячами полых стержней из сплава циркония, не толще карандаша и 4 метра длиной, плотно набитых урановыми пилюлями, каждая из которых содержит ту же энергию, что и тонна угля. Стержни объединены в сотни тепловыделяющих сборок; текущая мимо вода охлаждает их, превращается в пар и вращает паровые турбины.
Целиком практически кубические активные зоны ядерного реактора, погруженные в пруды бирюзовой воды 14 метров глубиной, весят более 500 тонн. Каждый год отрабатывается около 30 тонн их топлива. Все еще упакованные в циркониевые стержни, эти радиоактивные отходы извлекаются кранами на плоскую крышу здания, находящегося за пределами защитной оболочки реактора, где погружаются в пруд-отстойник, также 14 метров глубиной.
Когда отработанное топливо на стеллажах для хранения соприкоснется с воздухом, его жар воспламенит покрытие стержней, и разразится радиоактивный пожар.
С момента открытия Пало-Верде в 1986 году отработанное топливо накапливалось, потому что его некуда было деть. Повсеместно на атомных станциях пруды-отстойники переоборудовались новыми стеллажами, чтобы втиснуть в них еще больше тепловыделяющих сборок. 441 функционирующая атомная станция мира вместе ежегодно производят около 13 тысяч тонн высокоактивных ядерных отходов. На большинстве станций в США уже нет места в прудах-отстойниках, так что до появления места постоянного захоронения стержни с топливными отходами пакуют в «сухотарные бочки» – стальные канистры, покрытые бетоном, из которых были выкачаны воздух и влага. В Пало-Верде, где их использование началось в 2002 году, они хранятся в вертикальном положении и напоминают огромные термосы.
У каждой из стран существуют планы по постоянному захоронению отходов. И в каждой из них есть граждане, опасающихся явлений, подобных землетрясениям, способным вскрыть захороненные отходы, и возможности того, что перевозящий их грузовик может перевернуться или быть угнан по дороге к свалке.
А тем временем отработанное атомное топливо, некоторое уже возрастом в несколько десятков лет, томится в баках-накопителях. Как ни удивительно, оно в миллионы раз более радиоактивно, чем было в свежем состоянии. Находясь в реакторе, оно начало превращение в элементы тяжелее обогащенного урана, такие как изотопы плутония и америция. Этот процесс продолжается в мусорных кучах, где отработанные радиоактивные стержни обмениваются нейтронами и испускают альфа– и бета-частицы, гамма-лучи и тепло.
Если люди внезапно исчезнут, вода в прудах-охладителях вскипит и испарится – в аризонской пустыне это произойдет особенно быстро. Когда отработанное топливо на стеллажах для хранения соприкоснется с воздухом, его жар воспламенит покрытие стержней, и разразится радиоактивный пожар. В Пало-Верде, как и на других реакторах, здание для хранения отработанного топлива должно было быть времянкой, а не могильником, и его каменная крыша больше напоминает громадную коробку магазина-дискаунтера, чем предварительно-напряженную защитную оболочку реактора. Такая крыша долго не протянет с разгорающимся под ней радиоактивным пожаром, и произойдет выброс. Но не это будет самой большой проблемой.
Напоминающие зимние опята гигантские столбы пара Пало-Верде поднимаются на 1,6 километра над креозотными равнинами пустыни, каждый из них состоит из 57 кубометров воды, испаряющейся ежеминутно при охлаждении трех атомных реакторов электростанции. (Поскольку Пало-Верде – единственная АЭС в США, расположенная не на реке, берегу залива или моря, эта вода – переработанные сточные воды Феникса.) 2000 сотрудников следят за тем, чтобы помпы не засорялись, прокладки не протекали и фильтры вовремя промывались – электростанция стала достаточно крупным городом, чтобы иметь собственную полицию и пожарную станцию.
Рис. 14. Перезагрузка атомного топлива: агрегат 3, атомная станция Пало-Верде.
Фото Тома Тингла, Arizona Republic, 29.12.1998. (Используется с разрешения. Разрешение не предполагает возможности дальнейшей передачи)
Предположим, что всем ее обитателям пришлось эвакуироваться. Допустим, их предупредили заблаговременно и они успели завершить работу реактора, опустив все замедляющие стержни в каждую из активных зон для остановки реакции и прекращения генерации электричества. Как только сотрудники покинут Пало-Верде, его связь с электросетью будет автоматически прекращена.
