Большинство взрывов (84) было проведено на глубине до 1000 м, а остальные (40) — на глубинах 1000–2500 м.
Ученые и специалисты ВНИИЭФ и ВНИИТФ разработали и испытали специальные термоядерные устройства, которые обладают очень низкой долей энерговыделения за счет реакций деления.
В России идея зажигания термоядерного горючего путем его быстрого сжатия инертной оболочкой впервые была выдвинута и теоретически обоснована в 1952–1956 гг. А. С. Козыревым и Н. А. Поповым применительно к сжатию термоядерного горючего лайнером, который разгоняется с помощью химического взрывчатого вещества. Эти работы не связывались в то время с военным или мирным использованием ядерных взрывов, а рассматривались как чисто научная задача.
Первым шагом в работах по чистым ядерным зарядам для мирного использования было создание термоядерного узла без делящихся материалов. Первоначально над решением этой задачи работали специалисты из ВНИИТФ (Снежинск). В течение 1958 г. они три раза выходили на ядерные испытания с устройствами, в которых ожидалось термоядерное зажигание, и во всех трех случаях эти устройства «отказывали».
В 1958 г. по инициативе Ю. А. Трутнева к решению этой задачи присоединились специалисты ВНИИЭФ (Саров).
В 1962 г. в специальном устройстве задача реализации термоядерного зажигания была решена. Важное значение при реализации этого проекта имели исследования В. Н. Мохова. В последовавших за этим других натурных испытаниях успех был закреплен, и в итоге термоядерное зажигание обеспечило расчетное горение вторичного модуля с энерговыделением в 1 Мт. Эта работа также была выполнена под руководством Ю. А. Трутнева. Его соавторами в этой разработке были В. Б. Адамский, Ю. Н. Бабаев, В. Г. Загра-фов и В. Н. Мохов.
С научной точки зрения проведенные исследования также имели существенное значение для последующих работ, поскольку теоретически были получены условия, необходимые для зажигания термоядерного горючего.
В 1965 г. во ВНИИТФ для дальнейшего существенного повышения «чистоты» промышленных зарядов Ю. С. Вахрамеевым и В. А. Кибардиным был разработан принципиально новый первичный модуль, который в том же году был успешно испытан и послужил одной из основ дальнейшего развития промышленных зарядов. Впоследствии этот заряд был существенно модифицирован и позволял получать различные уровни энерговыделения. Он широко использовался при отработке промышленных зарядов высокой чистоты, созданных как во ВНИИТФ, так и во ВНИИЭФ, а также при проведении специальных физических экспериментов.
Однако энерговыделение этого первичного источника было намного меньше, чем требовалось для реализации работы чистого термоядерного узла с энерговыделением порядка десятков и сотен килотонн тротилового эквивалента. Эта сложнейшая задача решалась параллельно в обоих ядерных центрах.
В 1966 г. специалистами ВНИИТФ Е. Н. Аврориным и Б. П. Мордвиновым был разработан «чистый» промышленный заряд с использованием термоядерного модуля нового типа на принципе радиационной имплозии. Особенность его схемы позволяла обеспечивать регулирование энерговыделения в очень широких пределах в зависимости от потребности. Заряд был успешно испытан, и эксперимент подтвердил реализацию уникальных особенностей его работы.
В 1966 г. ученые ВНИИЭФ под руководством Ю. А. Трутнева создали усовершенствованный вариант промышленного заряда (ранее он использовался в проекте «Чаган») с целью уменьшения активности, наведенной в грунте при захвате нейтронов. Этот заряд был успешно испытан в условиях неполномасштабного взрыва, определяемого условиями испытания.
В том же году для развития работ по чистым промышленным зарядам во ВНИИТФ Е. Н. Аврориным и Б. П. Мордвиновым была разработана специальная ядерная взрывная физическая установка, работа которой предоставила важную экспериментальную информацию об особенностях работы чистых термоядерных модулей. Она была успешно испытана в 1967 г.
