В недрах урановой разведки

ТЕХНОЛОГИИ / МАЙ – ИЮНЬ #2_2023
На фото: Хабаровский край. 1 июля 1966 г. Геологи на озере Амут. Ю. Муравин / Фотохроника ТАСС
Текст: Ирина Дорохова / Фото: ТАСС

Урановая геологоразведка была одним из привилегированных видов деятельности в СССР. Она по-особому организовывалась, финансировалась, награждалась. Из-за высокой значимости для государства такая разведка требовала от геологов огромной самоотдачи и труда в тяжелых условиях.

Урановая геологоразведка в СССР была молодой отраслью. В промышленных масштабах она формировалась параллельно с атомным проектом, поэтому методики поисков создавались на ходу. Поскольку надо было найти уран быстро, встала задача опоисковывать огромные площади. Существовавшие методы ее решить не могли.

Решение предложил в 1945 году физик Александр Якубович: искать признаки урановых месторождений с самолетов, оснащенных специальным аппаратом — ​гаммарадиометром. Некоторые ученые встретили идею в штыки, но все же было решено попробовать. В 1946 году был создан первый аэрогаммарадиометр, успешно проявивший себя. Быстро наладили серийный выпуск, и уже в 1947 году началась массовая аэрогаммасъемка, благодаря чему были выявлены многие урановые месторождения. В начале 1950‑х годов прибор стал выпускаться на сцинтилляционных счетчиках.

В Кызылкумах довольно быстро, еще в 1955 году, геологи Учкудукской партии Владимир Мазин и Гертруд Печенкин обнаружили, что урановые месторождения размещаются на границе желтых и серых пород (см. комментарий ветерана урановой геологоразведочной отрасли СССР и России Михаила Шумилина). «Говоря простыми словами, если при бурении по редкой сети обнаруживали в одной скважине желтые породы, а в другой — ​серые, то начинали сгущать сеть, чтобы найти контакт — ​и уран», — ​рассказывает экс-гендиректор «Волковгеологии» (компании, выросшей из Волковской урановой экспедиции, базировавшейся в Алма-­Ате) Виктор Язиков.

В каждой пробуренной скважине проводили каротаж — ​опускали в нее прибор, регистрирующий радиоактивное излучение. Специальная станция фиксировала его, оцифровывала и выдавала результат. По большому счету, именно такими методами — ​бурением и гамма-­каротажем — ​проверяют наличие урана до сих пор.
Комментарий эксперта

Михаил ­Шумилин
Доктор геолого-минералогических наук, профессор
О генезисе инфильтрационных месторождений:
«Механизм возникновения инфильтрационных месторождений примерно такой. В горах выпадают осадки, вода просачивается под землю, подземные воды стекают вниз по долине сквозь породы, в которых есть небольшие количества урана. Под воздействием кислорода, растворенного в воде, уран переходит в раствор, потому что большинство соединений шестивалентного, то есть высокоокисленного, урана растворимы в воде. Вода с ураном движется от области питания к области разгрузки и постепенно теряет кислород, который расходуется на окисление органики, железа и др. Наступает момент, когда воды становятся бескислородными. В них уран восстанавливается до четырехвалентной формы и выпадает в осадок. Но вода продолжает поступать, и уран снова растворяется, и переоткладывается чуть дальше, и концентрация его повышается. В итоге формируется сравнительно узкая лентообразная структура, тянущаяся иногда на сотни километров, в которой сосредотачивается уран. Восстановленные породы серые, а окисленные — ​желтые или рыжие. На их контакте и следует искать уран».
До ввода в повсеместную практику алмазного бурения, при котором бур вырезает из толщи пород аккуратный столбик-­образец, использовали дробовое бурение (чугунной дробью). Если породы были мягкие, они истирались в пыль, проанализировать и учесть потери было невозможно, поэтому порой возникали несоответствия между заявленными показателями и реальностью в эксплуатации. О таких несоответствиях знали, поэтому требовали выхода керна не менее 75 % от объема бурения, в противном случае результаты браковали. Это было проблемой — ​впустую оказывались потрачены время, усилия буровиков и деньги на работу оборудования.