Аварийные генераторы с семидневным запасом дизельного топлива подключатся и заставят двигаться охлаждающую воду, потому что, даже если реакция в активной зоне остановлена, уран продолжит распад, генерируя около 7 % тепла активного реактора. Этого тепла будет достаточно для увеличения давления охлаждающей воды, текущей в активной зоне реактора. Время от времени будет срабатывать предохранительный клапан, выпускающий перегретую воду, затем, по мере снижения давления, он будет закрываться. Но тепло и давление станут вновь накапливаться, и предохранительному клапану придется повторять свой цикл.
Что произойдет раньше: закончится запас воды, заглохнет клапан или остановятся дизельные насосы, – вопрос времени.
Что произойдет раньше: закончится запас воды, заглохнет клапан или остановятся дизельные насосы – вопрос времени. В любом случае прекратится пополнение охлаждающей воды. А тем временем урановое топливо, которому требуется 704 миллиона лет, чтобы утратить половину радиоактивности, все еще горячо. Оно продолжит выпаривать 14 метров воды, в котором находится. Самое большее через несколько недель активная зона реактора будет осушена, и начнется плавление.
Если же все исчезнут или сбегут со все еще работающей станции, она продолжит генерацию электроэнергии, пока одна из тысяч ежедневно контролируемых обслуживающим персоналом частей не выйдет из строя. Поломка должна автоматически вызвать остановку реактора; если этого не произойдет, плавление может начаться весьма быстро. В 1979 году нечто подобное произошло на атомной электростанции Три-Майл-Айленд, когда предохранительный клапан застрял в открытом состоянии. За 2 часа 15 минут активная зона реактора вышла из-под воды и превратилась в лаву. Растекаясь по дну корпуса ядерного реактора, она начала прожигать 15-сантиметровую углеродистую сталь.
Прежде чем кто-нибудь успел понять, что происходит, она прошла уже треть пути. Если бы никто не обнаружил аварию, остатки активной зоны провалились бы в фундамент, и разогретая до 3000 °C лава столкнулась бы с примерно 1 метром воды, натекшей из предохранительного клапана, и взорвалась.
Атомные реакторы содержат куда менее концентрированное делящееся вещество, чем атомные бомбы, так что это был бы взрыв пара, а не атомный. Но защитные оболочки реакторов не рассчитаны на взрывы пара, а как только будут вышиблены двери и разойдутся швы, вихрь входящего воздуха мгновенно подожжет все, способное гореть.
Если реактор близок к концу полутора-летнего цикла использования топлива, жидкая лава более вероятна, потому что за месяцы распада накапливается значительное тепло. Если топливо было более новым, исход может быть не столь катастрофическим, правда, в результате столь же смертельным. Более низкая температура может привести не к плавлению, а к пожару. Если газы сгорания расколют топливные стержни до того, как те расплавятся, будут рассыпаны урановые пилюли, высвобождающие радиоактивность внутри оболочки реактора, которая наполнится зараженным дымом.
Оболочки реактора не строят таким образом, чтобы из них не просачивались газы. При выключенном электричестве и с отсутствующей системой охлаждения тепло от пожара и распада топлива вытолкнут радиоактивность через щели вдоль швов и клапанов. Под действием погодных условий появятся новые трещины, сочащиеся ядом, пока ослабленный бетон не разрушится и радиация не вырвется на свободу.
Если все на Земле исчезнут, 441 АЭС, некоторые с несколькими реакторами, немного поработают на автопилоте, а потом одна за другой начнут перегреваться. Поскольку расписания замены топлива составляются так, чтобы часть реакторов работала, пока другие остановлены, примерно половина их сгорит, а остальные расплавятся. В обоих случаях произойдут значительные выбросы радиоактивных веществ в атмосферу и близлежащие водоемы, и заражение будет продолжаться, в случае обогащенного урана – целую геологическую эпоху.
