Поражающие факторы ядерный взрыв – Поражающие факторы ядерного взрыва — Википедия

1.2. Поражающие факторы ядерного взрыва и их воздействие на различные объекты

Ядерный взрыв сопровождается выделением огромного количества энергии и способен практически мгновенно вывести из строя на значительном расстоянии незащищенных людей, открыто расположенную технику, сооружения и различные материальные средства. Основными, поражающими факторами ядерного взрыва являются: ударная волна (сейсмовзрывные волны), световое излучение, проникающая радиация электромагнитный импульс, и радиоактивное заражение местности.

Ударная волна. Ударная волна является основным поражающим фактором ядерного взрыва. Она представляет собой область сильного сжатия среды (воздуха, воды), распространяющуюся во все стороны от точки взрыва со сверхзвуковой скоростью. В самом начале взрыва передней границей ударной волны является поверхность огненного шара. Затем, по мере удаления от центра взрыва, передняя граница (фронт) ударной волны отрывается от огненного шара, перестает светиться и становится невидимой.

Основными параметрами ударной волны являются

избыточное давление во фронте ударной волны, время ее действия и скоростной напор. При подходе ударной волны к какой-либо точке пространства в ней мгновенно повышается давление и температура, а воздух начинает двигаться в направлении распространения ударной волны. С удалением от центра взрыва давление во фронте ударной волны падает. Затем становится меньше атмосферного (возникает разрежение). В это время воздух начинает двигаться в направлении, противоположном направлению распространения ударной волны. После установления атмосферного давления движение воздуха прекращается.

Ударная волна проходит первые 1000 м за 2 сек, 2000 м — за 5 сек, 3000 м — за 8 сек.

За это время человек, увидев вспышку, может укрыться и тем самым уменьшить вероятность поражения волной или вообще избежать его.

Ударная волна может наносить поражения людям, разрушать или повреждать технику, вооружение, инженерные сооружения и имущество. Поражения, разрушения и повреждения вызываются как непосредственным воздействием ударной, волны, так и косвенно — обломками разрушаемых зданий, сооружений, деревьев и т. п.

Степень поражения людей и различных объектов зависит от того, на каком расстоянии от места взрыва и в каком положении они находятся. Объекты, расположенные на поверхности земли, повреждаются сильнее, чем заглубленные.

Световое излучение. Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток лучистой энергии, источником которой является светящаяся область, состоящая из раскаленных продуктов взрыва и раскаленного воздуха. Размеры светящейся области пропорциональны мощности взрыва. Световое излучение распространяется практически мгновенно (со скоростью 300000 км/сек) и длится в зависимости от мощности взрыва от одной до нескольких секунд. Интенсивность светового излучения и его поражающее действие уменьшаются с увеличением расстояния от центра взрыва; при увеличении расстояния в 2 и 3 раза интенсивность светового излучения снижается в 4 и 9 раз.

Действие светового излучения при ядерном взрыве заключается в нанесении поражений людям и животным ультрафиолетовыми, видимыми и инфракрасными (тепловыми) лучами в виде ожогов различной степени, а также в обугливании или возгорании воспламеняющихся частей и деталей сооружений, зданий, вооружения, боевой техники, резиновых катков танков и автомобилей, чехлов, брезентов и других видов имущества и материалов. При прямом наблюдении взрыва с близкого расстояния световое излучение причиняет повреждения сетчатке глаз и может вызвать потерю зрения (полностью или частично).

Проникающая радиация. Проникающая радиация представляет собой поток гамма лучей и нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны и облака ядерного взрыва. Продолжительность действия проникающей радиации, составляете всего несколько секунд, тем не менее, она способна наносить тяжелое поражение личному составу в виде лучевой болезни, особенно если он расположен открыто. Основным источником гамма-излучения являются осколки деления вещества заряда, находящиеся в зоне взрыва и радиоактивном облаке. Гамма-лучи и нейтроны способны проникать через значительные толщи различных материалов. При прохождении через различные материалы поток гамма-лучей ослабляется, причем, чем плотнее вещество, тем больше ослабление гамма-лучей.

Например, в воздухе гамма-лучи распространяются на многие сотни метров, а в свинце всего лишь на несколько сантиметров. Нейтронный поток наиболее сильно ослабляется веществами, в состав которых входят легкие элементы (водород, углерод). Способность материалов ослаблять гамма-излучение и поток нейтронов можно характеризовать величиной слоя половинного ослабления.

Слоем половинного ослабления называется толщина материала, проходя через, которую гамма-лучи и нейтроны ослабляются в 2 раза. При увеличении толщины материала до двух слоев половинного ослабления доза радиации уменьшается в 4 раза, до трех слоев — в 8 раз и т. д.

Значение слоя половинного ослабления для некоторых материалов

Материал	Плотность, г/см3	Слой половинного ослабления, см
		по нейтронам	по гамма-излучению
Вода	1	3	20
Полиэтилен	0,9	3	22
Сталь	7,8	11	3
Свинец	11,3	12	2
Грунт	1,6	9	13
Бетон	2,3	8	10
Дерево	0,7	10	30

Коэффициент ослабления проникающей радиации при наземном взрыве мощностью 10 тыс. т. для закрытого бронетранспортера равен 1,1. Для танка — 6, для траншеи полного профиля – 5. Подбрустверные ниши и перекрытые щели ослабляют радиацию в 25-50 раз; покрытие блиндажа ослабляет радиацию в 200-400 раз, а покрытие убежища — в 2000-3000 раз. Стена железобетонного сооружения толщиной в 1 м ослабляет радиацию примерно в 1000 раз; броня танков ослабляет радиацию в 5-8 раз.

Радиоактивное заражение местности. Радиоактивное заражение местности, атмосферы и различных объектов при ядерных взрывах вызывается осколками деления, наведенной активностью и не прореагировавшей частью заряда.

Основным источником радиоактивного заражения при ядерных взрывах являются радиоактивные продукты ядерной реакции — осколки деления ядер урана или плутония. Радиоактивные продукты ядерного взрыва, осевшие на поверхность земли, испускают гамма-лучи, бета — и альфа-частицы (радиоактивные излучения).

Радиоактивные частицы выпадают из облака и заражают местность, создавая радиоактивный след (рис. 6) на расстояниях в десятки и сотни километров от центра взрыва.

Рис. 6. Зоны заражения на следе ядерного взрыва

По степени опасности зараженную местность по следу облака ядерного взрыва делят на четыре зоны.

Зона А – умеренного заражения. Доза излучения до полного распада радиоактивных веществ на внешней границе зоны составляет 40 рад, на внутренней границе – 400 рад.

Зона Б – сильного заражения – 400-1200 рад.

Зона В – опасного заражения – 1200-4000 рад.

Зона Г – чрезвычайно опасного заражения – 4000-7000 рад.

На зараженной местности люди подвергаются действию радиоактивных излучений, в результате чего у них может развиться лучевая болезнь. Не менее опасно попадание радиоактивных веществ внутрь организма, а также на кожу. Так, при попадании на кожу, особенно на слизистые оболочки полости рта, носа и глаз, даже малых количеств радиоактивных веществ могут наблюдаться радиоактивные поражения.

Вооружение и техника, зараженные РВ, представляют определенную опасность для личного состава, если обращаться, с ними без средств защиты. В целях исключения поражения личного состава от радиоактивности зараженной техники установлены допустимые уровни заражения продуктами ядерных взрывов, не приводящие к лучевому поражению. Если заражение выше допустимых норм, то необходимо удалять радиоактивную пыль с поверхностей, т. е. производить их дезактивацию.

Радиоактивное заражение, в отличие от других поражающих факторов, действует длительное время (часы, сутки, годы) и на больших площадях. Оно не имеет внешних признаков и обнаруживается только с помощью специальных дозиметрических приборов.

Электромагнитный импульс. Электромагнитные поля, сопровождающие ядерные взрывы, называют электромагнитным импульсом (ЭМИ).

При наземном и низком воздушном взрывах поражающее воздействие ЭМИ наблюдается на расстоянии нескольких километров от центра взрыва. При высотном ядерном взрыве могут возникнуть поля ЭМИ в зоне взрыва и на высотах 20-40 км от поверхности земли.

Поражающее действие ЭМИ проявляется, прежде всего, по отношению к радиоэлектронной и электротехнической аппаратуре, находящейся на вооружении и военной технике и других объектах. Под действием ЭМИ в указанной аппаратуре наводятся электрические токи и напряжения, которые могут вызвать пробой изоляции, повреждение трансформаторов, порчу полупроводниковых приборов, перегорание плавких вставок и других элементов радиотехнических устройств.

Сейсмовзрывные волны в грунте. При воздушных и наземных ядерных взрывах в грунте образуются сейсмовзрывные волны, представляющие собой механические колебания грунта. Эти волны распространяются на большие расстояния от эпицентра взрыва, вызывают деформации грунта и являются существенным поражающим фактором для подземных, шахтных и котлованных сооружений.

Источником сейсмовзрывных волн при воздушном взрыве является воздушная ударная волна, действующая на поверхность земли. При наземном взрыве сейсмовзрывные волны образуются как в результате действия воздушной ударной волны, так и вследствие передачи энергии грунту непосредственно в центре взрыва.

Сейсмовзрывные волны формируют динамические нагрузки на конструкции, элементы строений и т. д. Сооружения и их конструкции совершают колебательные движения. Напряжения, возникающие в них, при достижении определенных значений приводить к разрушениям элементов конструкций. Колебания, передаваемые от строительных конструкций на размещаемые в сооружениях вооружение, военную технику и внутреннее оборудование, могут приводить к их повреждениям. Пораженным может оказаться и личный состав в результате действия на него перегрузок и акустических волн, вызываемых колебательным движением элементов сооружений.

Читать полный конспект Современные средства массового поражения

plankonspekt.ru

Виды ядерных взрывов и их поражающие факторы

В зависимости от задач, решаемых с применением ядерного оружия, ядерные взрывы могут производиться в воздухе, на поверхности земли и воды, под землей и водой. В соответствии с этим различают воздушный, наземный (надводный) и подземный (подводный) взрывы.

Воздушный ядерный взрыв – это взрыв, произведенный на высоте до 10 км, когда светящаяся область не касается земли (воды). Воздушные взрывы подразделяются на низкие и высокие. Сильное радиоактивное заражение местности образуется только вблизи эпицентров низких воздушных взрывов. Заражение местности по следу облака существенного влияния на действия личного состава не оказывает. Наиболее полно при воздушном ядерном взрыве проявляются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и ЭМИ.

Наземный (надводный) ядерный взрыв – это взрыв, произведенный на поверхности земли (воды), при котором светящаяся область касается поверхности земли (воды), а пылевой (водяной) столб с момента образовании соединен с облаком взрыва.

