Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow Защита населения и территорий в условиях чрезвычайных ситуаций. Основы топографии

Ядерное оружие

Ядерным оружием (ЯО) называются боеприпасы, действие которых основано на использовании внутриядерной энергии, выделяющейся при взрывных ядерных реакциях.

К ядерным боеприпасам относят боевые части ракет и торпед, авиационные бомбы, артиллерийские снаряды, глубинные бомбы и мины (атомные фугасы), снаряженные ядерными зарядами.

Ядерное оружие является самым мощным оружием массового поражения. Его поражающими факторами являются ударная волна, световое излучение, проникающее радиоактивное заражение и электромагнитный импульс.

Поражающее действие ядерного взрыва зависит от мощности боеприпаса, вида взрыва, типа ядерного заряда.

Мощность ядерного боеприпаса принято характеризовать тротиловым эквивалентом – массой обычного взрывчатого вещества (тротила), энергия взрыва которого эквивалентна энергии взрыва данного ядерного боеприпаса. Тротиловый эквивалент измеряется в килотоннах или мегатоннах (кт, Мт).

По мощности ядерные боеприпасы подразделяются на сверхмалые (менее 1 кт), малые (1–10 кт), средние (10–100 кт), крупные (100–1000 кт) и сверхкрупные (более 1000 кт).

Источником энергии ядерного взрыва являются процессы, происходящие в ядрах атомов химических элементов. При различных превращениях ядер – разделении тяжелых ядер на две части (осколки) или соединении легких ядер – в течение весьма малого промежутка времени освобождается огромное количество энергии, называемой ядерной энергией. Например, при делении всех ядер атомов, находящихся в 1 г урана-235, освобождается такое же количество энергии, как при взрыве тротилового заряда массой 20 т.

В зависимости от типа ядерного заряда и характера происходящих взрывных реакций различают два основных вида ядерных боеприпасов: атомные (ядерные) и термоядерные.

В атомных боеприпасах энергия взрыва получается в результате цепной реакции деления тяжелых атомных ядер вещества заряда – ядерного взрывчатого вещества (ЯВВ).

В качестве ядерного заряда в атомных боеприпасах используются плутоний-239, уран-235 и уран-233. Деление атомных ядер радиоактивных химических элементов может происходить самопроизвольно или при воздействии на них различных элементарных частиц.

В ядерных боеприпасах ядра атомов вещества заряда делятся при помощи нейтронов, которые сравнительно легко проникают в ядра атомов, и, поскольку они нейтральны, им не приходится преодолевать электрические силы отталкивания.

При определенной массе заряда (больше его критического значения) протекает цепная реакция деления атомных ядер в миллионные доли секунды, сопровождающаяся выделением огромного количества энергии.

Критическая масса – это такое количество ядерного вещества, находящегося в определенных условиях, в котором протекает самоподдерживающаяся реакция деления атомных ядер – процесс деления идет с постоянной скоростью. В этом случае коэффициент развития реакции Крр = 1 (Крр определяет число делений ядер, вызванное одним делением в предыдущем звене реакции). При высокой степени надкритичности Крр > 1, т.е. когда число последующих делений значительно превышает число предыдущих делений, реакция протекает лавинообразно в миллионные доли секунды и представляет собой ядерный взрыв.

Критическая масса зависит от вида делящегося вещества, его чистоты и плотности, а также формы заряда. При увеличении примесей в делящемся веществе его критическая масса возрастает. Критическая масса уменьшается обратно пропорционально квадрату плотности делящегося вещества.

Основными частями ядерного боеприпаса являются: ядерное зарядное устройство (ядерный заряд), блок подрыва с предохранителями и источниками питания и корпус боеприпаса.

Существуют два способа осуществления ядерного взрыва.