Расплавленные ядра реакторов не смогут, как некоторые полагают, пройти всю Землю насквозь и проявиться в Китае, подобно ядовитым вулканам. По мере сплавления радиоактивной лавы с окружающими сталью и бетоном она наконец остынет – если этот термин применим для шлаковой лепешки, остающейся смертельно опасной еще надолго.
А жаль, потому что глубокое самопогребение было бы благословением для той жизни, что останется на поверхности. Вместо этого то, что недолго было сложнейшей автоматизированной технологической установкой, застынет смертельным, тусклым металлическим шаром: надгробным памятником создавшему ее разуму – и, на тысячи лет вперед, невинным нечеловеческим жертвам, подошедшим слишком близко.
5. Радиоактивная жизнь
Они начали приближаться уже через год. Чернобыльские птицы исчезли в огненном смерче, когда в апреле, в самом начале их периода гнездования, взорвался реактор № 4. До взрыва Чернобыльская АЭС была на полпути к тому, чтобы стать крупнейшим атомным комплексом на Земле с дюжиной мегаваттных реакторов. Тогда ночью 1986 года совпадение ошибок оператора и проектировщиков достигло критической массы ошибок людей. Взрыв, хоть и не атомный – было повреждено только одно здание, – разбросал внутренности атомного реактора по всей округе и выпустил радиоактивный пар из испарившейся охлаждающей жидкости. В ту неделю русских и украинских ученых, лихорадочно собиравших образцы почв и грунтовых вод, чтобы проследить путь радиоактивного облака, нервировало молчание мира, лишенного птиц.
Но следующей весной птицы вернулись и остались. Вид ничем не защищенных деревенских ласточек, снующих вокруг радиоактивных развалин реактора, смущает, особенно если вы укутаны в слои шерсти и полотняные защитные костюмы с капюшоном для блокирования альфа-частиц, с хирургической шапочкой и маской, чтобы не дать плутонию попасть в легкие или на волосы. Вам хочется, чтобы они улетели, быстро и далеко. И в то же самое время их присутствие завораживает. Это кажется таким привычным, словно апокалипсис оказался не столь уж кошмарным. Худшее позади, жизнь все еще продолжается.
Жизнь продолжается, но изменилась основа. Вылупляются ласточки-альбиносы. Они едят насекомых, оперяются и мигрируют, как всегда. Но следующей весной белые ласточки не возвращаются. Может, они генетически неспособны долететь до зимовки в Южной Африке? Или выделяющаяся окраска делает их непривлекательными для потенциальных супругов или слишком заметными для хищников?
После взрыва и пожара на Чернобыльской АЭС углекопы и метростроевцы пробили туннель под фундамент реактора № 4 и залили вторую бетонную плиту, чтобы предотвратить попадание остатков активной части реактора в грунтовые воды. Возможно, в этом не было необходимости, потому что плавление прекратилось, сведясь к 200-тонной луже застывшей смертельной грязи на дне реактора. В те две недели, потребовавшиеся на создание туннеля, рабочим выдавали бутылки водки, которая, как им говорили, должна предохранить от лучевой болезни. Не предохранила.
Одновременно началось строительство защитной оболочки, которой не было ни на одной из советских АЭС с РБМК[37], одной из каковых являлась Чернобыльская, потому что без такой оболочки можно было быстрее заменять топливо. К тому моменту сотни тонн горячего топлива уже было разбросано по крышам соседних реакторов и выпущено в 100–300 раз больше радиации, чем при бомбежке Хиросимы в 1945 году. За семь лет радиоактивность проела столько дыр в спешно построенной неуклюжей серой бетонной оболочке, уже в залатанной и законопаченной, как ржавая баржа, что птицы, грызуны и насекомые гнездятся внутри. Туда попадает дождь, и никто не знает, что за адский коктейль образуется из лужиц помета животных и теплой, радиоактивной воды.
Зона отчуждения, круг с радиусом в 30 километров вокруг АЭС, стала крупнейшей в мире атомной свалкой. В миллионах тонн захороненного радиоактивного мусора – целый сосновый лес, погибший за несколько дней после взрыва, который нельзя было сжигать, потому что дым оказался бы смертельным. Область радиусом в 10 километров от точки взрыва, плутониевая зона, находится под еще более жестким запретом. Все машины и другие технические средства, работавшие здесь на расчистке, такие как гигантские краны, возвышающиеся над саркофагом, слишком заражены, чтобы покинуть зону.
