Хаос: атака ЭМИ на энергосистемы США и критическую национальную инфраструктуру

Автор Стивен Старр через unz.com,

Поздняя холодная зимняя ночь, во время сильного зимнего шторма, который охватывает большую часть Центральной и Восточной части Соединенных Штатов. 100-килотонная ядерная боеголовка внезапно взорвалась в 100 милях над Далласом, штат Техас.. Две минуты спустя идентичные ядерные боеголовки взрываются над Лас-Вегасом, штат Невада, и Колумбусом, штат Огайо. Каждая ядерная высотная детонация производит огромный электромагнитный импульс (ЭМИ); три ЭМИ вместе охватывают большую часть континентальной части Соединенных Штатов.

Детонация 1.44-мегатонной ядерной боеголовки W49 в 250 милях над островом Джонстон в 1958 году привела к первому зарегистрированному высотному электромагнитному импульсу. Фотография была сделана в 860 милях от Гавайев, достаточно далеко, чтобы предотвратить сильные ожоги сетчатки в глазах наблюдателей в Гонолулу (военные чиновники переместили место испытания с атолла Бикини, потому что ядерный огненный шар мог ослепить людей на расстоянии до 400 миль). [1]

Через несколько миллиардных долей секунды начальные волны EMP E1 вызывают массивные напряжения и токи в линиях электропередач по всем трем электросетям США. Любое неэкранированное современное электронное устройство, подключенное к сети мгновенно, имеет свои схемы.Это включает в себя все компьютеры и устройства, которые контролируют работу большинства критически важных национальных инфраструктур США, включая аварийные энергетические системы и активные аварийные системы охлаждения ядра по меньшей мере 26 коммерческих ядерных реакторов. Огромные всплески электричества, создаваемые волнами Е1, разрушают панели управления высоковольтными подстанциями и разрушают компьютеры на электростанциях и центрах распределения электроэнергии. Совокупные последствия этого катастрофического ущерба приводят к внезапному обрушению всех трех электросетей США.

Рисунок 1: Три электрические сети США. [2]

Через несколько секунд следующие волны EMP E3B Heave Waves разрушают большую часть выключателей сверхвысокого напряжения (EHV) и по меньшей мере одну треть трансформаторов большой мощности (LPT), которые необходимы для передачи на большие расстояния 90% электроэнергии в США. Повреждение и разрушение электроприводов EHV оставит целые регионы США без электроэнергии на год или дольше.

Ядерный удар

Ядерные боеголовки «доставляются» в целевые районы баллистическими ракетами, запущенными с подводной лодки, расположенной в 200 милях к югу от Пенсаколы в Мексиканском заливе. Для запуска трех ракет с глубины 150 футов подводной лодке требуется менее одной минуты[3]. Ракеты стреляют по депрессивным траекториям, чтобы сократить время, необходимое их боеголовкам для достижения назначенных целей;[4] их время полета длится от 5 до 7 минут от запуска до детонации. Системы раннего предупреждения США фиксируют запуски, но у американских систем противоракетной обороны нет достаточно времени, чтобы перехватить ракеты или их ядерные боеголовки, прежде чем они взорвутся высоко над США[5].

Расположение этих трех высотных ядерных взрывов не обязательно должно быть точным. Детонации над другими восточными и западными местами (над Индианой, Огайо, Кентукки, Алабамой или Сиэтлом и Лос-Анджелесом) дадут очень похожие результаты. Однако взрывы должны были происходить над атмосферой Земли и в самые темные часы ночи; время, высота 106 миль и экстремальные погодные условия были выбраны, чтобы максимизировать разрушительные эффекты ЭМИ. [6]

Взрывы внезапно осветили небо над США. Звук отсутствует, потому что атмосфера на таких больших высотах слишком тонкая, чтобы передавать звуковые волны. Никаких взрывных эффектов или пожаров на Земле не создается, но массивные всплески мощных гамма-лучей, выпущенных детонациями, движутся вниз со скоростью 186 000 миль в секунду. Когда гамма-лучи попадают в атмосферу, они вырывают электроны из молекул воздуха и отправляют их к Земле почти со скоростью света. Магнитное поле Земли взаимодействует с этими массивными облаками вращающихся электронов, создавая гигантские волны EMP E1, которые проходят вниз быстрее, чем молнии.

