Ликбез для тех, кто в «тупике»

В очередной раз на страницах печати затрагивается вопрос утилизации твердого ракетного топлива (ТРТ) от межконтинентальных баллистических ракет СС-24 (МБР СС-24), оставшихся на территории Украины после обретения Украиной независимости. И каждый раз на страницах печати высказывается озабоченность затягиванием сроков ликвидации ТРТ, которое относится к пожаро-взрывоопасным материалам и длительное хранение которого представляет техническую и экологическую опасность. Следует отметить, что проблемы, связанные с хранением ТРТ от МБР СС-24 и затягивание сроков принятия решения по его утилизации вызывают беспокойство жителей г. Павлограда, озабоченность работников государственного предприятия «Научно-производственного объединения «Павлоградский химический завод» (ГП «НПО «ПХЗ»), а также в последнее время — и интерес у лидеров различных общественных организаций и партий в преддверии выборной кампании. Таким образом, тех, кого волнуют вопросы хранения и утилизации ТРТ от МБР СС-24, можно условно разделить на две категории в зависимости от проявляемого интереса:

первая — за ускоренное решение вопросов утилизации ТРТ от МБР СС-24 в соответствии с определенными ранее и принятыми политическими решениями, а также техническими обоснованиями, подтвержденными проведенными исследованиями и опытом работ;

вторая — за дальнейшее затягивание процесса принятия решения по утилизации ТРТ от МБР СС-24, так как «ракетно-топливная» проблема является весомым аргументом, позволяющим спекулировать в их общественной и политической деятельности. Представители этой категории постоянно ищут аргументы в пользу отказа от скорейшего решения проблем утилизации ТРТ от МБР СС-24.

Информация корреспондента Владимира Платонова, помещенная в статье еженедельника «Зеркало недели» от 17.04.04, полученная со слов доктора технических наук, профессора, заведующего кафедрой безопасности жизнедеятельности Днепропетровского национального университета Сергея Фомина, как раз и может быть отнесена к попытке поиска аргументов по дальнейшему затягиванию сроков с принятием решения по утилизации ТРТ от МБР СС-24. Мы не можем сомневаться в достаточности научных знаний, которыми располагает заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности С. Фомин, но, очевидно, он не владеет информацией относительно технологий твердых топлив и взрывчатых веществ, технологий утилизации твердых топлив, результатов уже выполненных исследований и оценок. В этой связи хотелось бы сообщить «специалисту в области твердотопливных ракетных двигателей и горения твердых ракетных топлив», что еще в 90-х годах был проведен конкурс на выбор наиболее безопасной технологии ликвидации ТРТ от МБР СС-24. Для этого конкурса представлялись различные технологии, которые используются в ведущих странах мира, занимающихся производством и ликвидацией боеприпасов, ракетного вооружения и их компонентов (США, Россия, Германия, Англия, Франция и др.). Рассматривались такие технологии утилизации и ликвидации ТРТ в корпусах двигателя МБР СС-24, как: механическая резка, сжигание, взрывание, криогенное разрушение, гидромеханическая резка и другие.

Для подтверждения безопасности при обращении и утилизации ТРТ различными методами еще в 1998 — 1999 годах научно-техническими подразделениями ГП «НПО «ПХЗ» выполнено более семи тысяч тестов и опытов с использованием образцов ТРТ, извлеченных из натурных корпусов двигателя МБР СС-24. По результатам этих тестов, с точки зрения обеспечения безопасности процесса, минимального воздействия на окружающую среду, имеющихся условий выполнения процессов, был выбран метод утилизации ТРТ от МБР СС-24, включающий в себя гидромеханическое извлечение ТРТ из корпуса двигателя с последующей его флегматизацией и переработкой в водосодержащие промышленные взрывчатые вещества (ВВ). Следует отметить, что данный метод утилизации ТРТ является наиболее отработанным в мировой практике, соответствует требованиям украинского законодательства по безопасности и охране окружающей среды, позволяет максимально эффективно вернуть материальные ресурсы в экономику Украины через поставку водосодержащих взрывчатых веществ на горнодобывающие предприятия Украины. Также утилизация ТРТ указанным методом является и наименее затратной по сравнению со всеми другими методам, так как для ее исполнения будет привлекаться существующая производственная инфраструктура ГП «НПО «ПХЗ», на которой в свое время проводилось изготовление ТРТ и заполнение корпусов двигателей МБР СС-24.