Характерной особенностью наземного (надводного) ядерного взрыва является сильное радиоактивное заражение местности (воды) как в районе взрыва, так и по направлению движения облака взрыва. Поражающими факторами этого взрыва являются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение местности и ЭМИ.

Подземный (подводный) ядерный взрыв – это взрыв, произведенный под землей (под водой) и характеризующийся выбросом большого количества грунта (воды), перемешанного с продуктами ядерного взрывчатого вещества (осколками деления урана-235 или плутония-239). Поражающее и разрушающее действие подземного ядерного взрыва определяется в основном сейсмовзрывными волнами (основной поражающий фактор), образованием воронки в грунте и сильным радиоактивным заражением местности. Световое излучение и проникающая радиация отсутствуют. Характерным для подводного взрыва является образование султана (столба воды), базисной волны, образующейся при обрушении султана (столба воды).

Воздушный ядерный взрыв начинается кратковременной ослепительной вспышкой, свет от которой можно наблюдать на расстоянии нескольких десятков и сот километров. Вслед за вспышкой появляется светящаяся область в виде сферы или полусферы (при наземном взрыве), являющаяся источником мощного светового излучения. Одновременно из зоны взрыва в окружающую среду распространяется мощный поток гамма-излучения и нейтронов, которые образуются в ходе цепной ядерной реакции и в процессе распада радиоактивных осколков деления ядерного заряда. Гамма-кванты и нейтроны, испускаемые при ядерном взрыве, называют проникающей радиацией. Под действием мгновенного гамма-излучения происходит ионизация атомов окружающей среды, которая приводит к возникновению электрических и магнитных полей. Эти поля, ввиду их кратковременности действия, принято называть электромагнитным импульсом ядерного взрыва.

В центре ядерного взрыва температура мгновенно повышается до нескольких миллионов градусов, в результате чего вещество заряда превращается в высокотемпературную плазму, испускающую рентгеновское излучение. Давление газообразных продуктов вначале достигает нескольких миллиардов атмосфер. Сфера раскаленных газов светящейся области, стремясь расшириться, сжимает прилегающие слои воздуха, создает резкий перепад давления на границе сжатого слоя и образует ударную волну, которая распространяется от центра взрыва в различных направлениях. Так как плотность газов, составляющих огненный шар, намного ниже плотности окружающего воздуха, то шар быстро поднимается вверх. При этом образуется облако грибовидной формы, содержащее газы, пары воды, мелкие частицы грунта и огромное количество радиоактивных продуктов взрыва. По достижении максимальной высоты облако под действием воздушных течений переносится на большие расстояния, рассеивается и радиоактивные продукты выпадают на поверхность земли, создавая радиоактивное заражение местности и объектов.

studfiles.net

Поражающие факторы ядерного взрыва — КиберПедия

В зависимости от задач, решаемых ядерным оружием, от вида и расположения объектов, по которым планируются ядерные взрывы, а также от характера предстоящих боевых действий ядерные взрывы могут быть осуществлены в воздухе, у поверхности земли (воды) и под землей (водой). В соответствии с этим различают следующие виды ядерных взрывов: воздушный, высотный (в разряженных слоях атмосферы), наземный (надводный), подземный (подводный).

Ядерный взрыв способен мгновенно уничтожить или вывести из строя незащищенных людей, открыто стоящую технику, сооружения и различные материальные средства. Основными поражающими факторами ядерного взрыва (ПФЯВ) являются:

· ударная волна;

· световое излучение;

· проникающая радиация;

· радиоактивное заражение местности;

· электромагнитный импульс (ЭМИ).

При ядерном взрыве в атмосфере распределение выделяющейся энергии между ПФЯВ примерно следующее: около 50% на ударную волну, на долю светового излучения 35%, на радиоактивное заражение 10% и 5% на проникающую радиацию и ЭМИ.

Ударная волна. Ударная волна в большинстве случаев является основным поражающим фактором ядерного взрыва. По своей природе она подобна ударной волне вполне обычного взрыва, но действует более продолжительное время и обладает гораздо большей разрушительной силой. Ударная волна ядерного взрыва может на значительном расстоянии от центра взрыва наносить поражения людям, разрушать сооружения и повреждать боевую технику.

Ударная волна представляет собой область сильного сжатия воздуха, распространяющуюся с большой скоростью во все стороны от центра взрыва. Скорость распространения ее зависит от давления воздуха во фронте ударной волны; вблизи центра взрыва она в несколько раз превышает скорость звука, но с увеличением расстояния от места взрыва резко падает. За первые 2 с ударная волна проходит около 1000 м, за 5 с – 2000 м, за 8 с – около 3000 м.

Поражающее действия ударной волны на людей и разрушающее действие на боевую технику, инженерные сооружения и материальные средства, прежде всего, определяются избыточным давлением и скоростью движения воздуха в ее фронте. Незащищенные люди могут, кроме того, поражаться летящими с огромной скоростью осколками стекла и обломками разрушаемых зданий, падающими деревьями, а также разбрасываемыми частями боевой техники, комьями земли, камнями и другими предметами, приводимыми в движение скоростным напором ударной волны. Наибольшие косвенные поражения будут наблюдаться в населенных пунктах и в лесу; в этих случаях потери населения могут оказаться большими, чем от непосредственного действия ударной волны. Поражения, наносимые ударной волной, подразделяются на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые.

Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20-40 кПа (0,2-0,4 кгс/см²) и характеризуются временным повреждением органов слуха, общей легкой контузией, ушибами и вывихами конечностей. Средние поражения возникают при избыточном давлении 40-60 кПа (0,4-0,6 кгс/см²). При этом могут возникнуть вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей. Тяжелые поражения возможны при избыточном давлении ударной волны 60-100 кПа (0,6-1,0 кгс/см²) и характеризуются сильной контузией всего организма; при этом могут наблюдаться повреждения головного мозга и органов брюшной полости, сильное кровотечение из носа и ушей, тяжелые переломы и вывихи конечностей. Крайне тяжелые травмы могут привести к смертельному исходу при избыточном давлении более 100 кПа (1,0 кгс/см²).

Степень поражения ударной волной зависит, прежде всего, от мощности и вида ядерного взрыва. При воздушном взрыве мощностью 20 кт легкие травмы у людей возможны на расстояниях до 2,5 км, средние – до 2 км, тяжелые – до 1,5 км, крайне тяжелые – до 1,0 км от эпицентра взрыва. С ростом калибра ядерного боеприпаса радиусы поражения ударной волной растут пропорционально корню кубическому из мощности взрыва.

Гарантированная защита людей от ударной волны обеспечивается при укрытии их в убежищах. В случае отсутствия убежищ используются естественные укрытия и рельеф местности.

При подземном взрыве возникает ударная волна в грунте, а при подводном – в воде. Ударная волна, распространяясь в грунте, вызывает повреждения подземных сооружений, канализации, водопровода; при распространении ее в воде наблюдается повреждение подводной части кораблей, находящихся даже на значительном расстоянии от места взрыва.

Применительно к гражданским и промышленным зданиям степени разрушения характеризуются слабым, средним, сильным и полным разрушениями.

Слабое разрушение сопровождается разрушением оконных и дверных заполнений и легких перегородок, частично разрушается кровля, возможны трещины в стенах верхних этажей. Подвалы и нижние этажи сохраняются полностью.

Среднее разрушение проявляется в разрушении крыш, внутренних перегородок, окон, обрушением чердачных перекрытий, трещинами в стенах. Восстановление зданий возможно при проведении капитальных ремонтных работ.

Сильное разрушение характеризуется разрушением несущих конструкций и перекрытий верхних этажей, появлением трещин в стенах. Использование зданий становится невозможным. Ремонт и восстановление зданий становится нецелесообразным.

При полном разрушении обрушаются все основные элементы здания, включая и несущие конструкции. Использовать такие здания невозможно, и, чтобы они не представляли опасность, их полностью обрушивают.

Световое излучение. Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток лучистой энергии, включающей ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение. Источником светового излучения является светящаяся область, состоящая из раскаленных продуктов взрыва и раскаленного воздуха. Яркость светового излучения в первую секунду в несколько раз превосходит яркость Солнца. Максимальная температура светящейся области находится в пределах 8000-10000 С⁰.

Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом. Световым импульсом называется отношение количества световой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпендикулярно распространению световых лучей. Единицей светового импульса является джоуль на квадратный метр (Дж/м²) или калория на квадратный сантиметр (кал/см²).

Поглощенная энергия светового излучения переходит в тепловую, что приводит к разогреву поверхностного слоя материала. Нагрев может быть настолько сильным, что возможно обугливание или воспламенение горючего материала и растрескивание или оплавление негорючего, что может привести к огромным пожарам. При этом действие светового излучения ядерного взрыва эквивалентно массированному применению зажигательного оружия.

Кожный покров человека также поглощает энергию светового излучения, за счет чего может нагреваться до высокой температуры и получать ожоги. В первую очередь ожоги возникают на открытых участках тела, обращенных в сторону взрыва. Если смотреть в сторону взрыва незащищенными глазами, то возможно поражение глаз, приводящее к полной потере зрения.

Ожоги, вызываемые световым излучением, не отличаются от ожогов, вызываемых огнем или кипятком. Они тем сильнее, чем меньше расстояние до взрыва и чем больше мощность боеприпаса. При воздушном взрыве поражающее действие светового излучения больше, чем при наземном той же мощности. В зависимости от воспринятой величины светового импульса ожоги делятся на три степени.

Ожоги первой степени возникают при световом импульсе 2-4 кал/см² и проявляются в поверхностном поражении кожи: покраснении, припухлости, болезненности. При ожогах второй степени при световом импульсе 4-10 кал/см² на коже появляются пузыри. При ожогах третьей степени при световом импульсе 10-15 кал/см² наблюдается омертвление кожи и образование язв.

При воздушном взрыве боеприпаса мощностью 20 кт и прозрачности атмосферы порядка 25 км ожоги первой степени будут наблюдаться в радиусе 4,2 км от центра взрыва; при взрыве заряда мощностью 1 Мт это расстояние увеличится до 22,4 км. Ожоги второй степени проявляются на расстояниях 2,9 и 14,4 км и ожоги третьей степени — на расстояниях 2,4 и 12,8 км соответственно для боеприпасов мощностью 20 кт и 1 Мт

Защитой от светового излучения могут служить различные предметы, создающие тень, но лучшие результаты достигаются при использовании убежищ и укрытий.

Проникающая радиация. Проникающая радиация представляет собой поток гамма квантов и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва. Гамма кванты и нейтроны распространяются во все стороны от центра взрыва.

С увеличением расстояния от взрыва количество гамма квантов и нейтронов, проходящее через единицу поверхности, уменьшается. При подземном и подводном ядерных взрывов действие проникающей радиации распространяется на расстояния, значительно меньшие, чем при наземных и воздушных взрывах, что объясняется поглощением потока нейтронов и гамма квантов землей и водой.