EMP E1 уничтожает твердотельную электронику, необходимую для функционирования критической национальной инфраструктуры

EMP не наносит вреда людям, животным или растениям и не наносит структурного ущерба зданиям. Тем не менее, волна EMP E1 мгновенно вызовет сильно разрушительные электрические напряжения и токи в любом электропроводящем материале, расположенном в огромных круглых областях под ядерными детонациями. Каждая ядерная детонация создает большую круговую область воздействия EMP E1, охватывающую многие сотни тысяч квадратных миль (рисунок 2).

LinkBookmarkFigure 2: Области воздействия для волн EMP E1 от ядерных взрывов в 106 милях над Колумбусом, Огайо, Далласом и Лас-Вегасом, штат Невада. Большие круги изображают диапазоны воздействия EMP E1, а внутренние синие круги иллюстрируют области, где всплески мощности, создаваемые волнами инцидентов EMP E1, могут повредить твердотельные электронные устройства, которые не подключены к сети. [7]

Волны EMP E1 вызывают 2 миллиона вольт и токов от 5000[8] до 10000[9] ампер в линиях электропередачи среднего распределения. Перенапряжения от 200 000 до 400 000 вольт (за пределами проектной мощности) происходят в линиях распределения электроэнергии класса 15 киловольт, которые соединяются с большинством домов, ферм и предприятий. [10] Менее чем за одну миллионную долю секунды эти повреждающие напряжения и токи проходят через электрические сети США. . Если они не защищены от Е1, любое современное электронное устройство, содержащее твердотельные схемы (микрочипы, транзисторы и интегральные схемы) То, что подключено к сети, будет отключено, повреждено или разрушено этим огромным взрывом электричества. Это включает в себя электронные устройства, необходимые для работы всей критической национальной инфраструктуры США.

Области, расположенные под точками детонации (на рисунке 2 изображены как темно-синие круги), внезапно испытывают волны E1, достаточно мощные, чтобы вызвать повреждающие напряжения и токи в электронных устройствах, которые могут быть удалены. не Подключен к сети. 50 000 вольт и 100 ампер скачка тока в неэкранированные шнуры питания переменного тока. [11] Сотовые телефоны отключены вместе с вышками сотовой связи; почти все формы телекоммуникаций прекращаются. Практически все, что питается от электричества, внезапно перестает работать.

Наземные, воздушные и морские транспортные системы, системы водоснабжения и санитарии, телекоммуникационные системы и банковские системы — все они выведены из строя. Распределение продуктов питания и топлива прекращается. Экстренные медицинские услуги становятся недоступными. Множество электронных устройств, от которых зависит общество, внезапно перестали работать.

EMP E1 выбивает энергию за счет разрушения стеклянных изоляторов на линиях электропередачи 15 кВ

Рисунок 3: Флешовер разрушает стеклянные изоляторы на линии распределения мощности. [12]

Массивные напряжения и токи, индуцированные в линиях электропередачи волнами E1 в сочетании с экстремальными погодными условиями, действуют на перегрузку, короткое замыкание и разрушают миллионы стеклянных изоляторов (процесс, называемый «флашовером»), которые обычно используются на линиях распределения электроэнергии мощностью 15 киловольт (кВ) по всей территории Соединенных Штатов. 78% всей электроэнергии в США доставляется конечным потребителям (жилым, сельскохозяйственным, коммерческим) через эти линии 15 кВ.[13]
Потеря одного стеклянного изолятора на линии может выбить распределение мощности на всей линии.

Поскольку на большей части территории США преобладают минусовые погодные условия, в американских домах внезапно погасли огни и электричество.

Хаос

Почти каждое электронное устройство, необходимое для современной жизни, перестает работать. Компьютеры, модемы, маршрутизаторы, программируемые логические контроллеры и системы надзорного контроля и сбора данных (SCADA), используемые для мониторинга, управления и автоматизации сложных промышленных процессов, исчезают. Все Ад выходит на свободу.