Но жаворонки садятся на их радиоактивные стальные руки и поют. Чуть к северу от разрушенного реактора сосны дали новые побеги длинных, неровных ветвей с иглами разной длины. Так что они живут и зеленеют. Под ними в начале 1990-х уцелевшие леса наполнились радиоактивными косулями и кабанами. Потом появились лоси, а за ними последовали рыси и волки.
Плотины замедлили движение радиоактивных вод, но не преградили им путь к расположенной рядом реке Припять и к источнику питьевой воды Киева ниже по течению. Железнодорожный мост, ведущий к Припяти – города для сотрудников АЭС, из которого эвакуировали 50 тысяч человек, некоторых недостаточно быстро, чтобы радиоактивный йод не начал разрушать щитовидку, – до сих пор заражен слишком сильно, чтобы пытаться его перейти. Однако в 6 километрах южнее вы можете постоять на берегу реки, в одном из лучших на сегодняшний день в Европе мест для наблюдения за птицами в естественных условиях, глядя на полевых луней, черных крачек, трясогузок, беркутов и орланов-белохвостов, а также редких черных аистов, скользящих вдоль мертвых башенных охладителей.
В Припять, несимпатичное скопление бетонных многоэтажек 1970-х, возвращаются тополя, пурпурные астры и сирень пробили мощение и залезли в дома. Неиспользуемые асфальтовые улицы покрыты мхом. В окрестных деревнях, пустых, за исключением нескольких старых крестьян, которым разрешили дожить здесь свои дни, штукатурка осыпается с кирпичных домов, утопающих в неухоженном кустарнике. Бревенчатые избы сменили черепицу на заросли дикого винограда и даже на молодые березки.
Сразу за рекой – Белоруссия; радиацию, конечно же, граница не остановила. Во время пятидневного пожара на реакторе Советский Союз посеял облака, идущие к востоку, чтобы радиоактивный дождь не добрался до Москвы. Вместо этого он вылился на богатейшую житницу СССР, в 160 километрах от Чернобыля на пересечении границ Украины, Белоруссии и западно-российского Новозыбковского района. За исключением 10-километровой зоны вокруг реактора ни одно другое место не было облучено так сильно – факт, скрывавшийся советским правительством из-за опасения продовольственной паники. Три года спустя, когда исследователи обнаружили правду, большую часть Новозыбковского района также эвакуировали, оставив под паром зерновые и картофельные колхозные поля.
В Припять, несимпатичное скопление бетонных многоэтажек 1970-х, возвращаются тополя, пурпурные астры и сирень пробили мощение и залезли в дома.
Радиоактивные осадки, содержащие в основном цезий-137 и стронций-90, побочные продукты деления ядер урана с периодом полураспада 30 лет, будут заражать почвы и продовольственную цепочку в Новозыбковском районе по меньшей мере до 2135 года. До тех пор здесь нет безопасной пищи ни для людей, ни для животных. Идут споры о том, что считать «безопасным». Оценки количества людей, которые умрут от рака или от заболеваний крови и дыхательных путей из-за аварии в Чернобыле, разнятся от 4 до 100 тысяч. Меньшую цифру дает Международное агентство по атомной энергии, доверие к которому несколько портит его двойственная роль одновременно мирового агентства, следящего за использованием атомной энергии, и профессиональной ассоциации ее производителей. Большая цифра называется исследователями рака и службами здравоохранения, а также группами, занимающимися охраной окружающей среды, таких как Гринпис, причем все они настаивают, что все еще недостаточно данных, так как действие радиации накапливается со временем.
Какими бы ни были реальные показатели человеческой смертности, они применимы и к другим формам жизни, а в мире без людей растениям и животным придется иметь дело с куда большим количеством Чернобылей. До сих пор мало известно обо всей полноте генетического вреда, нанесенного этой катастрофой: мутанты с поврежденными генами обычно становятся добычей хищников раньше, чем ученые могут их сосчитать. Однако исследования показывают, что уровень выживания чернобыльских ласточек значительно ниже, чем у возвращающихся из теплых краев птиц этого же вида в других частях Европы.