В 1999 году украинскими специалистами было подготовлено технико-экономическое обоснование по выбору методов утилизации и ликвидации ТРТ от МБР СС-24 в Украине, выполнен сравнительный анализ безопасных условий и приемлемости различных методов ликвидации и утилизации ТРТ от МБР СС-24, таких, как сжигание, взрывание, механическая резка, криогенное разрушение, гидровымывание. Этот документ стал основой для принятия решений американской стороной об утилизации ТРТ украинских МБР СС-24 методом гидромеханического извлечения ТРТ с последующей переработкой его в водосодержащие взрывчатые вещества. В соответствии с этим решением американская сторона оказала техническую и материальную помощь Украине с 2000 по 2003 год по освоению и внедрению данной технологии. При этом, в соответствии с законодательством Украины, проведены общественные слушания и получены соответствующие экспертные оценки данной технологии с положительными решениями.

Предлагаемые профессором С.Фоминым методы поверхностной деструкции и затопления ТРТ в глубинах мирового океана не рассматривались, так как первый является малопроизводительным и не имеет опытной и промышленной отработки. А второй может быть отнесен к гипотетическим по ряду технических и политических причин.

Предложения профессора С.Фомина о повторном объявлении конкурса проектов с привлечением международных групп ученых и публичной защитой выглядят по меньшей мере как нежелание воспринять положительные результаты уже проделанной работы в угоду конъюнктурным политическим течениям, стремящимся навязать дискуссию и тем самым остановить работы по утилизации ТРТ от МБР СС-24. Кроме того, в своих рассуждениях уважаемый профессор не учел, что в Украине имеется соответствующая законодательная база, которая четко регламентирует порядок выполнения проектных работ, их согласование и экспертизу при создании объектов повышенной опасности, к которым относится объект по утилизации ТРТ от МБР СС-24. Соответственно, решения о создании объекта утилизации ТРТ от МБР СС-24 принимаются по результатам этих экспертиз, а не по «результатам общественных слушаний… и мнению международной группы ученых». Совершенно странным выглядит высказывание заведующего кафедрой безопасности жизнедеятельности С.Фомина о том, что «жителей Павлограда необходимо убеждать в безопасности уничтожения ТРТ… комбинированным способом», предлагаемым уважаемым профессором, когда часть двигателей от МБР СС-24 следует ликвидировать методом гидровымывания ТРТ, а другую часть двигателей ликвидировать методом сжигания и детонации. При этом С.Фомин аргументирует свои предложения тем, что якобы не все двигатели с ТРТ могут быть безопасно утилизированы методом гидромеханического вымывания. В этой связи сообщаем, что в 2002 — 2003 годах специалистами Научно-исследовательского института высокоэнергетических материалов (НИИ ВЭМ) ГП «НПО «ПХЗ» были проведены специальные исследования и выполнено более четырех тысяч тестов с использованием оборудования, моделирующего условия критических механических и гидродинамических воздействий на ТРТ.

Также проведены тесты на подтверждение стабильности и безопасности полуфабрикатов и водосодержащих ВВ с ТРТ. В ходе исследований определено, что рабочие параметры гидромониторного оборудования, измельчительного и смесительного оборудования имеют десяти — двадцатикратный запас по сравнению с критическими предельными величинами, которые могут вызвать загорание ТРТ, тем самым обеспечивается требуемый уровень безопасности проведения технологических процессов. При этом исследованиям подвергалось топливо после истечения гарантийных сроков использования и топливо с выявленными отклонениями по физико-механическим свойствам и состоянию структуры поверхности.

В отношении теории распространения ударных волн в заряде ТРТ и создания волнового резонанса, превышающего порог инициирования детонации ТРТ при гидровымывании, высказанной профессором С.Фоминым, следует заметить, что гидромониторная установка не работает как «отбойный молоток». Водная струя гидромонитора, «режущая» топливо последовательными слоями, не обладает энергией, способной возбудить детонационные процессы, так как имеет ограниченные параметры по давлению (менее 1000 атм.). На образцы ТРТ, в том числе с имеющимися «трещинами» и нарушенной плотностью от длительного хранения и частичного разрушения полимерного связующего, воздействовали водяной струей с давлением от 1000 до 20000 атм. При этом не была зафиксирована реакция, связанная с загоранием или детонацией для всех типов ТРТ, используемых в двигателях МБР СС-24. При испытаниях подтверждено, что гидровымывание ТРТ является единственным безопасным способом утилизации ТРТ от МБР СС-24, который позволяет утилизировать топливо независимо от его физико-механического и структурного состояния.