Зоны поражения проникающей радиацией при взрывах ядерных боеприпасов средней и большой мощности несколько меньше зон поражения ударной волной и световым излучением.

Для боеприпасов с небольшим тротиловым эквивалентом (1000 тонн и менее), наоборот, зоны поражающего действия проникающей радиацией превосходят зоны поражения ударной волной и световым излучением.

Поражающее действие проникающей радиации определяется способностью гамма квантов и нейтронов ионизировать атомы среды, в которой они распространяются. Проходя через живую ткань, гамма кванты и нейтроны ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав клеток, которые приводят к нарушению жизненных функций отдельных органов и систем. Под влиянием ионизации в организме возникают биологические процессы отмирания и разложения клеток. В результате этого у пораженных людей развивается специфическое заболевание, называемое лучевой болезнью (более подробно см. учебно-методическое пособие «Радиационная безопасность: природа и источники ионизирующей радиации»).

Для оценки ионизации атомов среды, а, следовательно, и поражающего действия проникающей радиации на живой организм введено понятие дозы облучения (или дозы радиации), единицей измерения которой является рентген (Р). Дозе радиации 1Р соответствует образование в одном кубическом сантиметре воздуха приблизительно 2 миллиардов пар ионов.

Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие поток гамма- и нейтронного излучений. Степень ослабления проникающей радиации зависит от свойств материалов и толщины защитного слоя. Ослабление интенсивности гамма- и нейтронного излучений характеризуется слоем половинного ослабления, который зависит от плотности материалов. Слой половинного ослабления – это слой вещества, при прохождении которого интенсивность гамма-лучей или нейтронов уменьшается в два раза.

Радиоактивное заражение. Радиоактивное заражение людей, боевой техники, местности и различных объектов при ядерном взрыве обусловливается осколками деления вещества заряда (Pu-239, U-235, U-238) и не прореагировавшей частью заряда, выпадающими из облака взрыва, а также наведенной радиоактивностью. С течением времени активность осколков деления быстро уменьшается, особенно в первые часы после взрыва. Так, например, общая активность осколков деления при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 20 кт через один день будет в несколько тысяч раз меньше, чем через одну минуту после взрыва.

При взрыве ядерного боеприпаса часть вещества заряда не подвергается делению, а выпадает в обычном своем виде; распад ее сопровождается образованием альфа-частиц. Наведенная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами (радионуклидами), образующимися в грунте в результате облучения его нейтронами, испускаемыми в момент взрыва ядрами атомов химических элементов, входящих в состав грунта. Образовавшиеся изотопы, как правило, бета-активны, распад многих из них сопровождается гамма-излучением. Периоды полураспада большинства из образующихся радиоактивных изотопов, сравнительно невелики — от одной минуты до часа. В связи с этим наведенная активность может представлять опасность лишь в первые часы после взрыва и только в районе, близком к эпицентру.

Основная часть долгоживущих изотопов сосредоточена в радиоактивном облаке, которое образуется после взрыва. Высота поднятия облака для боеприпаса мощностью 10 кт равна 6 км, для боеприпаса мощностью 10 Мт она составляет 25 км. По мере продвижения облака из него выпадают сначала наиболее крупные частицы, а затем все более и более мелкие, образуя по пути движения зону радиоактивного заражения, так называемый след облака. Размеры следа зависят главным образом от мощности ядерного боеприпаса, а также от скорости ветра и могут достигать в длину несколько сотен и в ширину несколько десятков километров.

Степень радиоактивного заражения местности характеризуется уровнем радиации на определенное время после взрыва. Уровнем радиации называют мощность экспозиционной дозы (Р/ч) на высоте 0,7-1 м над зараженной поверхностью.

Возникающие зоны радиоактивного заражения по степени опасности принято делить на следующие четыре зоны.

Зона Г — чрезвычайно опасного заражения. Ее площадь составляет 2-3% площади следа облака взрыва. Уровень радиации составляет 800 Р/ч.

Зона В — опасного заражения. Она занимает примерно 8-10% площади следа облака взрыва; уровень радиации 240 Р/ч.

Зона Б — сильного заражения, на долю которой приходится примерно 10 % площади радиоактивного следа, уровень радиации 80 Р/ч.

Зона А — умеренного заражения площадью 70-80 % от площади всего следа взрыва. Уровень радиации на внешней границе зоны через 1 час после взрыва составляет 8 Р/ч.

Поражения в результате внутреннего облучения появляются вследствие попадания радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания и желудочно-кишечный тракт. В этом случае радиоактивные излучения вступают в непосредственный контакт с внутренними органами и могут вызвать сильную лучевую болезнь; характер заболевания будет зависеть от количества радиоактивных веществ, попавших в организм.

На вооружение, боевую технику и инженерные сооружения радиоактивные вещества не оказывают вредного воздействия.

Электромагнитный импульс. Ядерные взрывы в атмосфере и в более высоких слоях приводят к возникновению мощных электромагнитных полей. Эти поля ввиду их кратковременного существования принято называть электромагнитным импульсом (ЭМИ).

Поражающее действие ЭМИ обусловлено возникновением напряжений и токов в проводниках различной протяженности, расположенных в воздухе, технике, на земле или на других объектах. Действие ЭМИ проявляется, прежде всего, по отношению к радиоэлектронной аппаратуре, где под действием ЭМИ наводятся электрические токи и напряжения, которые могут вызвать пробой электроизоляции, повреждение трансформаторов, сгорание разрядников, порчу полупроводниковых приборов и других элементов радиотехнических устройств. Наиболее подвержены воздействию ЭМИ линии связи, сигнализации и управления. Сильные электромагнитные поля могут повредить электрические цепи и нарушить работу неэкранированного электротехнического оборудования.

Высотный взрыв способен создать помехи в работе средств связи на очень больших площадях. Защита от ЭМИ достигается экранированием линий энергоснабжения и аппаратуры.

Очаг ядерного поражения. Очагом ядерного поражения называется территория, на которой под воздействием поражающих факторов ядерного взрыва возникают разрушения зданий и сооружений, пожары, радиоактивное заражение местности и поражения населения. Одновременное воздействие ударной волны, светового излучения и проникающей радиации в значительной мере обусловливает комбинированный характер поражающего действия взрыва ядерного боеприпаса на людей, военную технику и сооружения. При комбинированном поражении людей травмы и контузии от воздействия ударной волны могут сочетаться с ожогами от светового излучения с одновременным возгоранием от светового излучения. Радиоэлектронная аппаратура и приборы, кроме того, могут потерять работоспособность в результате воздействия электромагнитного импульса (ЭМИ).

Размеры очага тем больше, чем мощнее ядерный взрыв. Характер разрушений в очаге зависит также от прочности конструкций зданий и сооружений, их этажности и плотности застройки.

За внешнюю границу очага ядерного поражения принимают условную линию на местности, проведенную на таком расстоянии от эпицентра взрыва, где величина избыточного давления ударной волны равна 10 кПа.

 

Радиоактивные осадки

 

При делении тяжёлых ядер урана и плутония образуются сотни различных радионуклидов с разными периодами полураспада. Распределение дочерних продуктов по массовым числам имеет два максимума, находящихся в интервалах 85-105 и 130-150. С высоким выходом образуются радионуклиды цезия-137 и стронция-90. Они имеют относительно большие периоды полураспада (около 30-ти лет) и поэтому представляют особую опасность для здоровья человека. В первые недели после взрыва особое значение имеет йод-131 (период полураспада 8 дней), способный накапливаться в щитовидной железе и тем самым создавать высокие локальные дозы облучения.

Образующиеся при ядерном или термоядерном взрыве нейтроны взаимодействуют с ядрами атомов, входящих в состав атмосферы, почвы, конструкционных материалов. Так, их взаимодействие с ядрами атмосферного азота приводит к образованию радиоактивного углерода ¹⁴C.

Источниками радиоактивных веществ могут являться продукты деления ядерного горючего, не вступившая в реакцию часть ядерного заряда и радиоактивные изотопы, образовавшиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов (наведённая активность).

Наземный или низкий взрыв втягивает в огненное облако, содержащее радиоактивные продукты деления ядер урана и плутония, множество пылинок почвы. Пылинки оплавляются с поверхности и при этом поглощают (растворяют) радиоактивные вещества. Когда атомное облако движется в ту или иную сторону под действием господствующих верховых (стратосферных) ветров пылинки постепенно выпадают на землю – сначала более крупные, потом всё более и более мелкие. Образуется длинная радиоактивная полоса – “след” – результат выпадения из поднятого в воздух облака значительного количества радиоактивных веществ. Форма следа может быть самой разнообразной, в зависимости от окружающих условий.

Местные (локальные) радиоактивные осадки – это осадки, которые выпадают в течение первых нескольких часов, но не более чем через сутки после взрыва. Они образуют на местности радиоактивный след облака взрыва с достаточно высокими уровнями загрязнения. Такие локальные следы могут образовываться в основном после наземных взрывов в зоне, непосредственно примыкающей к воронке взрыва.

Глобальные радиоактивные осадки – это те продукты ядерных взрывов, которые достаточно долго находились в стратосфере, т.е. выше тропопаузы. Затем, спустя примерно 4-6 месяцев после ядерного взрыва, они начинают выпадать на поверхность Земли в виде очень мелких частиц, распространяясь практически по всему земному шару. Выпадению глобальных радиоактивных частиц способствуют обычные атмосферные осадки – дождь, снег, туман.

Кроме того, после воздушных ядерных взрывов среднего и крупного калибров возможно формирование радиоактивного загрязнения в промежуточной зоне за счёт тропосферных выпадений, особенно когда приземное пылевое образование втягивается в облако взрыва. Это – полуглобальные радиоактивные осадки, выпадение которых начинается спустя примерно 10-20 часов после взрыва на расстояниях около 500–1000 км от места взрыва и может продолжаться в течение 2–4 недель. Радиоактивные частицы, составляющие эти выпадения, легко переносятся ветрами.

Масштабы и степень радиационного загрязнения окружающей среды в результате применения ядерного оружия зависят от вида и мощности взрыва.

Воздушный ядерный взрыв – это взрыв, произведенный на высоте до 10 км, когда светящаяся область не касается земли (воды). Сильное радиоактивное заражение местности образуется в основном вблизи эпицентров низких воздушных взрывов. Их характерной особенностью является то, что, несмотря на соединение пылевого столба с облаком взрыва, поднятые с поверхности земли частицы грунта не вступают во взаимодействие с радиоактивными продуктами – осколками деления ядерного топлива. В связи с этим формирование источника радиоактивного загрязнения происходит за счёт конденсации паров только конструкционных материалов бомбы. Радиоактивные продукты локализуются в каплях образовавшейся жидкости. Размер образовавшихся таким образом радиоактивных частиц – порядка 10 мкм. Эти частицы распространяются и выпадают на землю на расстояниях до нескольких сотен и даже тысяч километров от места проведения взрыва. Помимо этого, подвергшиеся воздействию нейтронного излучения частицы поверхностного слоя грунта вовлекаются в возмущённую область атмосферы и в последующем выпадают из пылевого столба на ближних расстояниях от эпицентра взрыва.