Во время пятидневного пожара на реакторе Советский Союз посеял облака, идущие к востоку, чтобы радиоактивный дождь не добрался до Москвы. Вместо этого он вылился на богатейшую житницу СССР, в 160 километрах от Чернобыля.
«Худший сценарий заключается в том, – отмечает биолог Университета Южной Каролины Тим Муссо, часто бывающий здесь, – что мы можем увидеть вымирание вида: мутационная переплавка».
«Обычная человеческая деятельность наносит биоразнообразию и богатству местной флоры и фауны больший вред, чем худшая из аварий на атомной станции», – мрачно замечают радиоэкологи Роберт Бейкер из Техасского технического университета и Рональд Чессер из Экологической лаборатории реки Саванна Университета Джорджии в другой работе. Бейкер и Чессер задокументировали мутации в клетках полевок в зараженной зоне Чернобыля. Другое исследование чернобыльских полевок показывает, что, как и у ласточек, продолжительность жизни этих грызунов короче, чем у представителей этого вида в других местах. Тем не менее они это компенсируют более ранним половым созреванием и производством потомства, так что их популяция не уменьшается.
Если так, то, должно быть, природа ускоряет отбор, увеличивая шансы, что где-то в новом поколении молодых полевок появятся мыши с повышенной устойчивостью к радиации. Другими словами, мутации – но более сильные, ведущие к адаптации к поврежденной, изменяющейся среде обитания.
Обезоруженные неожиданной красотой зараженных радиацией чернобыльских мест, люди даже попытались помочь природной жизнеутверждающей браваде, поместив в нее легендарное животное, которое в здешних местах не видели уже несколько столетий: зубра, привезенного из белорусской Беловежской Пущи, реликтового европейского леса, делимого Белоруссией с Польшей. Пока что они мирно пасутся и щиплют даже горькую полынь с названием здешних мест – «чорнобыль» по-украински.
Пересилят ли их гены радиацию, станет известно лишь через несколько поколений. Но может появиться и дополнительная нагрузка: новый саркофаг, закрывающий бесполезный старый, так же не вечен. Со временем, когда его крышу сдует, радиоактивная вода внутри и в соседних прудах-охладителях может испариться, выдав новое облако радиоактивной пыли для вдыхания цветущим чернобыльским зверинцем.
После взрыва в Скандинавии было так много радионуклидов, что северных оленей забивали, но не ели. Чайные плантации
Турции оказались так равномерно заражены, что пакетики турецкого чая использовались на Украине для калибровки дозиметров. Если после нашего ухода пруды-охладители 441 АЭС по всему миру будут испаряться, а ядра их реакторов – плавиться и гореть, окутывающие планету облака окажутся куда более коварными.
А тем временем мы все еще здесь. Не только животные, но и люди пробрались обратно в зараженные зоны Чернобыля и Новозыбковского района.
Пересилят ли их гены радиацию, станет известно лишь через несколько поколений.
Теоретически они находятся там нелегально, но власти не слишком стараются помешать отчаявшимся или нуждающимся оседать на пустых местах, пахнущих свежестью и кажущихся чистыми, пока никто не смотрит на дозиметры. Большинство из них не просто ищут свободную собственность. Подобно вернувшимся ласточкам, они идут, потому что были здесь раньше. Зараженное или нет, это нечто настолько ценное и незаменимое, что стоит риска ранней смерти.
Это их дом.
Глава 16
Наша геологическая летопись
1. Дыры
Один из крупнейших и, возможно, наиболее долгоживущих следов человеческого существования – самый молодой. Если измерять по полету кречета, он находится в 290 километрах к северо-востоку от Йеллоунайфа, города в Северо-Западных территориях Канады. Пролетая там, вы увидите очень круглую дыру полкилометра шириной и 300 метров глубиной. Там вообще много огромных дыр. Эта сухая.
Правда, за ближайшие 100 лет и прочие могут стать такими же. К северу от 60-й параллели в Канаде больше озер, чем во всем остальном мире вместе взятом. Почти половина Северо-Западных территорий не земля, а вода. Здесь ледниковые периоды выдолбили пещеры, в которые падали айсберги при отходе ледников. Когда они растаяли, эти земляные котелки заполнились пластовыми водами, превратившись в бесчисленные зеркала, блестящие в тундре. Но схожесть с огромного размера губкой обманчива: поскольку в холодном климате испарение происходит медленно, здесь выпадает меньше осадков, чем в Сахаре. Теперь, когда вокруг этих котелков тает вечная мерзлота, пластовая вода, удерживаемая тысячи лет промерзшей почвой, утекает.