1. Способ "пушечного" типа состоит в том, что до взрыва ядерное вещество заряда в боеприпасе разделено на отдельные части (куски), каждая из которых имеет массу меньше критической и, следовательно, нет условий для протекания ядерной реакции (рис. 9.2). Для взрыва необходимо быстро соединить отдельные части заряда в один кусок, размеры и масса которого больше критической. Для соединения двух кусков заряда можно использовать выстрел одной части заряда в другую, закрепленную в противоположном конце прочного металлического цилиндра, напоминающего орудийный ствол. Реакция деления инициируется от специального источника нейтронов.

Ядерный заряд деления

Рис. 9.2. Ядерный заряд деления "пушечного" типа:

а – до взрыва; б – после взрыва ВВ;

  • 1 – детонатор; 2 – заряд ВВ; 3 – отражатель нейтронов; 4 – ЯВВ; 5 – источник нейтронов; 6 – корпус ядерного заряда
  • 2. Второй способ предполагает сильное обжатие надкритической массы ядерного вещества, что повышает плотность вещества заряда и переводит систему в надкритическое состояние рр >1), так как критическая масса обратно пропорциональна квадрату плотности вещества.

Необходимое для этого обжатие можно получить с помощью взрыва обычного взрывчатого вещества, окружающего со всех сторон сферический ядерный заряд, в котором развивается цепная реакция деления. Такие заряды называют имплозивными (рис. 9.3).

В термоядерных боеприпасах используются ядерные реакции синтеза (соединения) атомных ядер легких элементов дейтерия и трития. Условия для протекания реакции синтеза могут возникнуть при температуре в десятки миллионов градусов. Поскольку такую температуру удалось получить пока лишь в зоне цепной ядерной реакции, в качестве за-

Ядерный заряд деления имплозивного типа

Рис. 9.3. Ядерный заряд деления имплозивного типа:

а – до взрыва ВВ плотность ЯВВ нормальная, масса его меньше критической; б – в момент взрыва ВВ плотность ЯВВ выше нормальной, масса больше критической;

1 – детонатор; 2 заряд ВВ; 3 – отражатель нейтронов; 4 – ЯВВ; 5 – источник нейтронов; 6' – корпус ядерного заряда

пального (инициирующего) устройства в термоядерных боеприпасах используются ядерные заряды деления.

В термоядерном боеприпасе вслед за взрывной реакцией деления, которая вызывает нагрев термоядерного горючего, происходит интенсивная реакция соединения ядерных атомов дейтерия и трития, сопровождающаяся выделением огромного количества энергии. Ядерные заряды, в которых кроме реакции деления происходит реакция синтеза атомных ядер легких элементов, называются термоядерными зарядами типа "деление – синтез" (двухфазные). В таких зарядах, кроме плутония-239, урана-235 или урана-233, ядерным горючим является также смесь дейтерия и трития или соединение дейтерия с литием (дейтерид лития). При использовании дейтерида лития образование трития происходит в процессе самой реакции.

Термоядерная реакция сопровождается выделением нейтронов, обладающих очень большой энергией, – быстрых нейтронов. Такие нейтроны могут вызвать деление ядер урана-238, что позволяет создать заряды, в которых реакция синтеза используется как мощный источник быстрых нейтронов, обусловливающих деление большого числа ядер урана-238, из которого выполняется корпус заряда. В таких зарядах основная доля энергии образуется делением урана-238 – самого распространенного и дешевого ядерного вещества.

Ядерные заряды, энергия взрыва которых освобождается в результате трех ядерных реакций – реакции деления ядер урана или плутония в атомном заряде, реакции синтеза легких элементов термоядерного заряда и реакции деления ядер урана-238 быстрыми нейтронами, образующимися при реакции синтеза, – называют комбинированными зарядами, или термоядерными зарядами типа "деление – синтез – деление" (трехфазные).

Следует подчеркнуть, что если мощность боеприпасов, в которых используется реакция деления тяжелых ядер, ограничена определенной величиной (порядка 100 кт), то применение реакции синтеза в термоядерных и комбинированных зарядах позволяет создать оружие практически с неограниченной мощностью. Принципиальная схема устройства термоядерного боеприпаса (водородной бомбы) приведена на рис. 9.4.