В отличие от метода гидровымывания, который может быть реализован на территории специализированного предприятия, в зданиях, оснащенных защитными сооружениями, для методов сжигания и взрывания необходимо строительство специальных полигонов, удаленных на безопасные расстояния от промышленных и гражданских объектов. Это безопасное расстояние по воздействию от ударной воздушной волны, по оценкам Министерства по чрезвычайным ситуациям, составляет не менее 15 км, а в случае многоэтажных застроек — и до 20 км. Опыта массовой ликвидации ракетных двигателей с массой более 20 т методами сжигания и взрывания в мировой практике нет. В США методом сжигания и взрывания ликвидируются твердотопливные двигатели от ракеты «Трайдент», масса наибольшей ступени которой составляет порядка 18 т. При этом ликвидация этих двигателей осуществляется на специальном полигоне в штате Юта, на безлюдной территории, удаленной от ближайшего населенного пункта на расстояние более 50-ти км, по специальному разрешению правительства США и в ограниченных количествах. Украина относится к государствам с достаточно высокой плотностью населения, на территории которого отсутствуют «свободные» места для размещения таких полигонов. Также устройство таких полигонов требует создание специальной инфраструктуры и подъездных путей для транспортирования пожаро-взрывоопасных грузов, к которым относятся двигатели от МБР СС-24.

В своих рассуждениях по поводу возможности сжигания ТРТ С.Фомин предлагает усовершенствование в виде замены открытого способа сжигания с водяной завесой (как предлагают американцы) на способ «с максимально возможной очисткой продуктов сгорания перед выбросом в атмосферу, как это делается сейчас в Воткинске (Россия)». Очевидно, уважаемый профессор не в курсе того, что работы по проектированию стенда сжигания, проводимые в России с 1997 по 2003 год, остановлены в связи с невозможностью решения экологических проблем, возникающих при сжигании больших масс ТРТ в двигателях таких ракет, как МБР СС-24. Также попытки ликвидировать двигатели с ТРТ от третьей ступени методом сжигания на одном из предприятий в Перми привели к резко негативному отношению экологических организаций и населения в этом регионе в связи с выбросами продуктов сгорания ТРТ в окружающую среду, что повлекло за собой привлечение к уголовной ответственности руководителей предприятия. Ликвидация ракетных двигателей методом сжигания произведена в России для отдельных случаев в режиме испытаний и получения рабочих характеристик двигателя на одном из полигонов недалеко от города Бийска (Алтайский край). Следует отметить, что для трех российских полигонов, размещенных на безлюдной территории, правительством России установлены предельные количества выбросов при сжигании ТРТ: суммарно по всем полигонам не более 1000 тонн в год.

Украина в отличие от России не имеет таких больших безлюдных территорий и достаточных экологических ресурсов (лесные массивы), которые бы могли компенсировать загрязнение окружающей среды от сжигания всего количества ТРТ от МБР СС-24 (5000 тонн), находящегося в Украине. Для компенсации загрязнения окружающей среды и естественного воспроизводства экоресурсов при ликвидации 5000 тонн ТРТ в Украине потребуется от 20 до 80 лет. Такие сроки являются неприемлемыми с точки зрения обеспечения безопасности при длительном хранении ТРТ и потребуют больших затрат на его хранение.

В отношении использования устройств и оборудования для очистки продуктов сгорания, предлагаемых С.Фоминым, необходимо заметить, что процесс сжигания топлива в двигателе исчисляется минутами. Соответственно, оборудование очистки должно уловить и нейтрализовать более 50000 кг (более 40000 куб.м) продуктов сгорания в течение этого времени. Такое оборудование представляет из себя циклопическое сооружение, которое не смогли создать ни американские, ни российские ученые и специалисты. Для оценки возможности применения конструкций абсорберов, разработанных и изготавливаемых на ЮМЗ, для улавливания продуктов сгорания ТРТ от МБР СС-24, по нашему мнению, специалисты ЮМЗ должны провести соответствующие исследования и опытные работы с использованием такого оборудования при сжигании натурных двигателей, аналогичных МБР СС-24, на установках в Днепропетровске.

