Uranowe łupki i atomowe Bieszczady

Współczesna radiometria łupków bitumicznych z Bezmiechowej - maks. 0,27 μSv/h czyli 27 µR/h 

Co jakiś czas w mediach powraca sensacyjna historia, że w czasach PRL planowano w Bieszczadach próbę bomby atomowej. W różnych wersjach tej opowieści pojawiają się odludne góry, tajne prace wojskowe i pomysł przeprowadzenia eksplozji gdzieś daleko od ciekawskich oczu. Brzmi to jak scenariusz filmu sensacyjnego – ale czy ta legenda ma jakiekolwiek oparcie w rzeczywistości? Okazuje się, że u jej podstaw leżą geologia i lasery.

Widok na Bezmiechową Górna i Bieszczady z terenu szybowiska

Uranowa gorączka w Polsce zaczęła się po II wojnie światowej w 1947 r. od wizyty radzieckich ekspertów geologów. Nie była to wizyta przypadkowa, po prostu Sowieci znaleźli na terenie okupowanych Niemiec rudy uranu, przywiezione do produkcji atomowej WunderWaffe Hitlera, pochodzące z Sudetów. Stąd też w tamtym terenie rozpoczęto poszukiwania. Organizacją prac poszukiwawczych i wydobywczych zajęło się przedsiębiorstwo Кузнецкие Рудники (polska nazwa Zakłady Przemysłowe R-1 lub Kopalnie Kowarskie) powołane 1 stycznia 1948 r. na podstawie umowy międzyrządowej PRL i ZSRR. Ponad tysiąc „czarnych baronów”, niewolników-żołnierzy z 10 batalionu pracy (JW 2930) kopało rudy uranu dla stalinowskiej Rosji. W kolejnych latach radzieccy specjaliści w poszukiwaniu za uranem przebadali dolny Śląsk, Sudety i Góry Świętokrzyskie, Karpaty, Zagłębie Górnośląskie i Częstochowskie. Do 1955 roku w Polsce odkryto 17 złóż uranu i kilkaset miejsc występowania anomalii promieniotwórczych.  Niebawem jednak w samym ZSRR i ČSSR odkryto nowe, bogatsze złoża promieniotwórczego pierwiastka, co przyczyniło się do spadku znaczenia polskich kopalni w Sudetach. Od 1956 roku dalsze prace geologiczne i wydobywcze przeszły w kompetencje polskich służb w szczególności Pracowni Badań Radiometrycznych Zakładu Złóż Pierwiastków Rzadkich i Promieniotwórczych Instytutu Geologicznego. 

Naturalne odsłonięcie łupków brunatnych i bitumicznych (po prawej stronie zdjęcia) w Bezmiechowej Górnej na lewym brzegu potoku Dyrbek

Karpackie poszukiwania w latach 1956–1962 dotyczyły głównie uranonośnych łupków menilitowych i to właśnie one przyczyniły się do powstania tej opowieści o „atomowych” Bieszczadach

Mapa występowania łupków uranonośnych na tle wychodni utworów serii menilitowej w Karpatach środkowych.
1 - miejsca występowania łupków uranonośnych o zawartości powyżej 0,035% uranu; 2 - miejsca występowania łupków uranonośnych o zawartości uranu 0,030-0,035%; 3 - miejsca stwierdzonych występowań łupków o zawartości uranu populacji normalnej; 4 - miejsca podwyższonych koncentracji pierwiastków promieniotwórczych ustalone radiometrycznie; 5 - miejsca, w których nie stwierdzono anomalii radioaktywnych; 6 - wychodnie utworów serii menilitowej; 7 - granice nasunięć
Kita-Badak, M., Badak, J., & Sałdan, M. (1965). Charakterystyka łupków uranonośnych serii menilitowej w Karpatach Środkowych. Geological Quarterly, 9(1), 137-156.

Jednym z miejsc, w których doszukano się podwyższonej radioaktywności łupków i niewielkich mineralizacji uranowych jest rejon Bezmiechowej Górnej w Górach Słonnych. Czarne, silnie bitumiczne łupki ilaste zalegające w spągu serii menilitowej, ponad eoceńskimi łupkami pstrymi. Tworzą one soczewkowaty kompleks o miąższości około 2–5 metrów i rozciągłości dochodzącej do kilku kilometrów.

Skały te zawierają stosunkowo dużo substancji organicznej i właśnie w tych najbardziej bitumicznych partiach stwierdzono zwiększoną zawartość uranu. Jedna z hipotez zakłada, że pierwotnie uran był związany z materią organiczną w osadzie morskim, a później mógł zostać wtórnie przemieszczony i lokalnie wzbogacony przez roztwory krążące wzdłuż spękań. 