Ядерные боеприпасы, взрывы которых сопровождаются повышенным нейтронным излучением, принято называть нейтронными.

Схема устройства термоядерного заряда типа

Рис. 9.4. Схема устройства термоядерного заряда типа "деление – синтез" (водородная бомба):

1 – ядерный детонатор (заряд деления); 2 – заряд для реакции синтеза (дейтерид лития); 3 – корпус термоядерного заряда

Нейтронный боеприпас представляет собой малогабаритный термоядерный заряд мощностью не более 10 кт, у которого основная доля энергии выделяется за счет реакций синтеза ядер дейтерия и трития, а количество энергии, получаемой в результате деления тяжелых ядер в детонаторе (инициаторе), минимально, но достаточно для начала реакции синтеза (рис. 9.5).

Поражающими факторами взрыва нейтронного боеприпаса являются: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и радиоактивное заражение. Однако распределение энергии по поражающим факторам в нейтронном боеприпасе отличается от ядерного боеприпаса реакцией деления и зависит от соотношения энергии основного и инициирующего зарядов.

Схема устройства нейтронного боеприпаса

Рис. 9.5. Схема устройства нейтронного боеприпаса "пушечного" типа:

1 – корпус боеприпаса с системой удержания плазмы в зоне реакции; 2 – смесь дейтерия и трития; 3 – отражатель нейтронов; 4 – заряд плутония-239; 5 – заряд ВВ; 6 – детонатор; 7 – источники нейтронов

При идеальной реакции синтеза до 80% энергии может выделиться в виде нейтронов и лишь 20% – в виде ударной волны, теплового и светового излучения.

Таким образом, принципиальным отличием нейтронного боеприпаса от обычного атомного является существенное увеличение доли проникающей реакции за счет уменьшения энергии на образование других поражающих факторов.

Нейтронные боеприпасы предназначены, прежде всего, для поражения людей. Поражающее действие проникающей радиации взрыва нейтронного боеприпаса на человека определяется воздействием на организм нейтронов и сопутствующего гамма-излучения, в результате которого развивается лучевая болезнь, тяжесть которой определяется дозой излучения.

Очаг поражения при взрыве нейтронного боеприпаса характеризуется образованием большой зоны поражения проникающей радиацией, вызывающей массовые поражения людей и сельскохозяйственных животных.

Радиус поражения людей нейтронным потоком превышает радиус поражающего действия ударной волны и светового излучения почти в четыре раза.

Очаг поражения при взрыве нейтронного боеприпаса условно можно подразделить на зоны: комбинированного поражения, крайне тяжелых, средних и легких радиационных поражений.

Зона комбинированного поражения – территория, в пределах которой люди поражаются как проникающей радиацией, так и другими поражающими факторами. В этой зоне разрушаются (слабо или сильно) производственные и жилые здания, техника, защитные сооружения. Особенностью этой зоны является сильная наведенная радиоактивность в грунте, материалах техники и сооружений.

В зоне крайне тяжелых радиационных поражений незащищенные люди могут получить дозу излучений, вызывающую заболевание лучевой болезнью крайне тяжелой степени.

В пределах зоны тяжелых радиационных поражений люди заболевают лучевой болезнью 3-й степени тяжести, в зоне средних радиационных поражений – 2-й степени, а в зоне легких радиационных поражений – 1-й степени.

Виды ядерных взрывов. Взрывы ядерных боеприпасов могут производиться в воздухе на различной высоте, на поверхности земли (воды), а также под землей (водой). В зависимости от этого ядерные взрывы принято разделять на следующие виды: высотный, воздушный, наземный, подземный, надводный, подводный.

Вид взрывного ядерного боеприпаса определяется задачами применения ядерного оружия, свойствами объектов поражения, их защищенностью, а также характеристиками носителя ядерного оружия.

Точка, в которой происходит вспышка или находится центр огненного шара, называется центром ядерного взрыва. Проекция центра взрыва на землю называется эпицентром ядерного взрыва.