В геологоразведке, как и в других отраслях в СССР, поощрялись рекорды. Они получили широкое распространение после рекордной смены Алексея Стаханова в 1935 году. В геологоразведке один из плановых показателей, по которым можно поставить рекорд, — ​это объем проходки, то есть количество пробуренных метров. До сих пор не превзойденный результат — ​25 тыс. метров за станкомесяц. Достичь его помогли четыре фактора. Первый — ​рыхлые породы, такие буровой станок проходит гораздо быстрее. Второй — ​то, что бурили по густой сети, скважины отстояли друг от друга на расстоянии 50, максимум — ​100 метров, и много времени на перемещение бурового станка не тратилось. Третий — ​организация работ: работали двумя станками; пока один работал, другой перемещали и монтировали. Четвертый — ​мотивация: шли на рекорд, старались всё делать быстро, иногда со скважины на скважину бригада бегом бежала. При таком подходе простои минимальны. Лишь недавно «Русбурмаш» перенял эту методику, и скорость проходки тоже резко выросла. Если раньше годовой план на «Далуре» выполняли шестью станками, то в 2022 году пять станков с ним справились за 10 месяцев.
Аналитика в действии
Бурение — самый дорогой процесс в геологоразведке. Чтобы сэкономить, используют аналитические методы прогнозирования. «Сейчас практически все месторождения, как говорят геологи, „слепые“, то есть на поверхность они не выходят, располагаясь на значительных глубинах. Поэтому сначала проводят анализ общей гидрогеологической обстановки. Смотрят, откуда, куда и как движутся воды, где можно ожидать формирования фронта. Составляются карты, на которые наносятся вероятные положения таких зон, потом их начинают последовательно разбуривать скважинами», — комментирует М. Шумилин.

Также выяснилось, что высокая радиоактивность отнюдь не всегда обещает богатое урановое оруденение. Дело в том, что радиоактивность дает радий, продукт распада урана, сам он малорадиоактивный. У радия и урана разные геохимические свой­ства: радий, например, растворяется только в щелочи, в кислоте он нерастворим, а уран переходит в раствор в обеих средах. Кроме того, у радия период полураспада примерно 1590 лет (по сравнению с 4,468 млрд лет у урана). То есть за 3 тыс. лет радий распадется полностью, а из распадающегося урана возникнет новый радий. «Когда мы измеряем радиоактивность, то меряем радий, а не уран, и показатель надо пересчитывать на уран с учетом состояния радиоактивного равновесия. Если прошло много лет, то радия ровно столько, сколько должно быть в этом объеме урана. А если руда очень молодая, то урана распалось меньше, радия, соответственно, тоже образовалось меньше, поэтому радиоактивности нет, а уран есть. Есть различия и в расположении: голова месторождения обогащена ураном и обеднена радием, потому что в голову приходит молодой уран, а радий остается позади», — объясняет М. Шумилин.


О том, что радиоактивность может присутствовать, а уран — отсутствовать, геологам рассказали физики-­ядерщики, изучавшие свой­ства урана и радия, поэтому у геологов всегда были опасения, что они нашли «не то». «Начальник мой, Николай Карпов, был страшный ругатель. Помню, он орал как-то в телефон: „Вы что там нашли? У вас там радий, а не уран!“ Так что в геологии нужен постоянный контроль разными методами», — отмечает М. Шумилин.

Чтобы ответить на вопрос «что нашли?», керн отправляли в лабораторию на химический, спектральный и другие анализы. В каждой экспедиции появилась своя лаборатория.

Чтобы минимизировать риск лабораторной ошибки, использовали внешний контроль. Получив результаты из одной лаборатории, геологи отправляли ту же пробу в другую. «Если проверяли данные в лаборатории партии, затем направляли пробу на контрольный анализ в лабораторию экспедиции, научно-­исследовательского института или управления. Результаты первой лаборатории второй не сообщали, результаты сравнивали», — рассказывает М. Шумилин. Проб делали несколько, поэтому в итоге у геолога накапливалась серия парных анализов, которые он обрабатывал различными статистическими методами и не только получал результаты по качествам руд и вмещающих пород, но и выявлял вероятность систематической ошибки в лаборатории (например, занижение или завышение результата). Иногда для проверки пробу шифровали и отправляли на анализ повторно: лаборант не знал, какую пробу он анализирует — новую или уже проанализированную. Если выявлялись систематические ошибки, работу лабораторий корректировали, например, меняли реагенты на более чистые.
Научная поддержка
Геологоразведочные работы в СССР курировались научными организациями — институтами, группами ученых, индивидуальными консультантами. Они анализировали минералы сложными методами, неприменимыми на уровне геологоразведочной партии, например, рентгеноспектральными и рентгеноструктурными. На их основании ученые пытались вывести закономерности генезиса месторождений, понять их специфику и механизмы возникновения. Искали способ увязать и интерпретировать все данные, чтобы использовать их для прогнозов на других площадях. «Предполагается, что, если геология одинаковая, одинаковой должна быть и руда. На самом деле так бывает далеко не всегда», — признаёт М. Шумилин. В качестве примера он приводит казахстанское месторождение Заозерное. Оно залегало в известняках, поэтому считалось, что тут когда-то было море, и уран осадочный. Запасы утвердили, а потом геологи-­эксплуатационники пожаловались, что они не подтверждаются. Когда стали разбираться, выяснилось, что месторождение представляет собой вовсе не два осадочных пласта, а жилу с коротким ответвлением. И генезис у него — не накопление в осадках, а застывание горячих, несущих уран растворов. Хотя, возможно, всё еще сложнее, потому что уран там был представлен фосфоритами, которые тоже считаются признаком осадочных месторождений. «На самом деле мы еще очень мало понимаем в том, как устроена наша Земля», — подытоживает М. Шумилин.