В отношении рассуждений С.Фомина касательно наличия хлора в ТРТ и «переноса токсичных веществ из одного места Днепропетровской области в другое», которое якобы произойдет при взрыве водосодержащих ВВ на карьерах Кривого Рога, следует заметить, что в состав ТРТ от МБР СС-24 хлор в чистом виде не входит, а является химически связанным элементом окислителя топлива. Удивительно, что специалисту по ракетным двигателям это было неизвестно. В природе и в быту хлор, как химически связанный элемент, встречается во многих веществах, с которыми человек обращается в повседневной своей деятельности — поливинилхлоридные покрытия и изделия (краски, трубы, пленки, посуда, игрушки и др.), поваренная соль и другие. Компонент топлива, содержащий химически связанный хлор, при гидровымывании не разлагается от воздействия воды и не распадается на элементы. Поэтому в процессе извлечения ТРТ и его переработки отсутствуют выбросы хлора в окружающую среду. Водосодержащие взрывчатые вещества, в составе которых будет использовано извлеченное ТРТ, имеют рецептуры, сбалансированные по хлорному и кислородному показателям. Для этого в составе водосодержащих ВВ с ТРТ используются компоненты, исключающие образование свободного хлора и хлористого водорода в продуктах взрыва таких ВВ, переводящие его в химически связанное состояние в виде солей — хлористого натрия (поваренная соль). Взрывчатые вещества с ТРТ по таким сбалансированным рецептурам были разработаны, изготовлены и испытаны в лабораториях и на полигоне ГП «НПО «ПХЗ», а также нашли практическое применение в США такими компаниями, как «Тиокол» и «Дайно». Результаты испытаний и применения показали отсутствие хлора в продуктах взрыва таких ВВ с ТРТ.

В отношении образования диоксинов, действительно, профессор С.Фомин прав в том, что они будут образовываться при сжигании и взрывании ТРТ в корпусе двигателя, так как в этом случае имеются термодинамические условия для их образования в процессе «догорания» продуктов горения и детонации ТРТ при температурах ниже 700 градусов по Цельсию. Это происходит вследствие несбалансированности рецептур ТРТ по окислительным элементам, так как к ТРТ предъявлялись требования по получению максимальных тяговых характеристик, а не экологически чистых «выхлопов». В случае применения извлеченного ТРТ в количестве 12 — 17% в составе водосодержащих ВВ, сбалансированных по компонентному составу, образование диоксинов при взрывании таких ВВ с ТРТ не происходит. Это объясняется тем, что при взрывании ВВ с ТРТ в замкнутом объеме скважин протекает высокотемпературный процесс химического превращения вещества с низким содержанием горючих органических компонентов при температурах более 3000 градусов по Цельсию, когда отсутствуют условия для образования диоксинов.

Также уважаемый профессор должен знать, что все вещества промышленной и непромышленной (природной) группы относятся к тому или иному классу токсичности, соответственно, в каждодневной нашей деятельности осуществляется «перенос» токсичных веществ с одного места в другое. Это относится и к «переносу» взрывчатых веществ от заводов-изготовителей к местам применения ВВ на карьерах, где эти взрывчатые вещества взрывают в целях производственной деятельности карьеров и ни о каком переносе «грязи» речь идти не может. Речь должна вестись о том, насколько ВВ с ТРТ оказывают меньшее влияние на окружающую среду по сравнению с традиционно применяемыми ВВ. По имеющейся оценке, ВВ с ТРТ обладают в 50 раз меньшей газовой токсичностью продуктов детонации по сравнению с таким ВВ, как тротил, используемый на горнодобывающих предприятиях.