Высотным взрывом называется взрыв выше границы тропосферы. Наименьшая высота такого взрыва – 10 км. Высотный взрыв применяется для поражения в полете воздушных и космических целей, к числу которых относятся самолеты, крылатые ракеты, головные части баллистических ракет и другие летательные аппараты. Наземные объекты, защищенные сооружения, оборудование и техника при высотном взрыве существенных разрушений, как правило, не получают.

Воздушным взрывом называется взрыв, при котором светящаяся область не касается поверхности земли и имеет форму сферы. Высота воздушных взрывов в зависимости от мощности ядерных боеприпасов может колебаться от сотен метров до нескольких километров.

Воздушный взрыв сопровождается яркой вспышкой, вслед за которой образуется быстро увеличивающийся в размерах и поднимающийся вверх огненный шар. Через несколько секунд он превращается в клубящееся темно-бурое облако. В это время к облаку с земли поднимается столб пыли, который принимает грибовидную форму. Максимальной высоты облако достигает через 10–15 мин. После взрыва высота подъема верхней кромки облака в зависимости от мощности боеприпаса может достигать 5–30 км. Затем облако утрачивает свою форму и, двигаясь по направлению ветра, рассеивается.

При высоком воздушном взрыве поднимающийся с земли столб пыли не соединяется с облаком взрыва.

Воздушный ядерный взрыв применяется для разрушения наземных объектов и поражения людей. Он вызывает поражение ударной волной, световым излучением и проникающей радиацией. Радиоактивное заражение при воздушном ядерном взрыве практически отсутствует, так как радиоактивные продукты взрыва поднимаются вместе с огненным шаром, не смешиваясь с частицами грунта.

Наземный ядерный взрыв – взрыв на поверхности земли или на такой высоте от нее, когда светящаяся область касается поверхности земли и имеет, как правило, форму полусферы. Если наземный взрыв осуществляется непосредственно на поверхности земли или на некоторой высоте (H < 0,5 × 3g, м; g – гравитация), в грунте образуется воронка, в облако взрыва вовлекается огромное количество грунта, который придает ему темную окраску и обусловливает радиоактивное заражение местности как в районе взрыва, так и в направлении движения радиоактивного облака.

Радиус поражения от действия ударной волны, светового излучения и проникающей радиации при наземном взрыве несколько меньше, чем при воздушном, но разрушения более значительные. Наземный взрыв применяется для поражения объектов, состоящих из сооружений большой прочностью, и для сильного радиоактивного заражения местности.

Подземный взрыв – взрыв, произведенный под землей. При подземном ядерном взрыве с выбросом грунта облако не имеет характерной грибовидной формы. На месте взрыва образуется большая воронка, размеры которой больше, чем при наземном взрыве, и зависят от мощности заряда, глубины взрыва и типа грунта. Основным поражающим фактором подземного ядерного взрыва является волна сжатия, распространяющаяся в грунте. В отличие от ударной волны в воздухе, в грунте возникают продольные и поперечные сейсмические волны, а ударная волна не имеет ярко выраженного фронта.

Скорость распространения сейсмических волн в грунте зависит от его состава и может составлять 5–10 км/с. Разрушения подземных сооружений в результате действия волны сжатия в грунте подобны разрушениям от местного землетрясения.

Световое излучение и проникающая радиация поглощаются грунтом. Образуется сильное радиоактивное заражение в районе взрыва и по направлению движения облака.

Надводный взрыв – это взрыв на поверхности воды или на такой высоте, при которой светящаяся область касается поверхности воды.

Под действием ударной волны поднимается столб воды, а на ее поверхности в эпицентре взрыва образуется впадина, заполнение которой сопровождается расходящимися концентрическими волнами.

В облако взрыва вовлекается большое количество воды и пара, образовавшегося под действием светового излучения. После остывания облака пар конденсируется, и капли воды выпадают в виде радиоактивного дождя, вызывая сильное радиоактивное заражение прибрежной полосы местности и объектов, находящихся на суше и в акватории.