При высоких воздушных взрывах минеральные (почвенные) частицы практически не вовлекаются в облако взрыва. Радиоактивное загрязнение местности происходит в зоне распространения нейтронов проникающей радиации в районе эпицентра, а образующиеся в основном из конструкционных материалов ядерного боеприпаса радиоактивные частицы становятся одной из составляющих глобальных выпадений радионуклидов.

При высотном ядерном взрыве (высота взрыва более 10 км) радиоактивные продукты достигают поверхности земли спустя много времени после его проведения и только в виде глобальных выпадений.

При подводном взрыве мгновенные гамма-кванты и нейтроны поглощаются водой, а радиоактивные продукты распределяются между воздушной средой и морской водой. Возникает полый водяной столб с облаком вверху. После обрушения водяного столба у его основания образуется базисная волна, которая представляет собой приводное облако, состоящее из мелких радиоактивных капель воды и тумана. Через некоторое время это облако отрывается от поверхности воды, передвигается по ветру, и из него выпадает радиоактивный дождь, образуя локальный след. Протяжённость следа и плотность радиоактивного загрязнения местности при выпадении осадков на твёрдую поверхность после подводного взрыва существенно меньше, чем после наземного.

Надводный ядерный взрыв – это взрыв, произведённый на поверхности воды, при котором образующаяся в процессе взрыва светящаяся область касается поверхности воды. Облако надводного взрыва по высоте подъёма и своему виду аналогично облаку наземного взрыва, но размеры локального следа и плотность загрязнения хотя и значительны, но меньше, чем после наземного, однако больше, чем после подводного взрыва ядерного заряда примерно такой же мощности.

 

 

Специфика воздействия на человека продуктов ядерного взрыва (ПЯВ) и отдельных изотопов

Продукты ядерного взрыва, поступив во внешнюю среду, становятся источником внешнего гамма- и бета-облучения. Помимо этого, в условиях формирования радиоактивного следа и нахождения людей и животных на загрязнённой радионуклидами местности, возможно их поступление в организм. Радионуклиды могут поступать человеку ингаляционно в момент выпадения из облака взрыва и вторичного пылеобразования и перорально с загрязнёнными продуктами питания и водой. Поэтому в зонах радиоактивного загрязнения облучение населения носит комбинированный характер – сочетание внешнего и внутреннего облучения, что приводит к сложному развитию патологических процессов.

В процессе распада радионуклидов их радиоизотопный состав изменяется. В начальном периоде загрязнения дозы внешнего облучения формируются за счёт короткоживущих радиоизотопов йода, циркония, рутения, лантана. Затем в связи с естественным процессом распада радиоактивность уменьшается. При этом возрастает относительное содержание долгоживущих радионуклидов – цезия, стронция, церия и др.

В зависимости от количества продуктов ядерного взрыва (ПЯВ), поступившего в организм, радиационное поражение может проявляться в форме острой, подострой и хронической болезни.

В генезисе острого поражения, клинике болезни, процессах выздоровления, формировании отдалённой патологии большое значение при поступлении молодых ПЯВ имеет радиационное поражение щитовидной железы радиоизотопами йода, которые составляют значительную часть их активности. Опухоли в случае поступления молодых ПЯВ в основном возникают в эндокринных железах и органах, имеющих тесную функциональную связь с эндокринной системой (молочные железы, гонады). В их генезисе определяющее значение имеет нарушение эндокринного статуса организма, начальным звеном которого является радиационное поражение щитовидной железы. При поступлении в организм ПЯВ большого возраста спектр опухолей иной – саркомы, лейкозы.

Рассмотрим специфику действия на организм некоторых наиболее распространенных радионуклидов.

Йод. Среди известных 26-ти изотопов йода стабильным является только природный йод-127. Стабильный йод-127 относится к числу наиболее важных биоэлементов. Он входит в состав синтезируемых щитовидной железой гормонов. Остальные изотопы йода, с массовыми числами 115-126 и 128-141 радиоактивны. Периоды полураспада большинства из них колеблются от нескольких минут до нескольких недель. Йоды – (131-135) составляют значительную часть активности молодых продуктов ядерного деления. Эти изотопы при испытаниях ядерного оружия выпадают в основном в ближних зонах. В глобальных выпадениях йод практически отсутствует, т.к. распадается до выпадения на земную поверхность.

В организм человеку радиойод может поступать через органы дыхания, с пищей и водой, через кожные покровы, раны и ожоговые поверхности. Основное значение имеют два первых пути. Главным источником поступления радиойода населению в зонах радионуклидного загрязнения были местные продукты питания растительного и животного происхождения. В первую очередь это молоко, свежие молочные продукты и листовые овощи, имеющие поверхностное загрязнение.

Опасность для здоровья усугубляется в районах, характеризующихся нехваткой природного йода.

Цезий. Из 23-х изотопов цезия 22 – радиоактивные с массовыми числами 123-132 и 134-144. Наибольшее значение из радиоизотопов цезия имеет ¹³⁷Cs. Его период полураспада – 30 лет. Радиоактивные выпадения радиоизотопов цезия на сушу при испытаниях ядерного оружия и выбросы ядерных предприятий к настоящему времени явились наиболее значимым источником загрязнения внешней среды и радиационного воздействия на человека.

Носителями активности при ядерных взрывах являются аэрозоли, образующиеся в результате конденсации радиоактивных и нерадиоактивных продуктов взрыва. Атмосфера представляет собой первичный резервуар, откуда радионуклиды поступают на земную поверхность. Процесс выпадения ускоряют атмосферные осадки и агрегация частиц с образованием более крупных. Период полуочищения стратосферы примерно равен одному году.

В организм человека нуклид может поступать в основном через органы дыхания в период радиоактивных выпадений и перорально с загрязнёнными продуктами питания и водой. Начальным звеном большинства пищевых цепочек являются растения. Радионуклиды могут попасть на растения (листья, стебли, плоды) непосредственно в момент радиоактивных выпадений, через корневую систему из почвы и с загрязнённой водой.

Поступая в организм, радиоцезий распределяется практически равномерно, что приводит к приблизительно равномерному облучению органов и тканей.

Стронций. Из радиоактивных изотопов стронция наибольший интерес представляют ⁸⁹Sr (T_1/2 = 50,5 сут.) и ⁹⁰Sr (T_1/2 = 29,1 года).

Основным источником загрязнения внешней среды радиоактивным стронцием были испытания ядерного оружия и аварии на предприятиях ядерного топливного цикла. Атмосфера – первичный резервуар ⁸⁹Sr и ⁹⁰Sr, откуда радионуклиды поступают на сушу и в гидросферу. Осаждение определяется гравитацией, адсорбцией на нейтральной пыли, постоянно присутствующей в атмосфере, и атмосферными осадками (дождь, снег). Время пребывания радиоактивных аэрозолей в атмосфере составляет 30-40 суток, в стратосфере – несколько лет.

Населению нуклид в основном поступает с загрязнёнными продуктами. Ингаляционный путь имеет меньшее значение. Почва => растения – начальное звено большинства цепочек переноса радиостронция из внешней среды человеку. В растения радионуклиды могут поступать в результате непосредственного загрязнения наземных их частей в момент выпадения, пылеобразования и поглощения из почвы через корневую систему.

 

 

cyberpedia.su

Основные поражающие факторы ядерного оружия и последствия ядерных взрывов. : jeteraconte — LiveJournal

При ядерном взрыве в атмосфере возникают следующие поражающие
факторы:воздушная ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, электромагнитный импульс, радиоактивное заражение местности (только при наземном (подземном) взрыве).

Распределение общей энергии взрыва зависит от типа боеприпаса и вида взрыва.
При взрыве в атмосфере до 50% энергии расходуется на образование воздушной ударной волны, 35% — на световое излучение, 4% — на проникающую радиацию,1% — на электромагнитный импульс. Еще около 10% энергии выделяется не в момент взрыва, а в течение длительного времени при распаде продуктов деления взрыва. При наземном взрыве осколки деления ядер выпадают на землю, где и происходит их распад. Так происходит радиоактивное заражение местности.

Воздушная ударная волна — это область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью.

Источником возникновения воздушной волны являются высокое давление в области взрыва (миллиарды атмосфер) и температура, достигающая миллионов градусов.

Раскаленные газы, стремясь расшириться, сильно сжимают и нагревают окружающие слои воздуха, в результате чего от центра взрыва распространяется волна сжатия или ударная волна. Вблизи центра взрыва скорость распространения воздушной ударной волны в несколько раз превышает скорость звука в воздухе.
С увеличением расстояния от центра взрыва скорость снижается и ударная волна трансформируется в звуковую волну.

Наибольшее давление в сжатой области наблюдается на передней ее кромке, которая называется фронтом ударной воздушной волны.

Разность между нормальным атмосферным давлением и давлением на передней кромке ударной волны составляет величину избыточного давления.
Непосредственно за фронтом ударной волны образуются сильные потоки воздуха, скорость которых достигает нескольких сотен километров в час. (Даже на расстоянии 10 км от места взрыва боеприпаса мощностью 1 Мт скорость движения воздуха более 110 км/час.)
При встрече с преградой создается нагрузка скоростного напора или нагрузка
торможения, которая усиливает разрушающее действие воздушной ударной волны.
Действие воздушной ударной волны на объекты носит довольно сложный характер и зависит от многих причин: угла падения, реакции объекта, расстояния от центра взрыва и др.

Когда фронт ударной волны достигает передней стенки объекта, происходит
ее отражение. Давление в отраженной волне повышается в несколько раз,
что и определяет степень разрушения данного объекта.

Для характеристики разрушений зданий, сооружений приняты
четыре степени разрушения: полные, сильные, средние и слабые.

• Полные разрушения — когда разрушаются все основные элементы здания , в том числе и несущие конструкции. Подвальные помещения могут частично сохраняться.


• Сильные разрушения — когда разрушаются несущие конструкции и перекрытия верхних этажей, деформируются перекрытия нижних этажей. Использование зданий невозможно, а восстановление нецелесообразно.


• Средние разрушения — когда разрушаются крыши, внутренние перегородки и частично перекрытия верхних этажей. После расчистки часть помещений нижних этажей и подвалы могут быть использованы. Восстановление зданий возможно при проведении капитального ремонта.