Научное сопровождение геологоразведки обеспечивали ВИМС (сейчас Всероссийский научно-­исследовательский институт минерального сырья), ВСЕГЕИ (Всероссийский научно-­исследовательский геологический институт), ИГЕМ РАН (Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии) и другие институты, в том числе вузы. «Зимой лекции читаешь, летом на Алдане сидишь, составляешь обоснование, по каким сетям бурить», — вспоминает М. Шумилин.
«Месторождения» в городах
Знания геологоразведчиков о месторождениях урана были нужны не только для разведки недр. Когда радиоактивные источники начали использовать в промышленности и медицине, жесткого контроля за ними не было. Геологи Первого главка — ​структуры в министерстве геологии, отвечающей за геологоразведку урана, — ​предложили с помощью счетчиков Гейгера искать потерянные и спрятанные источники. Такие работы провели в Москве — ​и обнаружили несколько опасных источников.
Экономические особенности
На урановую геологоразведку денег не жалели, и отдача была велика. Постепенно затраты на нее снизились на два-три порядка — с сотен тысяч руб­лей на тонну урана в 1940 х годах до тысяч и даже сотен руб­лей в 1970 х.
Динамика развития геологоразведочных работ и прирост разведанных запасов урана в 1945—1950 гг.
Расход денег в урановой геологоразведке, разумеется, контролировался государством. Но поскольку ориентация была на результат (прирост запасов), во внутреннюю кухню без надобности не вмешивались. «Я расходовал государственные деньги, но отвечал только за конечный результат. Я сам решал, где бурить, на какую глубину, по какой сети. Сейчас не так: любое отклонение от проекта — ​пробурить на 20 метров глубже или перенести скважину на 50 метров — ​надо согласовывать, и согласование выливается в такую бюрократическую переписку, что с ума сойти можно. Если сейчас, например, экспедиция найдет на Дальнем Востоке интересное рудопроявление, то логично было бы увеличить объем бурения и побыстрее его оценить. Но перекинуть деньги, например, с Красноярска на Дальний Восток — ​почти неразрешимая проблема. А у меня в свое время 12 экспедиций работало по всему Союзу: от Украины до Дальнего Востока. И я любые деньги мог перебросить туда, куда надо. Если возникала необходимость ускорить работы на том или ином объекте — ​всё решалось очень быстро и практически без бумаг, телефонным звонком. Сейчас это невозможно. А мы удивляемся, почему результатов нет», — ​сетует М. Шумилин.

В советское время геологи-­первооткрыватели становились лауреатами Сталинской, Ленинской и Государственной премий. Это не только огромные по тем временам деньги (до 100 тыс. руб.), но и социальные льготы, а главное — ​авторитет и признание среди коллег.

Поскольку открытие месторождений (причем не только урановых) поощрялось в СССР очень высоко, бывали и ошибки, и интриги против первооткрывателей. В список могли не включить тех, кто действительно открыл объект.

Случались и настоящие трагедии. Возможно, самая тяжелая — ​судьба Константина Метцгера. Он происходил из поволжских немцев, выпускник МГРИ, в 1941 году ушел добровольцем на фронт, был награжден орденом Ленина. Но в 1942 году его демобилизовали и как представителя вражеской национальности вместе с семьей отправили на Кузбасские шахты. Потом он перешел в урановую разведку, был начальником нескольких партий. Но его карьера, несмотря на успехи, затормозилась. За открытие Стрельцовского месторождения, в которое Константин Метцгер вложил много сил, группу товарищей наградили Ленинской премией, а его обошли. И он покончил с собой.