Czarne ilaste łupki bitumiczne o oddzielności płytkowej, z nalotami jarosytu i innych minerałów

Dlatego właśnie w szczelinach łupków często pojawiają się drobne wtórne minerały – naloty jarosytu (zasadowego uwodnionego siarczanu potasu i żelaza), wodorotlenków żelaza, a czasem mikroskopijne kryształki minerałów uranu. Powstają one w strefie wietrzenia, gdy piryt obecny w skale utlenia się, tworząc kwaśne roztwory siarczanowe. 

Krystaliczne naloty jarosytu i innych minerałów na powierzchni łupków z Bezmiechowej

Te same roztwory mogą rozpuszczać i ponownie wytrącać uran, dlatego jego wtórne minerały pojawiają się często dokładnie w tych samych szczelinach co jarosyt. Pomiary radiometryczne w rejonie Bezmiechowej Górnej wykazywały tam mocno zróżnicowane wartości promieniowania gamma dochodzące do około od 15 do 100–126 µR/h, czyli wielokrotnie wyższe niż w skałach otaczających. W przeliczeniu na zawartość pierwiastka daje to rząd wielkości 0,02–0,06% uranu, czyli kilkaset ppm. To dużo jak na skałę osadową – kilkadziesiąt do ponad stu razy więcej niż przeciętne tło – ale wciąż niewiele w porównaniu z typowymi rudami uranu. Mimo to miejsce wzbudziło zainteresowanie geologów prowadzących wówczas w Polsce poszukiwania surowców dla energetyki jądrowej. W rejonie Bezmiechowej wykonano nawet geologiczne prace rozpoznawcze. 

Widoczny do dzisiaj wylot jednej ze sztolni poszukiwawczych

W literaturze geologicznej pojawia się informacja o odwiertach i dwóch sztolniach badawczych, które miały sprawdzić ciągłość warstwy łupków uranonośnych. Dziś w terenie pozostały po nich tylko niepozorne ślady – zapadliska i niewielkie otwory w zboczach, m.in. w dolinie potoku Dyrbek, gdzie naturalne odsłonięcia przecinają właśnie spąg serii menilitowej. Złoże ostatecznie nie zostało zagospodarowane, gdyż problemem była przede jego skala i niejednorodność występowania związków uranu. Choć zawartość tego pierwiastka była podwyższona, skały występowały w nieregularnych soczewkach i ich parametry zmieniały się w krótkich odległościach. Co ciekawe, łupki z Bezmiechowej rozważano także jako źródło oleju łupkowego. W nowszych opracowaniach pojawia się nawet pomysł połączenia odzysku oleju łupkowego z wtórnym ługowaniem uranu z pozostałości skały. Jednak aby zapewnić paliwo dla planowanych w Polsce elektrowni jądrowych, potrzebny byłby obszar złoża o powierzchni ponad 35 km² o podobnej zasobności – czego w tym rejonie raczej nie można oczekiwać.

Ślad po drugiej sztolni poszukiwawczej

I tu wracamy do legendy o „atomie w Bieszczadach”. W czasach zimnej wojny informacje o poszukiwaniach uranu, pojawiające się w odludnych górach ekipy geologiczne i niewielkie sztolnie drążone w zboczach mogły łatwo pobudzać wyobraźnię. Do tego dochodzi jeszcze inny wątek z lat 70. – historia badań prowadzonych przez fizyka gen. dyw. prof. dr. hab. inż. Sylwestra Kaliskiego z WAT. Zespół pod jego kierownictwem, sprężyście wspierany przez pierwszego sekretarza Edwarda Gierka, testował możliwości laserowej mikrosyntezy termojądrowej. 

Eksperymenty te nie miały nic wspólnego z uranem, ani innymi ciężkimi pierwiastkami promieniotwórczymi, ale dotyczyły próby uzyskania syntezy mikroskopijnych ilości deuteru i trytu - izotopów wodoru. Te prace badawcze miały przynieść praktycznie nieograniczone i tanie źródło energii, ale dawały też pewne perspektywy militarne.  W 1973 roku zespół prof. Kaliskiego rzeczywiście doprowadził w eksperymencie laserowym do powstania plazmy o temperaturze rzędu milionów kelwinów. W tak ekstremalnych warunkach udało się zarejestrować pojedyncze reakcje syntezy jąder deuteru, potwierdzone emisją neutronów. Była to jednak tzw. mikrosynteza – zjawisko trwające ułamki nanosekundy w mikroskopijnej objętości materii. Do stabilnej reakcji termojądrowej, nie mówiąc już o jakiejkolwiek „polskiej bombie wodorowej”, było od tego bardzo daleko. 