• Слабые разрушения — когда разрушаются оконные и дверные заполнения,кровля и легкие внутренние перегородки. Возможны трещины в стенах верхних этажей. Здание может эксплуатироваться после текущего ремонта.

Степень разрушения техники (оборудования):

• Полные разрушения — объект не может быть восстановлен.


• Сильные повреждения — повреждения, которые могут быть устранены капитальным ремонтом в заводских условиях.


• Средние повреждения — повреждения, устраняемые силами ремонтных мастерских.


• Слабые повреждения — это повреждения, существенно не влияющие на
  использование техники и устраняются текущим ремонтом.

При оценке воздействия воздушной ударной волны на людей  и животных различают непосредственные и косвенные поражения.

Непосредственные поражения возникают в результате действия избыточного
давления и скоростного напора, в результате чего человек может быть отброшен, травмирован.

Косвенные поражения могут быть нанесены в результате действия обломков
зданий, камней, стекла и других предметов, летящих под воздействием скоростного напора.
Воздействие ударной волны на людей характеризуется легкими,
средними, тяжелыми и крайне тяжелыми поражениями.

• Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20–40 кПа. Они характеризуются временным нарушением слуха, легкими контузиями, вывихами, ушибами.


• Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40–60кПа. Они проявляются в контузиях головного мозга, повреждении органов слуха, кровотечении из носа и ушей, вывихах конечностей.


• Тяжелые поражения возможны при избыточных давлениях от 60 до 100кПа. Они характеризуются сильными контузиями всего организма, потерей сознания, переломами; возможны повреждения внутренних органов.


• Крайне тяжелые поражения наступают при избыточном давлении свыше100 кПа. У людей отмечаются травмы внутренних органов, внутреннее кровотечение, сотрясение мозга, сильные переломы. Эти поражения часто приводят к смертельному исходу.

Защитой от ударной волны являются убежища. На открытой местности действие ударной волны снижается различными углублениями, препятствиями.
Рекомендуется упасть на землю, головой по направлению от взрыва, лучше в углубление или за складку местности, голову закрыть руками, в идеале чтобы не было открытых участков кожи, которые могут подвергнуться воздействию светового излучения.

Световое излучение представляет собой поток лучистой энергии, включающий ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра.
Источником является светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до
высокой температуры паров конструкционных материалов боеприпаса и воздуха, а при наземных взрывах и испарившегося грунта.

Размеры и формы светящейся области зависят от мощности и вида взрыва.
При воздушном взрыве — это шар, при наземном — полусфера.

Максимальная температура поверхности светящейся области примерно 5700–7700°С. Когда температура снижается до 1700 °С, свечение прекращается.

Результатом действия светового излучения может быть оплавление, обугливание, большие температурные напряжения в материалах, а также воспламенение и возгорание.

Поражение людей световым импульсом выражается в появлении ожогов открытых и защищенных одеждой участков тела, а также в поражении глаз.
Независимо от причин ожогов, поражение делится на четыре
степени:

• Ожоги первой степени выражаются поверхностным поражением кожи: покраснением, припухлостью и болезненностью. Они не представляют опасности.


• Ожоги второй степени характеризуются образованием пузырей, наполненных жидкостью. Требуется специальное лечение. При поражении до 50–60% поверхности
  тела обычно наступает выздоровление.


• Ожоги третьей степени характеризуются омертвлением кожи и росткового слоя, а также появлением язв.


• Ожоги четвертой степени сопровождаются омертвлением кожи и поражением более глубоких тканей (мышц, сухожилий и костей).

Поражение ожогами третьей и четвертой степени значительной
части тела может привести к смертельному исходу.

Поражение глаз проявляется в ослеплении от 2 до 5 минут днем, до 30 и
более минут ночью, если человек смотрел в сторону взрыва. Вплоть до полной слепоты, и ожогов глазного дна.

Защитой от светового излучения может служить любая непрозрачная преграда.

Проникающая радиация представляет собой
гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва.
Время действия проникающей радиации составляет 15–20 секунд. Поражающее действие проникающей радиации на материалы характеризуется поглощенной дозой, мощностью дозы и потоком нейтронов.
Радиус поражающего действия проникающей радиации при взрывах в атмосфере меньше, чем радиусы поражения от светового излучения и воздушной ударной волны.
Однако на больших высотах, в стратосфере и космосе — это основной фактор
поражения.
Проникающая радиация может вызывать обратимые и необратимые изменения в материалах, элементах радиотехнической, оптической и другой аппаратуры за счет нарушения кристаллической решетки вещества, а также в результате различных физико-химических процессов под воздействием ионизирующих излучений.

Поражающее действие на людей характеризуется дозой излучения.

Степень тяжести лучевого поражения зависит от поглощенной дозы, а также
от индивидуальных особенностей организма и его состояния в момент облучения.

Доза облучения в 1 Зв (100 бэр) не приводит в большинстве случаев к серьезному поражению человеческого организма, а 5 Зв (500 бэр) — вызывает очень тяжелую форму лучевой болезни.

Для мощности боеприпаса до 100кт радиусы поражения воздушной ударной волны и проникающей радиации примерно равны, а для боеприпасов мощностью более 100 кт зона действия воздушной ударной волны значительно перекрывает зону действия проникающей радиации в опасных дозах.

Из этого можно сделать вывод, что при взрывах средних и больших мощностей не требуется специальной защиты от проникающей радиации, так как защитные сооружения, предназначенные для укрытия от ударной волны, в полной мере защищают и от проникающей радиации.

Для взрывов сверхмалых и малых мощностей, а также для нейтронных боеприпасов, где зоны поражения проникающей радиацией значительно выше, необходимо предусматривать защиту от проникающей радиации.

Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие-излучение и поток нейтронов.

Радиоактивное заражение местности

Его источником являются продукты деления ядерного горючего, радиоактивные изотопы, образующиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов- наведенная активность, а также не разделившаяся часть ядерного заряда.

Радиоактивные продукты взрыва испускают три вида излучения: альфа-частицы, бета- частицы и гамма излучение.

Поскольку при наземном взрыве в огненный шар вовлекается значительное
количество грунта и других веществ, то при охлаждении эти частицы выпадают
в виде радиоактивных осадков. По мере перемещения облака, по его следу
происходит выпадение радиоактивных осадков, и, таким образом, на земле
остается радиоактивный след. Плотность заражения в районе взрыва и по
следу движения радиоактивного облака убывает по мере удаления от центра
взрыва.
Форма следа может быть самой разнообразной, в зависимости от конкретных условий. Конфигурация следа реально может быть определена только после окончания выпадения радиоактивных частиц на землю.

Местность считается зараженной при уровнях радиации 0,5 P/ч и более.

В связи с естественным процессом распада радиоактивность уменьшается,
особенно резко в первые часы после взрыва. Уровень радиации на один час
после взрыва является основной характеристикой при оценке радиоактивного заражения местности.

Радиоактивное поражение людей и животных на следе радиоактивного облака мо

jeteraconte.livejournal.com

Воздушный ядерный взрыв: характеристика, поражающие факторы, последствия

Открытие Альбертом Эйнштейном способности веществ выделять большое количество энергии на атомном уровне положило начало ядерной физики. В 1930-е годы исследователи занимались моделированием воздушного ядерного взрыва в лабораторных условиях, но приобретенный опыт поставил под угрозу мирную жизнь на Земле.

Принцип действия

Для воздушного ядерного взрыва нужно создать определенные условия, провоцирующие детонацию. Обычно в качестве детонаторов используются тротил или гексоген, под воздействием которых радиоактивное вещество (обычно уран или плутоний) в течение 10 секунд сжимается до критической массы, а затем происходит мощный выброс энергии. Если бомба термоядерная, то в ней происходит процесс превращения легких элементов в более тяжелые. Выделяемая при этом энергия несет за собой еще более мощный взрыв.

Ядерный реактор может использоваться и в мирных целях, так как делением можно управлять. Для этого применяются устройства, поглощающие нейтроны. Процессы, протекающие в такой установке, все время находятся в равновесии. Даже если происходят какие-либо незначительные изменения в параметрах, система вовремя гасит их и возвращается в рабочий режим. В аварийных ситуациях автоматически сбрасываются элементы, останавливающие цепную реакцию.

Первый опыт

Открытый Эйнштейном и изучаемый в дальнейшем физиками-ядерщиками выброс энергии заинтересовал не только ученых, но и военных. Возможность получения нового оружия, с помощью которого удастся создать мощные взрывы из малого количества вещества, привела к экспериментам с радиоактивными элементами.

Физически возможность взрыва со значительным поражающим действием доказал французский ученый Жолио-Кюри. Он открыл цепную реакцию, которая стала мощным источником энергии. Далее он планировал провести эксперименты с оксидом дейтерия, но в условиях Второй мировой войны это было невозможно сделать во Франции, поэтому в дальнейшем разработкой атомного оружия занялись английские ученые.

Первое взрывное устройство было опробовано летом 1945 года в Америке. По сегодняшним меркам бомба имела небольшую мощность, но в то время полученный эффект превзошел все ожидания. Сила взрыва и воздействие на окружающую территорию оказались колоссальными.

Результаты

Чтобы определить характеристики воздушно-ядерного взрыва, были проведены испытания. Присутствующие при этом впоследствии описали увиденное зрелище. Они наблюдали за яркой светящейся точкой на расстоянии нескольких сотен километров. Затем она превратилась в огромный шар, раздался очень громкий звук, и на километры прокатилась ударная волна. Шар взорвался, оставив после себя двенадцатикилометровое облако в форме гриба. На месте взрыва остался кратер, на десятки метров простирающийся в глубину и ширину. Земля вокруг него на несколько сотен метров превратилась в безжизненную, изрытую почву.

Температура воздуха при ядерном взрыве существенно выросла, и сама атмосфера стала как будто плотнее. Это почувствовали даже очевидцы, находящиеся далеко от эпицентра в укрытии. Масштабы увиденного поражали, поскольку никто не предполагал, с какой мощью им предстоит столкнуться. Были сделаны выводы, что испытания прошли успешно.

Поражающие факторы воздушного ядерного взрыва

Военные сразу же поняли, что новое оружие может решить исход любой войны. Но в то время еще никто не задумывался о воздействии поражающих факторов ядерного взрыва. Ученые обратили внимание лишь на самые очевидные из них:

• ударную волну;
• световое излучение.

О радиоактивном заражении и ионизирующем излучении тогда еще никто не знал, хотя впоследствии именно проникающая радиация оказалась самой опасной. Так, если опустошение и разрушение локализовались на расстоянии нескольких сотен метров от эпицентра воздушного ядерного взрыва, то площадь рассеивания продуктов радиационного распада простиралась на сотни километров. Человек получал первое облучение, которое впоследствии отягощалось радиационными осадками, выпадающими на близлежащих территориях.