Все железнодорожные, портовые и воздушные перевозки перестают функционировать. GPS и оптоволоконные системы выходят из строя. Самолеты падают с неба. Моторизованные клапаны, которые контролируют поток газа и нефти в миллионах миль трубопроводов, внезапно замерзают, вызывая разрывы и взрывы. Системы подачи воды не работают. Контроль теряется на нефтеперерабатывающих заводах и морских платформах. Крупные взрывы печей и котлов происходят на угольных электростанциях. Потерян контроль над всеми промышленными процессами и сборочными линиями. Системы дистанционного управления, используемые в каждом промышленном процессе, внезапно прекращают работу.

Энни Якобсен в своей замечательной книге Ядерная война: сценарий[14], живо описывает то, что происходит после того, как супер-ЭМП-оружие взорвано над центральной частью США (российские и китайские военные тексты с открытым исходным кодом описывают супер-ЭМП-оружие, которое создает волны EMP E1 в два-четыре раза мощнее, чем те, которые описаны в этой статье [15]):

"Из 280 миллионов зарегистрированных транспортных средств Америки «10 процентов транспортных средств, находящихся на дороге, внезапно больше не работают. .. Без рулевого управления или электрических тормозов транспортные средства останавливаются или врезаются в другие транспортные средства, в здания, в стены. Застрявшие и разбившиеся транспортные средства блокируют полосы движения на дорогах и мостах повсюду, не только в местах, где люди бегут от ядерных бомб, но и в туннелях и на эстакадах, на больших и малых дорогах, на дорогах и на парковках по всей стране. Электрическая перекачка топлива только что подошла к постоянному и фатальному концу.

Пресной воды больше не будет. Больше никаких туалетов. Никакой санитарии. Никаких уличных фонарей, никаких туннельных огней, никаких огней вообще, только свечи, пока не останется ни одного горящего. Никаких газовых насосов, никакого топлива. Никаких банкоматов. Без снятия наличных. Нет доступа к деньгам. Никаких сотовых. Никаких стационарных. Не звонить 911. Никаких звонков. Нет систем экстренной связи, за исключением некоторых высокочастотных радиостанций. Никаких служб скорой помощи. Больничная техника не работает. Сточные воды разливаются повсюду. Меньше пятнадцати минут требуется насекомым, несущим болезни. Питаться на грудах человеческих отходов, на мусоре, на мертвых...

Миллиарды галлонов воды, проходящие через акведуки Америки, неконтролируемо растут. Плотины лопнули. Массовое наводнение начинает сметать инфраструктуру и людей... тысячи поездов метро, пассажирских поездов и грузовых поездов, путешествующих во всех направлениях, многие на одних и тех же путях, сталкиваются друг с другом, врезаются в стены и барьеры или сходят с рельсов. Лифты останавливаются между этажами или падают на землю. Спутники (в том числе международная космическая станция) смещаются с места и начинают падать на Землю. Пятьдесят три оставшиеся в Америке атомные электростанции, которые в настоящее время работают на резервных системах, только начали коллективно исчерпать время». (Jacobsen, 2024, pp. 264-267)

Однако не все атомные станции будут работать на аварийных резервных системах.

Реакторные отключения на атомных электростанциях

Тысячи твердотельных электронных компонентов (блоки управления, насосы с механическим приводом, клапаны с механическим приводом, датчики температуры и давления, выпрямители, инверторы, переключатели и т. д.) необходимы для мониторинга, управления и безопасной эксплуатации ядерных реакторов. Эти компоненты находятся в различных частях активных систем аварийного охлаждения на каждом ядерном реакторе; многие из них также находятся в аварийных дизельных генераторах и аккумуляторных банках, которые составляют аварийные энергетические системы на каждой атомной электростанции (которые необходимы для безопасного отключения и охлаждения ядерных реакторов при потере электроэнергии на станции). А.Все эти твердотельные компоненты лишеныспециализированное экранирование для защиты от высоких напряжений и токов, создаваемых EMP E1.

Рисунок 4: 26 Коммерческие ядерные реакторы расположены в округлых красных областях, которые испытывают пиковые поля инцидентов EMP E1, равные 12 500 вольт на метр до 50 000 вольт на метр. [16]

26 атомных электростанций расположены в EMP E1-насыщенных областях (рисунок 4), где повреждающие электрические напряжения и токи индуцируются в неэкранированных кабелях, линиях и твердотельном электронном оборудовании, расположенном внутри зданий и сооружений. E1 также поражает многие наземные линии электропередач, телефонные линии, кабели и т. Д., Которые входят и выходят из этих установок.