В 1968 г. специалисты ВНИИЭФ под руководством Ю. А. Трутнева начали разработку нового варианта промышленного заряда высокой чистоты, который использовал первичный модуль разработки ВНИИТФ и многостадийную систему термоядерных модулей, тип которых восходил к термоядерному модулю промышленного взрыва «Чаган».
Практическая реализация этой схемы потребовала больших усилий, увенчавшихся успехом в 1971 г. В 1972 г. было проведено испытание промышленного заряда высокой чистоты с дальнейшим повышением уровня чистоты более чем в 10 раз. Заряд объединил усилия обоих ядерных центров и использовал их достижения на пути реализации этого проекта с 1964 г. Разработкой проекта руководили Е. Н. Аврорин и Ю. А. Трутнев.
В 1973 г. было проведено успешное испытание аналогичного заряда, но с использованием другой системы термоядерных модулей, разработанного во ВНИИЭФ, которое завершило начатую в 1968 г. разработку. Ведущую роль в ней играли Ю. А. Трутнев, В. Н. Мохов и А. В. Певницкий.
Для тушения газового факела на месторождении Урта-Булак в Узбекистане специалисты ВНИИЭФ В. С. Лебедев и В. А. Разуваев разработали специальный промышленный заряд. Особенностью его создания было, с одной стороны, обеспечение небольшого диаметра, а с другой, — возможность реализации в нем различных уровней энерговыделения. Этот промышленный заряд использовался в дальнейшем (26 сентября 1969 г.) для проведения работ по интенсификации выхода газа на месторождении Тахта-Кугульта в Ставропольском крае. При этом была успешно реализована возможность изменения (уменьшения) энерговыделения промышленного заряда. Дальнейшее применение этого заряда было связано с изучением возможностей новой площадки для проведения промышленных взрывов на полуострове Мангышлак. Для этого 6 декабря 1969 г. там был проведен камуфлет-ный взрыв этого же заряда с уровнем энерговыделения, аналогичным промышленному взрыву в Урта-Булак.
Во ВНИИТФ был создан широкий спектр ядерных взрывных устройств диаметром 182 и 260 мм, способных работать при температурах 120 °C и давлениях до 750 атм. Конструкция и физическая схема этих боеприпасов позволяла использовать стандартное буровое оборудование и обеспечивать долговременную экологическую безопасность.
В 1967–1968 гг. специалистами ВНИИТФ В. А. Бехтеревым, А. П. Васильевым и А. К. Хлебниковым был разработан специальный промышленный заряд малого диаметра, предназначенный для ликвидации аварийной утечки газа на месторождении Памук в Узбекистане. Работа была успешно выполнена, а после проведения промышленного взрыва 21 мая 1968 г. аварийный выход газа был прекращен. Энерговыделение взрыва составило 47 кт. Разработка заряда проводилась с учетом возможности изменения величины его энерговыделения.
Этот метод основан на использовании мощного сейсмосигнала, отраженного от соответствующих пластов земной коры. Дальность регистрации сигнала от ядерного взрыва достигает 700 км, в то время как от обычного взрыва с химическим взрывчатым веществом она составляет всего 20 км. Принципиально новый метод геофизических исследований был предназначен для выявления перспективных регионов, содержащих нефть, газ и другие полезные ископаемые. С 1965 г. в Министерстве геологии и Минсредмаше были начаты опытно-методические исследования с целью разработки методики регистрации сейсмических волн, возбуждаемых подземными ядерными взрывами.
При осуществлении технологии сейсмозондирования заряд (источник упругих колебаний) помещали в специально пробуренную скважину глубиной от 500 до 1000 м, а сейсмические регистрирующие приборы, включаемые по радиосигналу, расставляли по профилю с помощью вертолетов. Протяженность профилей зондирования изменялась от 1 500 до 4000 км, число взрывов на профиле составляло от 3 до 5 при расстоянии между ними от 500 до 900 км.