Также ученые еще не знали о том, что под действием воздушной ударной волны ядерного взрыва образуется электромагнитный импульс, который способен вывести из строя всю электронику на расстоянии сотен километров. Таким образом, первые испытатели даже представить себе не могли, насколько мощное оружие было создано, и насколько катастрофичными могут быть последствия от его применения.

Виды взрывов

Воздушные ядерные взрывы производятся на высоте тропосферы, то есть в пределах 10 км над поверхностью земли. Но помимо них есть и другие виды, например:

1. Наземные или надводные проводятся на поверхности земли или воды соответственно. Огненный шар, разрастающийся из вспышки, при этом имеет вид восходящего из-за горизонта солнца.
2. Высотные, проводимые в атмосфере. Светящаяся вспышка при этом обладает очень большими размерами, она зависает в воздухе и не касается земных или водных поверхностей.
3. Подземные или подводные происходят в толще земной коры или на глубине. Обычно вспышка при этом не наблюдается.
4. Космические. Такие происходят в сотнях километров от земного шара, за пределами околопланетного пространства и сопровождаются облаком из светящихся молекул.

Разные виды отличаются не только вспышкой, но и другими внешними характеристиками, а также поражающими факторами, интенсивностью взрыва, его результатами и последствиями.

Наземные испытания

Первые бомбы испытывались прямо на поверхности земли. Именно такие типы взрывов сопровождаются четко выраженным грибовидным облаком в воздухе и кратером, простирающимся на несколько десятков, а то и сотен метров в почве. Наземный взрыв выглядит наиболее устрашающее, так как облако, низко зависшее над землей, притягивает в себя не только пыль, но и существенную часть грунта, что делает его практически черным. Частицы грунта перемешиваются с химическими элементами, а затем выпадают на землю, что делает территорию радиоактивно зараженной и совершенно непригодной для жизни. В военных целях это может использоваться для уничтожения мощных строений или объектов, заражения обширных территорий. Разрушительный эффект при этом наиболее мощный.

Надводные взрывы

Испытания также проводятся над поверхностью водной глади. В этом случае облако будет состоять из водяной пыли, снижающей интенсивность светового излучения, но разносящей радиоактивные частицы на огромные расстояния, в результате чего они могут выпасть вместе с осадками в тысяче километров от места испытаний.

В военных целях это может быть использовано для поражения морских баз, портов и кораблей либо для заражения воды и побережья.

Воздушные взрывы

Этот вид может производиться на большом расстоянии от земли (в этом случае он называется высоким) или на маленьком (низким). Чем выше произошел взрыв, тем меньше у поднимающегося облака сходств с формой гриба, так как столб пыли с земли не достигает его.

Вспышка при таком виде является очень яркой, так что ее видно за сотни километров от эпицентра. Взрывающийся из нее огненный шар с температурой, измеряемой в миллионах градусов Цельсия, поднимается вверх и посылает мощное световое излучение. Все это сопровождается громким звуком, отдаленно напоминающим раскаты грома.

По мере охлаждения шар преобразуется в облако, которое создает поток воздуха, подхватывающий пыль с поверхности. Получившийся столб может достигнуть облака, если оно не очень высоко над землей. В дальнейшем облако начинает рассеиваться, и поток воздуха ослабевает.

В результате такого взрыва могут быть поражены и объекты в воздухе, и сооружения, и люди, находящиеся поблизости от него.

Применение в боевых целях

Хиросима и Нагасаки — единственные города, в отношении которых было применено ядерное оружие. Случившаяся там трагедия не имела себе равных.

Жители испытали на себе действие воздушного ядерного взрыва, инициированного на небольшом расстоянии от поверхности земли и классифицируемого как низкий. При этом была полностью разрушена инфраструктура, погибло около 200 тысяч населения. Две трети из них умерли мгновенно. Те, кто находился в эпицентре, распались на молекулы от чудовищных температур. Световое излучение оставляло от них тени на стенах.

Люди, которые были дальше от эпицентра, погибали от ударной волны и гамма-излучения ядерного взрыва. Часть выживших получила летальную дозу облучения, но врачи еще не знали о лучевой болезни, поэтому никто не понимал, почему после мнимых признаков выздоровления происходит ухудшение состояния пациентов. Медики считали это дизентерией, но в течение 3-8 недель больные, у которых открывалась сильная рвота, умирали. Странная болезнь людей, выживших во время атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, стала стимулом к началу исследований в области ядерной медицины.

Высотные взрывы

После бомбардировки японских городов ядерное оружие не применялось в боевых целях, но исследование его возможностей продолжалось в разных местах. Учения в атмосфере позволили понять, что происходит при взрыве на высоте. Оказалось, что при нахождении центра в 10 км от поверхности земли возникает сравнительно небольшая по силе волна ядерного взрыва, но световое и радиационное излучение при этом увеличиваются. Чем выше был произведен взрыв, тем сильнее повышается ионизация, что сопровождается выходом из строя радиотехнических средств.

С поверхности все это выглядит как большая яркая вспышка, сменяющаяся облаком испаряющихся молекул водорода, углерода и азота. Поток воздуха при этом не достигает земли, поэтому столба пыли не возникает. Также практически не происходит заражения территории, поскольку на большой высоте воздушные массы перемещаются слабо, поэтому целью такого ядерного взрыва может являться поражение самолетов, ракет или спутников.

Подземные испытания

В последнее время между странами существует договор, регламентирующий ядерные испытания и предписывающий проводить их только под землей, что позволяет минимизировать загрязнения и непригодные для жизни площади, образующиеся вокруг полигонов.

Испытания под землей считаются наименее опасными, так как действие всех поражающих факторов приходится на породы. Увидеть светящиеся вспышки или грибовидное облако при этом невозможно, от него остается только столб пыли. Но ударная волна приводит к землетрясению и обрушению грунта. Обычно это используется в мирных целях, для решения народохозяйственных задач. Например, так можно разрушать горные массивы или образовывать искусственные водоемы.

Подводные испытания

Взрывы под водой имеют более грозные последствия. Сначала возникает столб брызг, поднимающийся к облаку радиоактивного тумана. На поверхности воды при этом образуются метровые волны, уничтожающие корабли и подводные сооружения. Затем происходит заражение прилегающих территорий из-за рассеивающегося облака, проливающегося радиоактивным дождем.

Защитные меры

Ядерный взрыв убивает все на своем пути и разрушает все материальные объекты. У людей, попавших в его эпицентр, нет возможности спастись, они мгновенно сгорают дотла. Бомбоубежище при этом абсолютно бесполезно, поскольку сразу же будет разрушено.

Спастись могут лишь те, кто находится достаточно далеко от взрыва. На расстоянии более 1-3 км от эпицентра можно избежать воздействия ударной волны, но для этого надо быстро найти надежное убежище, как только возникла яркая вспышка. На это у человека есть от 2 до 8 секунд, в зависимости от расстояния. В укрытии прямого попадания гамма-излучения не произойдет, но все равно существует очень большая вероятность радиоактивного заражения. Снизить риск лучевой болезни можно, пользуясь средствами индивидуальной защиты и избегая контакта с любыми предметами, находящимися на территории.

Ядерное оружие – одно из самых страшных изобретений человечества. Используемое в мирных целях, оно может принести большую пользу, но его военное применение несет страшную угрозу жизни на земле. Запущенную цепную реакцию нельзя остановить, поэтому существует договор о ядерном разоружении, призванный защитить планету от катастрофы.

fb.ru

Поражающие факторы ядерного взрыва — это… Что такое Поражающие факторы ядерного взрыва?

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 14 мая 2011.

В зависимости от типа заряда и условий взрыва энергия взрыва распределяется по-разному. Например, при взрыве обычного ядерного заряда без повышенного выхода нейтронного излучения или радиоактивного загрязнения может быть следующее соотношение долей энергетического выхода на различных высотах^[1]:

Доли энергии воздействующих факторов ядерного взрыва
Высота / Глубина	Рентгеновское излучение	Световое излучение	Теплота огненного шара и облака	Ударная волна в воздухе	Деформация и выброс грунта	Волна сжатия в грунте	Теплота полости в земле	Проникающая радиация	Радиоактивные вещества
100 км	64 %	24 %						6 %	6 %
70 км	49 %	38 %	1 %					6 %	6 %
45 км	1 %	73 %	13 %	1 %				6 %	6 %
20 км		40 %	17 %	31 %				6 %	6 %
5 км		38 %	16 %	34 %				6 %	6 %
0 м		34 %	19 %	34 %	1 %	менее 1 %	?	5 %	6 %
Глубина камуфлетного взрыва					30 %	30 %	34 %		6 %

При наземном ядерном взрыве около 50 % энергии идёт на образование ударной волны и воронки в земле, 30— 40 % в световое излучение, до 5 % на проникающую радиацию и электромагнитное излучение и до 15 % в радиоактивное заражение местности.

При воздушном взрыве нейтронного боеприпаса доли энергии распределяются своеобразно: ударная волна до 10 %, световое излучение 5 — 8 % и примерно 85 % энергии уходит в проникающую радиацию (нейтронное и гамма-излучения)^[2]

Ударная волна и световое излучение аналогичны поражающим факторам традиционных взрывчатых веществ, но световое излучение в случае ядерного взрыва значительно мощнее.

Ударная волна разрушает строения и технику, травмирует людей и оказывает отбрасывающее действие быстрым перепадом давления и скоростным напором воздуха. Последующие за волной разрежение (падение давления воздуха) и обратный ход воздушных масс в сторону развивающегося ядерного гриба также могут нанести некоторые повреждения.

Световое излучение действует только на неэкранированные, то есть ничем не прикрытые от взрыва объекты, может вызвать воспламенение горючих материалов и пожары, а также ожоги и поражение зрения человека и животных.

Проникающая радиация оказывает ионизирующее и разрушающее воздействие на молекулы тканей человека, вызывает лучевую болезнь. Особенно большое значение имеет при взрыве нейтронного боеприпаса. От проникающей радиации могут защитить подвалы многоэтажных каменных и железобетонных зданий, подземные убежища с заглублением от 2-х метров (погреб, например или любое укрытие 3-4 класса и выше), некоторой защитой обладает бронированная техника.

Радиоактивное заражение — при воздушном взрыве относительно «чистых» термоядерных зарядов (деление-синтез) этот поражающий фактор сведён к минимуму. И наоборот, в случае взрыва «грязных» вариантов термоядерных зарядов, устроенных по принципу деление-синтез-деление, наземного, заглублённого взрыва, при которых происходит нейтронная активация содержащихся в грунте веществ, а тем более взрыва так называемой «грязной бомбы» может иметь решающее значение.

Электромагнитный импульс выводит из строя электрическую и электронную аппаратуру, нарушает радиосвязь.