Основными поражающими факторами надводного ядерного взрыва являются воздушная ударная волна и волны, образующиеся на поверхности воды. Действия светового излучения и проникающей радиации значительно ослабляются в результате экранизирующего действия большой массы водяного пара.

Подводный взрыв – взрыв, произведенный под водой на глубине, которая может колебаться в больших пределах. При взрыве выбрасывается столб воды с грибовидным облаком, который называется взрывным султаном. Диаметр водяного столба достигает несколько сотен метров, а высота – нескольких километров в зависимости от мощности боеприпаса и глубины взрыва. При оседании водяного столба у его основания образуется вихревое кольцо радиоактивного тумана из капель и водных брызг – так называемая базисная волна.

В дальнейшем из взрывного султана и базисной волны образуются водяные облака, из которых выпадает радиоактивный дождь.

Основным поражающим фактором подводного взрыва является ударная волна в воде, скорость распространения которой равна скорости распространения звука в воде, т.е. примерно 1500 м/с. Световое излучение и проникающая радиация при подводном взрыве поглощаются толщей воды и водяными парами.

Действие поражающих факторов. Поражающее действие ядерного взрыва определяется механическим воздействием ударной волны, тепловым воздействием светового излучения, радиационным воздействием проникающей радиации и радиоактивного заражения. Для некоторых элементов объектов поражающим фактором является электромагнитное излучение (электромагнитный импульс) ядерного взрыва.

Распределение энергии между поражающими факторами ядерного взрыва зависит от вида взрыва и условий, в которых он происходит. При взрыве в атмосфере примерно 50% энергии взрыва расходуется на образование ударной волны, 30–40% – на световое излучение, до 5% – на проникающую радиацию и электромагнитный импульс и до 15% – на радиоактивное заражение.

Действие поражающих факторов ядерного взрыва на людей и элементы объектов происходит не одновременно и различается по длительности воздействия, характеру и масштабам поражения.

Ударная волна – это область резкого сжатия среды, которая в виде сферического слоя распространяется во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью. В зависимости от среды распространения различают ударную волну в воздухе, в воде или грунте.

Ударная волна в воздухе образуется за счет колоссальной энергии, выделяемой в зоне реакции, где исключительно высокая температура, а давление достигает миллиардов атмосфер (до 105 млрд Па). Раскаленные пары и газы в процессе расширения производят резкий удар по окружающим слоям воздуха, которые сжимаются до предельных величин давления, чем создают высокую плотность, и нагреваются на первом этапе до гигантской температуры. Эти слои воздуха приводят в движение последующие слои.

Итак, сжатие и перемещение воздуха происходит от одного слоя к другому во все стороны от центра взрыва, образуя воздушную ударную волну (рис. 9.6). Расширение раскаленных газов происходит в сравнительно малых объемах, поэтому их действие на большем удалении от центра ядерного взрыва исчезает, а основным носителем поражающего действия взрыва становится воздушная ударная волна. Вблизи центра взрыва скорость распространения ударной волны в несколько раз превышает скорость звука в воздухе. С увеличением расстояния от места взрыва скорость распространения волны быстро падает, а ударная волна ослабевает; на больших удалениях ударная волна переходит, по существу, в обычную акустическую волну, и скорость ее

Изменение давления в фиксированной точке пространства при прохождении через нее ударной волны

Рис. 9.6. Изменение давления в фиксированной точке пространства при прохождении через нее ударной волны

распространения приближается к скорости звука в окружающей среде, т.е. 340 м/с.

Ударная волна в воде при подводном ядерном взрыве напоминает ударную волну в воздухе. Однако подводная ударная волна отличается от воздушной своими параметрами. На одних и тех же расстояниях давление на фронте ударной волны в воде гораздо больше, чем в воздухе, а время действия – меньше (рис. 9.7).