В тот момент, когда волны E1 выбили сети, потеря электроэнергии за пределами площадки привела к аварийному отключению каждого ядерного реактора, работающего в США. Для аварийного отключения электричества не требуется. Однако системы аварийного охлаждения должны начать охлаждать ядро ядерного реактора в течение нескольких секунд после аварийного отключения. В противном случае сотни миллионов ватт тепла, остающегося в активной зоне реактора[17] (тепло вырабатывается высокорадиоактивными топливными стержнями), приведут к перегреву активной зоны реактора до точки самоуничтожения в течение нескольких часов или меньше. [18]

В миллионную долю секунды повреждающие напряжения и токи, создаваемые волной EMP E1, отключают аварийные энергетические системы на атомных электростанциях, где расположены реакторы.. Твердотельный контроль в гигантских аварийных дизельных генераторах больше не работает; интерфейсы AC/DC, расположенные между аккумуляторными банками и электрическими системами завода, вышли из строя. В настоящее время больше нет автономной или локальной электроэнергии, доступной для запуска активных систем охлаждения ядра аварийной ситуации.Это не сработает в любом случае, потому что твердотельная электроника, найденная в насосах и клапанах с механическим управлением, повреждена и отключена.

Потеря активных систем аварийного охлаждения и аварийных энергетических систем внезапно сделала невозможным для этих 26 ядерных реакторов удаление массивного тепла, остающегося в их ядрах реактора после их аварийного отключения. Принудительный поток воды не может быть возобновлен через ядро реактора Сотни тысяч галлонов воды прокачиваются через ядро каждую минуту во время нормальной работы.

Неисправность этих аварийных систем быстро приведет к расплавлению активной зоны реактора на каждой из этих АЭС. Как это было в 2011 году на Фукусиме, когда 3 реактора расплавились после потери всей электроэнергии за пределами и на месте. .[19] Потому что не работает Атомные электростанции США спроектированы или модернизированы, чтобы противостоять воздействию ЭМИ, Они стали радиологической мишенью для EMP-атаки. (Это касается и атомных электростанций других стран).

Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) продолжает утверждать, что ЭМИ не представляет опасности для атомных электростанций, которые она регулирует. Хотя она никогда не проводила всестороннего тестирования, необходимого для подтверждения своих теорий. (В 2019 году Целевая группа по электромагнитной обороне ВВС США заставила СРН отреагировать на их опасения по поводу отсутствия защиты от электромагнитных помех на американских атомных электростанциях, но СРН отказалась предпринимать какие-либо действия для защиты американских атомных электростанций от ЭМИ[20]).

Пожары в топливном бассейне на атомных электростанциях

Полная потеря электроэнергии за пределами площадки и на месте на атомной электростанции также делает невозможным эксплуатацию больших систем охлаждения, необходимых для удаления тепла из бассейнов отработавшего топлива, где хранятся высокорадиоактивные использованные или «отработанные» урановые топливные стержни. Эти бассейны содержат одни из самых больших концентраций радиоактивности на планете. [21] Интенсивно радиоактивное отработанное топливо также генерирует огромное количество тепла, которое должно непрерывно удаляться из бассейна, иначе вода в бассейне будет нагреваться до точки кипения.

Без рабочей системы охлаждения дизельные насосы должны использоваться для подачи прохладной воды в бассейны с отработавшим топливом. Даже если рабочие насосы могут быть найдены, атомные электростанции должны иметь только 7-дневный запас дизельного топлива под рукой[22] (если дизельное топливо хранится под землей, маловероятно, что после атаки ЭМИ будут работать насосы для перемещения топлива к генераторам). Расплавление реактора и соответствующий выброс радиации в сочетании с ограниченным запасом дизельного топлива сделают невозможным в течение нескольких дней предотвратить кипение воды в этих бассейнах.