Если губка северной Канады высохнет, это будет наследием человечества. А пока что дыра, с которой мы начали, и две более новые поменьше образуют Екати, первый алмазный рудник Канады. Начиная с 1998 года цепочка 240-тонных грузовиков с трехметровыми колесами, принадлежащих ВНР Billiton Diamond, Inc., перевозят более 10 тысяч тонн руды на дробилку 24 часа в неделю, 365 дней в году, даже при температуре в -50 °C.
Ежедневная выручка – горсть алмазов ценой свыше 1 миллиона долларов.
Их находят в вулканических трубах, сформировавшихся более 50 миллионов лет назад, когда магма, несущая чистый, кристаллизировавшийся углерод, поднималась из глубины сквозь окружающий гранит. Однако еще более редкое, чем эти алмазы, то, что упало в кратеры, образовавшиеся лавовыми трубами. Дело было в эоцене, когда сегодняшняя покрытая лишайниками тундра была хвойным лесом. Первые рухнувшие деревья должны были сгореть, но по мере остывания другие лишь засыпались мелким пеплом. Защищенные от воздуха и сохраненные в сухом холоде Арктики, стволы сосен и красного дерева, найденные старателями, даже не окаменевшее, а настоящее дерево: неповрежденные 52-миллионолетние лигнин и целлюлоза тех времен, когда млекопитающие только начинали занимать ниши, оставленные динозаврами.
Один из древнейших видов млекопитающих на Земле до сих пор обитает здесь, реликт плейстоцена, сумевший уцелеть, потому что невероятно хорошо приспособлен для выживания в климате, из которого люди ледникового периода предпочли сбежать. Каштановый мех мускусного быка – самое теплое органическое волокно из известных, в восемь раз теплее овечьей шерсти. Называемый эскимосами «кивиут», он делает мускусных быков настолько невосприимчивыми к холоду, что превращает их в буквальном смысле в невидимок для инфракрасных спутниковых камер, использующихся для слежения за стадами канадских северных оленей. Но в начале XX века кивиут чуть не стал причиной гибели вида, когда мускусных быков почти перебили охотники, продававшие шкуры в Европу на полости для карет.
Сейчас оставшиеся несколько тысяч находятся под охраной, и единственный законный способ собирать кивиут – искать клочки, зацепившиеся за растительность тундры; трудоемкое занятие, приводящее к цене в 400 долларов за свитер из самой ультрамягкой шерсти, какую только может дать мускусный бык. Однако если климат Арктики будет становиться все мягче, кивиут опять может стать гибельным для этого вида – правда, если люди (или хотя бы их шумные испускатели углерода) исчезнут, у мускусного быка получится отдохнуть от жары.
Если же исчезнет слишком много вечной мерзлоты, за ней начнет таять залегающий глубоко лед, образующий кристаллические решетки вокруг молекул метана. По существующим оценкам, около 400 миллиардов тонн этих замерших отложений метана, называемых клатратами, лежит под тундрой, а под мировым океаном еще больше. Весь этот глубоко замерзший природный газ, которого по меньшей мере столько же, сколько запасов традиционного газа и нефти, одновременно прельщает и пугает. Поскольку он настолько рассредоточен, никто еще не придумал дешевого способа добычи. Но поскольку его так много, если он всплывет, когда растают ледяные клетки, это количество метана может возвести глобальное потепление до такого уровня, какого не было со времени вымирания пермского периода 250 миллионов лет назад.
Но пока не найдется что-нибудь дешевле и чище, единственный все еще богатый источник ископаемого топлива, на который мы можем рассчитывать, оставит куда более крупную подпись на поверхности, чем просто открытый алмазный рудник – или медные, железные или урановые рудники, если уж на то пошло. После того как те заполнятся водой или собственной занесенной ветром пустой породой, этот сможет протянуть еще несколько миллионов лет.