Ударная волна

Самое страшное проявление взрыва не гриб, а быстротечная вспышка и образованная ею ударная волна Образование головной ударной волны (эффект Маха) при взрыве 20 кт Разрушения в Хиросиме в результате атомной бомбардировки

Большая часть разрушений, причиняемых ядерным взрывом, вызывается действием ударной волны. Ударная волна представляет собой скачок уплотнения в среде, который движется со сверхзвуковой скоростью (более 350 м/с для атмосферы). При атмосферном взрыве скачок уплотнения — это небольшая зона, в которой происходит почти мгновенное увеличение температуры, давления и плотности воздуха. Непосредственно за фронтом ударной волны происходит снижение давления и плотности воздуха, от небольшого понижения далеко от центра взрыва и почти до вакуума внутри огненной сферы. Следствием этого снижения является обратный ход воздуха и сильный ветер вдоль поверхности со скоростями до 100 км/час и более к эпицентру.^[3] Ударная волна разрушает здания, сооружения и поражает незащищенных людей, а близко к эпицентру наземного или очень низкого воздушного взрыва порождает мощные сейсмические колебания, способные разрушить или повредить подземные сооружения и коммуникации, травмировать находящихся в них людей.

Большинство зданий, кроме специально укрепленных, серьёзно повреждаются или разрушаются под воздействием избыточного давления 2160-3600 кг/м² (0,22-0,36 атм).

Энергия распределяется по всему пройденному расстоянию, из-за этого сила воздействия ударной волны уменьшается пропорционально кубу расстояния от эпицентра.

Защитой от ударной волны для человека являются убежища. На открытой местности действие ударной волны снижается различными углублениями, препятствиями, складками местности.

Оптическое излучение

Жертва ядерной бомбардировки Хиросимы

Световое излучение — это поток лучистой энергии, включающий ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра. Источником светового излучения является светящаяся область взрыва — нагретые до высоких температур и испарившиеся части боеприпаса, окружающего грунта и воздуха. При воздушном взрыве светящаяся область представляет собой шар, при наземном — полусферу.

Максимальная температура поверхности светящейся области составляет обычно 5700-7700 °C. Когда температура снижается до 1700 °C, свечение прекращается. Световой импульс продолжается от долей секунды до нескольких десятков секунд, в зависимости от мощности и условий взрыва. Приближенно, продолжительность свечения в секундах равна корню третьей степени из мощности взрыва в килотоннах. При этом интенсивность излучения может превышать 1000 Вт/см² (для сравнения — максимальная интенсивность солнечного света 0,14 Вт/см²).

Результатом действия светового излучения может быть воспламенение и возгорание предметов, оплавление, обугливание, большие температурные напряжения в материалах.

При воздействии светового излучения на человека возникает поражение глаз и ожоги открытых участков тела, а также может возникнуть поражение и защищенных одеждой участков тела.

Защитой от воздействия светового излучения может служить произвольная непрозрачная преграда.

В случае наличия тумана, дымки, сильной запыленности и/или задымленности воздействие светового излучения также снижается.

Проникающая радиация

Проникающая радиация (ионизирующее излучение) представляет собой гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва в течение единиц или десятков секунд.

Радиус поражения проникающей радиации при взрывах в атмосфере меньше, чем радиусы поражения от светового излучения и ударной волны, поскольку она сильно поглощается атмосферой. Проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 2-3 км от места взрыва, даже для больших по мощности зарядов, однако ядерный заряд может быть специально сконструирован таким образом, чтобы увеличить долю проникающей радиации для нанесения максимального ущерба живой силе (так называемое нейтронное оружие). На больших высотах, в стратосфере и космосе проникающая радиация и электромагнитный импульс — основные поражающие факторы.

Проникающая радиация может вызывать обратимые и необратимые изменения в материалах, электронных, оптических и других приборах за счет нарушения кристаллической решетки вещества и других физико-химических процессов под воздействием ионизирующих излучений.

Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие гамма-излучение и поток нейтронов. Разные материалы по-разному реагируют на эти излучения и по-разному защищают.

От гамма-излучения хорошо защищают материалы, имеющие элементы с высокой атомной массой (железо, свинец, низкообогащённый уран), но эти элементы очень плохо ведут себя под нейтронным излучением: нейтроны относительно хорошо их проходят и при этом генерируют вторичные захватные гамма-лучи, а также активируют радиоизотопы, надолго делая саму защиту радиоактивной (например, железную броню танка; свинец же не проявляет вторичной радиоактивности). Пример слоёв половинного ослабления проникающего гамма-излучения^[4]: свинец 2 см, сталь 3 см, бетон 10 см, каменная кладка 12 см, грунт 14 см, вода 22 см, древесина 31 см.

Нейтронное излучение в свою очередь хорошо поглощается материалами, содержащими лёгкие элементы (водород, литий, бор), которые эффективно и с малым пробегом рассеивают и поглощают нейтроны, при этом не активируются и гораздо меньше выдают вторичное излучение. Слои половинного ослабления нейтронного потока: вода, пластмасса 3 — 6 см, бетон 9 — 12 см, грунт 14 см, сталь 5 — 12 см, свинец 9 — 20 см, дерево 10 — 15 см. Лучше всех материалов поглощают нейтроны водород (но в газообразном состоянии он имеет малую плотность), гидрид лития и карбид бора.

Идеального однородного защитного материала от всех видов проникающей радиации нет, для создания максимально лёгкой и тонкой защиты приходится совмещать слои различных материалов для последовательного поглощения нейтронов, а затем первичного и захватного гамма-излучения (например, многослойная броня танков, в которой учтена и радиационная защита; защита оголовков шахтных пусковых установок из ёмкостей с гидратами лития и железа с бетоном), а также применять материалы с добавками. Универсальны широко применяемые в строительстве защитных сооружений бетон и увлажнённая грунтовая засыпка, содержащие и водород и относительно тяжёлые элементы. Очень хорош для строительства бетон с добавкой бора (20 кг B₄C на 1 м³ бетона), при одинаковой толщине с обычным бетоном (0,5 — 1 м) он обеспечивает в 2 — 3 раза лучшую защиту от нейтронной радиации и подходит для защиты от нейтронного оружия^[5].

Электромагнитный импульс

Зарево, возникшее в результате высотного ядерного взрыва Starfish Prime

При ядерном взрыве в результате сильных токов в ионизованном радиацией и световым излучением воздухе возникает сильнейшее переменное электромагнитное поле, называемое электромагнитным импульсом (ЭМИ). Хотя оно и не оказывает никакого влияния на человека, воздействие ЭМИ повреждает электронную аппаратуру, электроприборы и линии электропередач. Помимо этого большое количество ионов, возникшее после взрыва, препятствует распространению радиоволн и работе радиолокационных станций. Этот эффект может быть использован для ослепления системы предупреждения о ракетном нападении.

Сила ЭМИ меняется в зависимости от высоты взрыва: в диапазоне ниже 4 км он относительно слаб, сильнее при взрыве 4-30 км, и особенно силён при высоте подрыва более 30 км (см., например, эксперимент по высотному подрыву ядерного заряда Starfish Prime).

Возникновение ЭМИ происходит следующим образом:

1. Проникающая радиация, исходящая из центра взрыва, проходит через протяженные проводящие предметы.
2. Гамма-кванты рассеиваются на свободных электронах, что приводит к появлению быстро изменяющегося токового импульса в проводниках.
3. Вызванное токовым импульсом поле излучается в окружающее пространство и распространяется со скоростью света, со временем искажаясь и затухая.

Под воздействием ЭМИ во всех неэкранированных протяжённых проводниках индуцируется напряжение, и чем длиннее проводник, тем выше напряжение. Это приводит к пробоям изоляции и выходу из строя электроприборов связанных с кабельными сетями, например, трансформаторные подстанции и т. д.

Большое значение ЭМИ имеет при высотном взрыве до 100 км и более. При взрыве в приземном слое атмосферы не оказывает решающего поражения малочувствительной электротехнике, его радиус действия перекрывается другими поражающими факторами. Но зато оно может нарушить работу и вывести из строя чувствительную электроаппаратуру и радиотехнику на значительных расстояниях — вплоть до нескольких десятков километров от эпицентра мощного взрыва, где прочие факторы уже не приносят разрушающий эффект. Может вывести из строя незащищённую аппаратуру в прочных сооружениях, рассчитанных на большие нагрузки от ядерного взрыва (например ШПУ). На людей поражающего действия не оказывает^[6].

Радиоактивное заражение

Кратер от взрыва 104-килотонного заряда. Выбросы грунта также служат источником заражения

Радиоактивное заражение — результат выпадения из поднятого в воздух облака значительного количества радиоактивных веществ. Три основных источника радиоактивных веществ в зоне взрыва — продукты деления ядерного горючего, не вступившая в реакцию часть ядерного заряда и радиоактивные изотопы, образовавшиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов (наведенная радиоактивность).

Оседая на поверхность земли по направлению движения облака, продукты взрыва создают радиоактивный участок, называемый радиоактивным следом. Плотность заражения в районе взрыва и по следу движения радиоактивного облака убывает по мере удаления от центра взрыва. Форма следа может быть самой разнообразной, в зависимости от окружающих условий.

Радиоактивные продукты взрыва испускают три вида излучения: альфа, бета и гамма. Время их воздействия на окружающую среду весьма продолжительно.

В связи с естественным процессом распада радиоактивность уменьшается, особенно резко это происходит в первые часы после взрыва.

Поражение людей и животных воздействием радиационного заражения может вызываться внешним и внутренним облучением. Тяжелые случаи могут сопровождаться лучевой болезнью и летальным исходом.

Установка на боевую часть ядерного заряда оболочки из кобальта вызывает заражение территории опасным изотопом ⁶⁰Co (гипотетическая грязная бомба).

Эпидемиологическая и экологическая обстановка

Ядерный взрыв в населённом пункте, как и другие катастрофы, связанные с большим количеством жертв, разрушением вредных производств и пожарами, приведёт к тяжёлым условиям в районе его действия, что будет вторичным поражающим фактором. Люди, даже не получившие значительных поражений непосредственно от взрыва, с большой вероятностью могут погибнуть от инфекционных заболеваний^[7] и химических отравлений. Велика вероятность сгореть в пожарах или просто расшибиться при попытке выйти из завалов.

Ядерная атака атомной электростанции может поднять в воздух значительно больше радиоактивных веществ, чем может дать сама бомба. При прямом попадании заряда и испарении реактора или хранилища радиоактивных материалов площадь земель, в течение многих десятков лет непригодных для жизни, будет в сотни—тысячи раз больше площади заражения от наземного ядерного взрыва. Например, при испарении реактора мощностью 100 МВт ядерным взрывом в 1 мегатонну и просто при наземном ядерном взрыве 1 Мт соотношение площадей территории со средней дозой 2 рад (0,02 Грей) в год будет следующим: через 1 год после атаки 130 000 км² и 15 000 км² через 5 лет 60 000 км² и 90 км² через 10 лет 50 000 км² и 15 км² через 100 лет 700 км² и 2 км²^[8].