При падении уровня воды в бассейнах в конечном итоге подвергает отработанное топливо пару и воздуху, это заставляет стержни нагреваться до точки разрыва или воспламенения и высвобождать огромное количество радиоактивности. [23] Топливные стержни, недавно удаленные из ядра реактора, начинают гореть при температурах, превышающих 1800 градусов по Фаренгейту, и огонь распространяется на более старые стержни в бассейне. Радиоактивность, выделяемая от одного пожара в бассейне с отработавшим топливом, может высвободить в десятки раз больше радиации, чем было выпущено в результате аварии на Чернобыльской атомной электростанции.[24]

Рисунок 5: Зоны загрязнения от гипотетического пожара в одном бассейне с отработавшим топливом высокой плотности на атомной электростанции Peach Bottom в Пенсильвании выпускают 1600 ПБк цезия-137 в четыре даты в 2015 году[25]

Огромное количество радиации, выделяемой разрушенными реакторами, и их 26 горящих бассейнов с отработавшим топливом превратят большую часть континентальной части США в непригодные для жизни зоны радиоактивного отчуждения. Когда 7-дневные поставки дизельного топлива закончатся для генераторов, все еще работающих на оставшихся 68 коммерческих ядерных реакторах США, их бассейны с отработавшим топливом также будут кипеть, что приведет к самоуничтожению отработавших топливных стержней, а также к распространению огромного количества радиоактивных осадков по всей территории США.

Волна EMP E1 начинает разрушать энергосистемы США

Когда огромный всплеск мощности, вызванный EMP E1, ударил по подстанциям сверхвысокого напряжения по всей территории США (рисунок 6), он уничтожил большую часть защитных твердотельных реле[27], которые защищают электрические системы в сети от повреждений. [28] Это включало реле, которые активировали около 5000 выключателей сверхвысокого напряжения (EHV), [29] которые обеспечивали первичную защиту от повреждающих токов для трансформаторов большой мощности (LPT). [30] В трех электросетях США имеется около 5000 электроприводов напряжением 345 киловольт (кВ) и более высокое рабочее напряжение. [31]

Рисунок 6: 1765 Подстанции сверхвысокого напряжения, подвергшиеся воздействию E1 в результате ядерного взрыва над Колумбусом, штат Огайо, которые составляют 83% таких подстанций в США[32]

LPT используются на электростанциях для увеличения напряжения перед передачей на большие расстояния (это уменьшает потерю мощности), а затем в конце линий передачи для снижения напряжения при распределении энергии среди американских домохозяйств, сельского хозяйства и промышленности. LPT являются необходимый для передачи электроэнергии в США (рисунок 7). 90% электроэнергии в электросетях США проходит через стареющие 345 кВ (345 000 вольт), 500 кВ и 765 кВ LPT; в трех национальных электросетях США их всего несколько тысяч..[33]

Рисунок 7: Роль трансформаторов большой мощности (LPT) в энергосистеме. Окружены красным[34]

Всплеск мощности, вызванный E1, уничтожил конденсаторы серии на линиях электропередачи, которые защищали LPT от опасных скачков мощности. [35] Электроника в системах охлаждения LPT также была повреждена, [36] и крошечные отверстия были сожжены в изоляции обмоток в LPT. [37] Это сделало LPT восприимчивыми к внутренним коротким замыканиям и перегреву. Другими словами, волны EMP E1 отключили системы безопасности, необходимые для защиты LPT, а также повредили некоторые LPT. [38] Это сделало LPT уязвимыми к воздействию следующих волн EMP E3B (внутренние короткие замыкания и массивный перегрев).

EMP E3B Waves Wreck the EHV Circuit Breakers and LPTs — U.S. Grids Go Down for a Year or Longer (недоступная ссылка — история).

Ученые подтвердили «всеми средствами измерения»[39], что потенциал угрозы, создаваемый EMP E3, превышает предполагаемый предел напряжения, который стареющая энергетическая сеть США спроектирована и протестирована, чтобы выдержать.

Поскольку США не смогли защитить свои электрические сети от ЭМИ, все 765 кВ LPT, две трети из 500 кВ LPT и не менее 20% из 345 кВ LPT довольно уязвимы к воздействию ЭМИ E3.[40] Как LPT, так и EHV, которые защищают их, повреждены, отключены и уничтожены комбинированным воздействием волн E1 и E3B.

Рисунок 11: Перемещение 460 000-фунтового трансформатора большой мощности. Совокупный вес трансформатора и оборудования, необходимого для его перемещения, составил 944 800 фунтов. [41] LPT не могут быть быстро установлены даже после того, как их замена произведена и доставлена в США.