Зарплаты у советских геологов, работавших по урану, были примерно на 20 % выше, чем у их коллег из других областей, поскольку для поисков урана требовались специальные знания. Также полагалось медицинское сопровождение. Однако условия работы были очень тяжелыми. «Надбавки за безводность означали, что приходилось пить воду, не подходившую для питья. Если давали районные надбавки, это означало, что климат по-настоящему тяжелый. Например, зимой у нас бывало — ​30°C и такие ветра, что даже в валенках и полушубке мы чувствовали себя голыми. Работы приходилось останавливать, потому что все промерзало», — ​вспоминает В. Язиков.
Подсобные хозяйства
Геологоразведочные урановые экспедиции не только вели разведку и оценивали запасы. В конце 1980 х годов они должны были сами обеспечивать себя едой: разводить свиней, выращивать кукурузу и тому подобное, — потому что магазины в селах вокруг стали пустеть. В. Язикову помогал организовывать подсобное хозяйство в Южном Казахстане его отец, уволенный из совхоза за несколько лет до пенсии.

Иногда устройство подсобных хозяйств превращалось в фарс. М. Шумилину пришлось организовывать свиноводческий комплекс для Алданской экспедиции в глубокой тайге. «Иду в райком партии, говорю: мы свиноводческий комплекс, конечно, построим и свиней купим, но кормить их чем? Еду свинкам придется на самолетах завозить, почем свинина обойдется? Предложил поставить хозяйство в Хабаровском крае. Нет, говорят, не пойдет. Свиней зачтут Хабаровску, а мы как будем план выполнять? Так и возили свиньям корм издалека».

Но бывало и иначе. За Каратау, у границы барханных песков, стоял поселок партии № 5 Волковской экспедиции, работавшей на близлежащих месторождениях Канжуган, Моинкум и других. Возглавлял партию Владимир Середкин. «Поселок был небольшой — десятка три домиков, но заботами Володи очень обустроенный и уютный. Артезианские скважины давали обильную воду, так что пески стали плодородными. Весь поселочек выглядел как сад-оазис, скрываясь в тени карагачей и джиды. Весной, когда она цвела, ветер за километр-два доносил крепкий медовый аромат. В поселочке были магазин, школа, телеретранслятор. Володя и школу создал такую, какой не было даже в Алма-­Ате. Действовали и музыкальный класс, и компьютерный. Выпускники без проблем поступали в любые вузы», — вспоминает М. Шумилин.

Урановая геологоразведка прошла в СССР длинный и сложный путь. В первые годы — лихорадочная организация и поиск всего, что необходимо для быстрой и точной разведки: людей, методик, аппаратуры, денег, информации. Первый уран — из Средней Азии и Рудных гор Германии и Чехии. Затем, в 1950 х — первые успехи и новые месторождения, неудачи, поспешные решения о строительстве перерабатывающих мощностей, сортировка и отбраковка объектов, накопление огромного массива первичной информации — по всему СССР и странам Восточного блока. 1960 е годы стали самыми результативными. Нашли новые месторождения в Кызылкумах, Северном, Восточном и Южном Казахстане, было освоено скважинное подземное выщелачивание, вовлекли в отработку объекты, ранее считавшиеся негодными. Нашли Стрельцовку, Элькон, месторождения Кировоградского района, Далматовское в Зауралье. По-видимому, сказался накопленный эффект вложенных усилий — от первого понимания геологоразведочной удачи до постановки на баланс проходит несколько лет. В 1970 х годах острота потребности в уране для военных целей снизилась, но выросли потребности АЭС. Для производства ядерного топлива комбинаты по переработке урановой руды наращивали мощности, требовались новые объекты для пополнения сырьевой базы. Как отмечал в книге «Стране был нужен уран» Евгений Пятов, к началу 1980 х годов на баланс был поставлен объем запасов, приближавшийся к суммарным ресурсам всех западных стран. Но потребление урана стало составлять примерно половину от уровня добычи, остальное складировалось. Обнаруженные месторождения переставали вовлекать в отработку. Тем не менее в 1980 х годах были обнаружены новые объекты на Украине, в Сырдарьинской провинции и Кызылкумах.

Выполненные работы создали огромный задел, который и после распада СССР позволил сохранить уранодобывающую промышленность не только в России, но и в Казахстане, Узбекистане и в меньшей степени на Украине. Казахстан впоследствии стал мировым лидером по добыче урана — в 2022 году, по данным «Казатомпрома», там было произведено 21 227 тонн. На Украине добыча в 2021 году, по данным WNA, снизилась более чем вдвое по сравнению с 2012 годом (с 960 до 455 тонн). В России объем производства составил в 2021 году 2635 тонн; в Узбекистане, по расчетным оценкам, — 3500 тонн. Все эти и ранее добытые тысячи тонн стали доступны благодаря тяжелому труду геологоразведчиков.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