Психологическое воздействие

Люди, оказавшиеся в районе действия взрыва, кроме физических повреждений, испытывают мощное психологическое угнетающее воздействие от поражающего и устрашающего вида разворачивающейся картины ядерного взрыва, катастрофичности разрушений и пожаров, множества трупов и изувеченных живых вокруг, гибели родных и близких, осознания причинённого вреда своему организму. Результатом такого воздействия явится плохая психологическая обстановка среди выживших после катастрофы, а в последующем устойчивые негативные воспоминания, влияющие на всю последующую жизнь человека. В Японии есть отдельное слово, обозначающее людей, ставших жертвами ядерных бомбардировок — «Хибакуся».

Государственные спецслужбы многих стран предполагают^{[источник не указан 506 дней]}, что одной из целей различных террористических группировок может являться завладение ядерным оружием и применение его против мирного населения с целью психологического воздействия, даже если физические поражающие факторы ядерного взрыва будут незначительны в масштабах страны-жертвы и всего человечества. Сообщение о ядерном теракте будет немедленно распространено средствами массовой информации (телевидение, радио, интернет, пресса) и несомненно окажет огромное психологическое воздействие на людей, на что могут рассчитывать террористы.

Именно психологическое воздействие от наличия ядерного оружия и страха перед его применением в XX веке не дало разразиться Третьей мировой войне с применением ядерного оружия.^{[источник не указан 1139 дней]}

См. также

Ссылки

Источники

1. ↑ Защита от оружия массового поражения. — М.: Воениздат, 1989. — С. 23.
2. ↑ Убежища гражданской обороны: Конструкция и расчёт/ В. А. Котляревский, В. И. Ганушкин, А. А. Костин и др.; Под ред. В. А. Котляревского. — М.: Стройиздат, 1989. — С. 4—5. ISBN 5-274-00515-2
3. ↑ Действие ядерного взрыва. Сборник переводов. М., «Мир», 1971. — С. 85
4. ↑ Морозов, В. И. и др. Приспособление подвалов существующих зданий под убежища, М., 1966. С. 72
5. ↑ Иванов, Г. Нейтронное оружие. // Зарубежное военное обозрение, 1982, № 12. — С. 53
6. ↑ Атаманюк В.Г., Ширшев Л.Г. Акимов Н.И. Гражданская оборона: Учебник для втузов / Под ред. Д.И.Михайдова. — М.: Высш. шк., 1986. — С. 39. — 207 с.
7. ↑ Иванов, Г. Нейтронное оружие. // Зарубежное военное обозрение, 1982, № 12. — С. 52
8. ↑ Защита от оружия массового поражения. — М.: Воениздат, 1989. — С. 79, 81.

dic.academic.ru

Ядерный взрыв, его поражающие факторы

Содержание

Введение

1. Последовательность событий при ядерном взрыве

2. Ударная волна

3. Световое излучение

4. Проникающая радиация

5. Радиоактивное заражение

6. Электромагнитный импульс

Заключение

Список литературы

Введение

Ядерный взрыв — мощный взрыв, вызванный высвобождением ядерной энергии: либо при быстро развивающейся цепной реакции деления тяжелых ядер; — либо при термоядерной реакции синтеза ядер гелия из более легких ядер. В зависимости от задач, решаемых применением ядерного оружия, ядерные взрывы могут производиться в воздухе, на поверхности земли и воды, под землей и водой. Ядерный взрыв сопровождается выделением огромного количества энергии, поэтому по разрушающему и поражающему действию он в сотни и тысячи раз может превосходить взрывы самых крупных боеприпасов, снаряженных обычными взрывчатыми веществами.

Поражающие факторы ядерного оружия — физические процессы и явления, которые возникают при ядерном взрыве и определяют его поражающее воздействие. Характер, степень и продолжительность воздействия поражающих факторов зависят от мощности ядерного боеприпаса, вида взрыва, расстояния от его эпицентра, степени защиты объектов, метеорологических условий, характера местности.

Основными поражающими факторами ядерного оружия являются: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение и электромагнитный импульс. Примерно половина всей энергии выходит в виде ударной волны, остальное — световое излучение, на долю проникающей радиации (гамма-лучей и нейтронов) приходится не более 5%. Такое разнообразие поражающих факторов говорит о том, что ядерный взрыв представляет собой гораздо более опасное явление, чем взрыв аналогичного по энерговыходу количества обычной взрывчатки.

Люди, непосредственно подвергшиеся воздействию поражающих факторов ядерного взрыва, кроме физических повреждений, испытывают психологическое угнетающее воздействие от осознания факта близкого ядерного взрыва — самого разрушительного оружия, известного человечеству на данный момент.

1. Последовательность событий при ядерном взрыве

Выделение огромного количества энергии, происходящее в ходе цепной реакции деления, приводит к быстрому разогреву вещества взрывного устройства до температур порядка 10⁷ К. При таких температурах вещество представляет собой интенсивно излучающую ионизированную плазму. На этом этапе в виде энергии электромагнитного излучения выделяется около 80% энергии взрыва. Максимум энергии этого излучения, называемого первичным, приходится на рентгеновский диапазон спектра. Дальнейший ход событий при ядерном взрыве определяется в основном характером взаимодействия первичного теплового излучения с окружающей эпицентр взрыва средой, а также свойствами этой среды[1] .

В случае если взрыв произведен на небольшой высоте в атмосфере, первичное излучение взрыва поглощается воздухом на расстояниях порядка нескольких метров. Поглощение рентгеновского излучения приводит к образованию облака взрыва, характеризующегося очень высокой температурой. На первой стадии это облако растет в размерах за счет радиационной передачи энергии из горячей внутренней части облака к его холодному окружению. Температура газа в облаке примерно постоянна по его объему и снижается по мере его увеличения. В момент, когда температура облака снижается до примерно 300 тысяч градусов, скорость фронта облака уменьшается до величин, сравнимых со скоростью звука. В этот момент формируется ударная волна, фронт которой «отрывается» от границы облака взрыва. Для взрыва мощностью 20 кт это событие наступает примерно через 0.1 м/сек после взрыва. Радиус облака взрыва в этот момент составляет около 12 метров.

Интенсивность теплового излучения облака взрыва целиком определяется видимой температурой его поверхности. На некоторое время воздух, нагретый в результате прохождения взрывной волны, маскирует облако взрыва, поглощая излучаемую им радиацию, так что температура видимой поверхности облака взрыва соответствует температуре воздуха за фронтом ударной волны, которая падает по мере увеличения размеров фронта. Через примерно 10 миллисекунд после начала взрыва температура во фронте падает до 3000 °С и он вновь становится прозрачным для излучения облака взрыва. Температура видимой поверхности облака взрыва вновь начинает расти и через примерно 0.1 сек после начала взрыва достигает примерно 8000 °С (для взрыва мощностью 20 кт). В этот момент мощность излучения облака взрыва максимальна. После этого температура видимой поверхности облака и, соответственно, излучаемая им энергия быстро падает. В результате, основная доля энергии излучения высвечивается за время меньшее одной секунды.

Формирование импульса теплового излучения и образование ударной волны происходит на самых ранних стадиях существования облака взрыва. Поскольку внутри облака содержится основная доля радиоактивных веществ, образующихся в ходе взрыва, дальнейшая его эволюция определяет формирование следа радиоактивных осадков. После того как облако взрыва остывает настолько, что уже не излучает в видимой области спектра, процесс увеличения его размеров продолжается за счет теплового расширения и оно начинает подниматься вверх. В процессе подъема облако увлекает за собой значительную массу воздуха и грунта. В течение нескольких минут облако достигает высоты в несколько километров и может достичь стратосферы. Скорость выпадения радиоактивных осадков зависит от размера твердых частиц, на которых они конденсируются. Если в процессе своего формирования облако взрыва достигло поверхности, количество грунта, увлеченного при подъеме облака, будет достаточно велико и радиоактивные вещества оседают в основном на поверхности частиц грунта, размер которых может достигать нескольких миллиметров. Такие частицы выпадают на поверхность в относительной близости от эпицентра взрыва, причем за время выпадения их радиоактивность практически не уменьшается.

В случае если облако взрыва не касается поверхности, содержащиеся в нем радиоактивные вещества конденсируются в гораздо меньшие частицы с характерными размерами 0.01-20 микрон. Поскольку такие частицы могут достаточно долго существовать в верхних слоях атмосферы, они рассеиваются над очень большой площадью и за время, прошедшее до их выпадения на поверхность, успевают потерять значительную долю своей радиоактивности. В этом случае радиоактивный след практически не наблюдается. Минимальная высота, взрыв на которой не приводит к образованию радиоактивного следа, зависит от мощности взрыва и составляет примерно 200 метров для взрыва мощностью 20 кт и около 1 км для взрыва мощностью 1 Мт[2] .

2. Ударная волна

Основные поражающие факторы — ударная волна и световое излучение — аналогичны поражающим факторам традиционных взрывчатых веществ, но значительно мощнее.

Ударная волна, формирующаяся на ранних стадиях существования облака взрыва, представляет собой один из основных поражающих факторов атмосферного ядерного взрыва. Основными характеристиками ударной волны являются пиковое избыточное давление и динамическое давление во фронте волны. Способность объектов выдерживать воздействие ударной волны зависит от множества факторов, таких как наличие несущих элементов, материал постройки, ориентация по отношению ко фронту. Избыточное давление в 1 атм (15 фунтов/кв. дюйм), возникающее на расстоянии 2.5 км от наземного взрыва мощностью 1 Мт, способно разрушить многоэтажное здание из железобетона. Радиус области, в которой при взрыве в 1 Мт создается подобное давление составляет около 200 метров.

На начальных стадиях существования ударной волны ее фронт представляет собой сферу с центром в точке взрыва. После того как фронт достигает поверхности, образуется отраженная волна. Так как отраженная волна распространяется в среде, через которую прошла прямая волна, скорость ее распространения оказывается несколько выше. В результате, на некотором расстоянии от эпицентра две волны сливаются возле поверхности, образуя фронт, характеризуемый примерно в два раза большими значениями избыточного давления[3] .

Так, при взрыве 20-килотонного ядерного боеприпаса ударная волна за 2 секунды проходит 1000 м, за 5 секунд – 2000 м, за 8 сек – 3000 м. Передняя граница волны называется фронтом ударной волны. Степень поражения УВ зависит от мощности и положения на ней объектов. Поражающее действие УВ характеризуется величиной избыточного давления.

Поскольку для взрыва данной мощности расстояние, на котором о

mirznanii.com