Prof. Kaliski opracował też metodę, z pomocą której teoretycznie można przekroczyć próg syntezy termojądrowej bez "wstępnej" detonacji atomowej. Kaliski zaproponował początkową kompresję mieszaniny deuteru i trytu poprzez kontrolowaną eksplozję klasycznego materiału wybuchowego, a następnie "dogrzanie laserem". Była to tzw. mikrosynteza wybuchowa, nie ma jednak dowodów, że taki eksperyment został w pełni zrealizowany – raczej pozostawał na etapie badawczym. Wokół tego projektu narosło wiele sensacyjnych opowieści, w tym anegdota, że Gierek miał zapytać Kaliskiego, czy ewentualną próbę eksplozji dałoby się przeprowadzić tak, aby nie została zauważona przez radzieckich sojuszników – na przykład gdzieś w Bieszczadach. Czy była to poważna rozmowa, żart czy tylko późniejsza legenda – trudno dziś rozstrzygnąć. Generalnie pomimo szumnego odtrąbienia sukcesów odnośnie wytworzenia plazmy termojądrowej w mikroskali, badania nie przyniosły żadnych wymiernych efektów w większej skali. Nadzieje pogrzebała ostatecznie tragiczna śmierć generała w wypadku samochodowym (i znów według legend zdarzenie to nie było przypadkowe). 

Kamykiem, który rozpoczął współczesną lawinę legend, był artykuł w „Sztandarze Młodych” z 16 lutego 1995 „W Bieszczadach miała wybuchnąć bomba wodorowa” autorstwa Wojciecha Łuczaka. Jego artykuły mają zwykle charakter publicystyki historyczno-wojskowej, często pisanej w dość sensacyjnym stylu (typowym dla prasy lat 90.), można więc śmiało założyć że sporo tam interpretacji i śmiałych hipotez.

Faktem jest, że bliski współpracownik prof. gen. Kaliskiego, wybitny specjalista od laserów prof. Zbigniew Puzewicz, potwierdził, że w eksperymencie udało się uzyskać wysokotemperaturową plazmę i strumień neutronów świadczący o pojedynczych reakcjach syntezy, ale dalsze analizy po 1973 roku pokazały, że do wywołania fuzji termojądrowej o znaczeniu praktycznym, potrzebne byłyby lasery o energii 10 tysięcy razy większej (rząd megadżuli), niż dostępne wówczas w Polsce (setki dżuli). Dopiero w 2022 roku w National Ignition Facility udało się uzyskać dodatni bilans reakcji syntezy termojądrowej inicjowanej laserowo (422 megadżule energii).  Jednak elektrownia fuzyjna z dodatnim bilansem energetycznym jeszcze nie istnieje i nie wiadomo czy w ogóle powstanie.  Natomiast laserowe badania Zbigniewa Puzewicza znalazły szerokie zastosowanie w medycynie, przemyśle i wojskowości (słynne rakiety przeciwlotnicze GROM i PIORUN). 

Ślady po sztolniach i odwiercie BEZMIECHOWA 4 (głęb. 101 m, 1956 r.), na tle szczegółowej mapy geologicznej Polski 

Faktem jest również, że w rejonie Bezmiechowej rzeczywiście badano skały zawierające uran, a w zboczach powstały płytkie sztolnie poszukiwawcze i odwierty. Połączenie tych elementów z atmosferą tajemniczości czasów PRL wystarczyło, by z czasem narodziła się opowieść o „tajnym atomowym projekcie w Bieszczadach”.

Łupki menilitowe ze skarpy nad Strwiążem w Brzegach Dolnych - maks. 0,33 μSv/h

Łupki uranonośne serii menilitowej odnaleziono zresztą nie tylko w Bezmiechowej, ale także w Błażowej, Gorlicach, Habkowcach, Iwli, Jamnej Dolnej, Komańczy, Korzeńcu, Krośnie, Krywem, Równem, Monastercu, Rozpuciu, Rudawce Rymanowskiej, Rymanowie Zdroju, Skopowie, Tyrawie Solnej i Wujskiem. 

Wychodnia łupków o podwyższonej radioaktywności w Tyrawie Solnej

Źródła postu: Solecki, A., Śliwiński, W., Wojciechowska, I., Tchorz-Trzeciakiewicz, D., Syryczyński, P., Sadowska, M., & Makowski, B. (2011). Ocena możliwości występowania mineralizacji uranowej w Polsce na podstawie wyników prac geologiczno-poszukiwawczych. Przegląd Geologiczny, 59(2), 98-110.

Kita-Badak, M., Badak, J., & Sałdan, M. (1965). Charakterystyka łupków uranonośnych serii menilitowej w Karpatach Środkowych. Geological Quarterly, 9(1), 137-156.

Kita-Badak, M., & Badak, J. (1960). Występowanie łupków radioaktywnych w utworach serii menilitowej w Karpatach. Geological Quarterly, 4(1), 173-180.

Średnie natężenie promieniowania łupków w Tyrawie Solnej (maks. chwilowe nawet 0,35 μSv/h)