Волны EMP E3B вызывают постоянный ток (DC) в длинных линиях электропередачи, а также в самой Земле. Потеря защитных реле (после волн E1) позволяет прямым токам от сотен до тысяч ампер поступать в EHV Circuit Breakers и LPT. [42] Взрывные устройства EHV взрываются, а LPT перегреваются и самоуничтожаются. LPT часто содержат много тысяч галлонов масла для охлаждения и высоковольтной изоляции; это масло становится топливом для создания крупных пожаров, которые быстро поглощают основные части подстанции и / или электростанции, где расположены LPT. [43]

Потеря LPT и EHV в электросетях оставляет большую часть Соединенных Штатов без электроэнергии в течение года или, вероятно, дольше. Это связано с EHV Circuit Breakers.[44] ЛПТ не накапливаются. В настоящее время требуется от 40 до 60 недель, чтобы заменить EHV.[45] LPT должны быть изготовлены на заказ, и около 80% LPT производятся за рубежом.[46] Текущее время ожидания производства LPT составляет от 80 до 210 недель.[47] LPT обычно весят от 670 000 до 820 000 фунтов [48], не могут быть переброшены по воздуху или транспортированы поездом (самая большая нагрузка, которую обычно перевозит железнодорожный вагон, составляет 200 000 фунтов [49]) и чрезвычайно сложны для транспортировки на суше (рисунок 11).

Социальный коллапс

Это конец зимы, в разгар крупного зимнего шторма, и электричество больше не доступно для большинства американцев, которые теперь оказываются в темных, холодных домах, где больше ничего не работает. Ни света, ни тепла, ни проточной воды, ни телефона, ни интернета, ни телевизора, а вскоре и еды. Если их автомобили все еще могут стартовать, они обнаружат, что автомагистрали заблокированы другими транспортными средствами, отключенными начальной волной E1. Бензин уже нельзя выкачивать из подземных резервуаров. Доставка продовольствия в города прекращается. Люди пытаются бежать из регионов, получающих массивные радиоактивные осадки, которые находятся под ветром от разрушенных ядерных реакторов и бассейнов с отработавшим топливом. Общество рушится, когда миллионы голодающих и замерзающих людей делают все, чтобы выжить.

Председатель комитета Конгресса, который исследовал последствия ядерной атаки ЭМИ на Соединенные Штаты, подсчитал, что большинство американцев не выживут после атаки ЭМИ, которая выбила американские электрические сети и отключила критическую национальную инфраструктуру. [50] Несмотря на такие предупреждения, Соединенные Штаты не предприняли действий для защиты своих электросетей и критически важной национальной инфраструктуры, включая свои атомные электростанции, от воздействия ЭМИ.

США могут защитить свои энергосети и критически важную национальную инфраструктуру

Существуют технологии, которые могут эффективно защитить энергосистему США от разрушения. Кроме того, уязвимые компоненты в критически важной национальной инфраструктуре США также могут быть защищены в значительной степени от ЭМИ (это также относится к уязвимым компонентам активных систем аварийного охлаждения и аварийных энергетических систем на ядерных реакторах). Несколько подробных технических документов объясняют, как это можно сделать. [51][52][53][54][55] Смета расходов, чтобы добавить эту защиту, составляет десятки миллиардов долларов - небольшая часть того, что США тратят каждый год на свой оборонный бюджет.

Американские военные давно действовали, чтобы защитить свое оружие и системы связи от ЭМИ, однако все попытки заставить критическую национальную инфраструктуру США быть защищенной от ЭМИ были побеждены. Дважды - в 2013 и 2015 годах - законопроекты, требующие защиты от ЭМИ, не смогли прийти к окончательному голосованию в Конгрессе, потому что атомные и электрические коммунальные предприятия лоббировали против них. Их противодействие возникло из формулировки в законопроектах, которые требовали от коммунальных служб платить за экранирование.

Следовательно, не было предпринято никаких существенных шагов для установки оборудования и модификаций, которые защитили бы национальную электрическую сеть США и критическую национальную инфраструктуру США от ЭМИ.

Записка автора: Если одно или несколько супер-EMP-оружий [56] были использованы в атаке против Соединенных Штатов, последствия атаки могут быть значительно более серьезными, чем те, которые описаны в этой статье. Более подробное объяснение см. Ядерные высотные электромагнитные Пульс: смертельная угроза для электросетей США и атомных электростанций США.[57]