Следует отметить, что профессор С.Фомин совершенно прав относительно определенных преимуществ внедрения метода гидроразмыва в Украине для утилизации ТРТ от МБР СС-24 перед другими методами «как уже частично реализованного на практике». Так, в настоящее время на ГП «НПО «ПХЗ» построена пилотная установка с полномасштабным промышленным оборудованием для отработки технологических параметров утилизации ТРТ и тиражирования технологий применительно к полномасштабному комплексу по переработке ТРТ в Украине. Восстановлена соответствующая инфраструктура, обеспечивающая техническую, пожарную и экологическую безопасность процесса, произведена подготовка специалистов. К сожалению, американское правительство приняло решение об остановке предоставления помощи Украине на утилизацию ТРТ от МБР СС-24 с 2003 года. При этом основной причиной отказа в предоставлении технической и финансовой помощи явилась ликвидация в 2002 году основной угрозы, которую представляла Украина для США до тех пор, пока в Украине находились шахтно-пусковые установки и ракеты для доставки ядерного оружия. Для США перестала быть интересной проблема утилизации ТРТ от украинских МБР СС-24, а также понесенные ею затраты, так как с внедрением технологий утилизации ТРТ методом гидровымывания Украина станет второй страной после США, которая будет обладать технологиями ликвидации высокоэнергетических материалов и изделий без уничтожения материальных ресурсов. Понимая это, представители правительства США пытаются навязать Украине другие методы ликвидации ТРТ, экологически заведомо «грязные», труднореализуемые по технической безопасности и полностью затратные, как это было сделано в России. Но Россия может себе позволить это, так как вынуждена производить ракеты и ТРТ, аналогичные МБР СС-24, проводить их испытания и т.д.

Мотивация американской стороны относительно технических и финансовых рисков метода гидровымывания не имеет под собой оснований, так как более чем 30-летний безаварийный опыт работы компании «Тиокол» по гидровымыванию ТРТ из различных видов и классов ракетных двигателей как раз и подтверждает безопасность и эффективность данного метода. Действительно, на начальных этапах освоения технологии гидровымывания при выполнении работ имели место аварийные ситуации, связанные с загоранием зарядов топлива. Но эти случаи были вызваны не недостатками технологии, а несовершенством оборудования, которое применялось в 60 — 70-х годах прошлого столетия. В настоящее время, по оценкам американских специалистов, вероятность аварийной ситуации при гидровымывании составляет 10-6, что расценивается как достаточно безопасный процесс. Методом гидровымывания утилизировалось ТРТ и с истекшими гарантийными сроками, и с изменившимися физико-механическими свойствами, и с наличием деструктивных изменений в зарядах ТРТ. Этим методом в США утилизируют твердое топливо от ракеты «Минитмен», которая по габаритно-массовым характеристикам близка к МБР СС- 24, а также ТРТ от ускорителей Шаттлов массой до 120 тонн.

Навязывание дискуссий по проблемам утилизации и ликвидации ТРТ от МБР СС-24, в том числе и с предложением так называемых альтернативных методов, которые не имеют ни технической, ни экономической оценки и опыта промышленного применения, а являются лишь умозрительными суждениями, приводит к затягиванию сроков с принятием решений ответственными чиновниками, отвлекает специалистов на различные пояснения, разъяснения. Задержка с принятием решений по утилизации ТРТ от МБР СС-24 вызывает необходимость длительного хранения ТРТ и связанные с этим значительные затраты, в том числе из бюджета Украины, на обеспечение безопасных условий хранения ТРТ, контроля за его состоянием и состоянием окружающей среды. Также затягивание сроков принятия решений усугубляет и социально-политическую напряженность в местах размещения топлива.

По нашему мнению, сейчас основные силы должны быть направлены не на полемику — каким методом и где осуществлять ликвидацию ТРТ от МБР СС-24, а на принятие решения по завершению работ на пилотной установке и созданию комплекса по переработке топлива в кратчайшие сроки с определением источников финансирования данных работ. Специалисты НИИ ВЭМ ГП «НПО «ПХЗ» предлагают провести семинар с его участием и участием других заинтересованных специалистов в области РДТТ и ТРТ по вопросам безопасности технологии гидровымывания, переработки ТРТ в водосодержащие ВВ, применения водосодержащих ВВ на горнодобывающих предприятиях. Кроме того, в фондах НИИ ВЭМ можно ознакомиться с техническими материалами по технологии утилизации ТРТ от МБР СС-24, а также с материалами заседаний комиссий украинских ученых, специалистов, представителей контролирующих и надзорных органов по проблемам утилизации ТРТ, в том числе и по так называемым альтернативным методам.