При наземном ядерном взрыве часть энергии расходуется на образование волны сжатия в грунте. В отличие от ударной волны в воздухе она характеризуется менее резким увеличением давления во фронте волны, а также более медленным его ослаблением за фронтом. Давление во фронте волны сжатия уменьшается довольно быстро с удалением от центра взрыва, и на больших расстояниях волна сжатия подобна сейсмической волне.

Ударная волна может нанести незащищенным людям и животным травматические поражения, контузии или быть причиной их гибели. Характер и степень поражения людей

Направление движения воздуха в ударной волне

Рис. 9.7. Направление движения воздуха в ударной волне

и животных зависит от мощности и вида взрыва, а также от места нахождения и положения человека.

По своей природе световое излучение ядерного взрыва – совокупность видимого света и близких к нему по спектру ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Источник светового излучения – светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры веществ ядерного боеприпаса, воздуха и грунта (при наземном взрыве).

Температура светящейся области в течение некоторого времени сравнима с температурой поверхности солнца (максимум 8000–10 000 и минимум 1800°С). Размеры светящейся области и ее температура быстро изменяются во времени. Продолжительность светового излучения зависит от мощности и вида взрыва и может продолжаться до десятков секунд.

Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом. Световым импульсом называется отношение количества световой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпендикулярно распространению световых лучей. Световое излучение ядерного взрыва при непосредственном воздействии вызывает ожоги открытых участков тела, временное ослепление или ожоги сетчатки глаз. Возможны вторичные ожоги, возникающие от пламени горящих зданий, сооружений.

Световой импульс и время высвечивания светового излучения зависят от мощности ядерного взрыва. При продолжительном действии светового излучения происходит больший отток тепла от освещенной поверхности вглубь материала, следовательно, для нагрева ее до той же температуры, что и при кратковременном освещении, требуется большее количество световой энергии. Поэтому, чем выше тротиловый эквивалент, тем больший световой импульс требуется для воспламенения материала. Световое излучение не проникает через непрозрачные материалы, поэтому любая преграда, способная создать тень, защищает от прямого действия светового излучения и исключает ожоги. Поражающее действие светового излучения сильно зависит от прозрачности атмосферы. Световое излучение ослабляется в запыленном (задымленном) воздухе, в туман, дождь, снегопад.

Проникающая радиация – это один из поражающих факторов ядерного оружия, представляющий собой гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва.

Кроме гамма-излучения и потока нейтронов, выделяются ионизирующие излучения в виде альфа- и бета-частиц, имеющих малую длину свободного пробега, вследствие чего их воздействием на людей и материалы пренебрегают. Время действия проникающей радиации не превышает 10–15 с с момента взрыва.

Следствием действия проникающей радиации является лучевая болезнь. По тяжести заболевания различают следующие степени лучевой болезни.

  • • Первая (легкая) возникает при дозах радиации в пределах 100–250 Р, протекает при слабо выраженных признаках (общая слабость, повышенная утомляемость, головокружение, тошнота), которые исчезают через несколько дней.
  • • Вторая (средней тяжести) возникает при дозах радиации в пределах 250–400 Р, она характеризуется головокружением, тошнотой, повышением или понижением давления. Заболевание в большинстве случаев заканчивается выздоровлением.
  • • Третья (тяжелая) возникает при дозах радиации в пределах 400–700 Р. Признаки заболевания: сильная головная боль, повышенная температура, слабость, резкое снижение аппетита, жажда, тошнота, рвота, понос, кровоизлияние во внутренние органы. Выздоровление наступает через несколько месяцев при своевременном и эффективном лечении.
  • • Четвертая (крайне тяжелая) возникает при дозах радиации выше 700 Р. Болезнь в большинстве случаев приводит к смертельному исходу.

При прохождении через любую среду действие проникающей радиации ослабляется. Ослабляющее действие материала принято характеризовать слоем половинного ослабления, уменьшающим дозу проходящей через него радиации в два раза.

Открытые траншеи и щели значительно уменьшают дозу проникающей радиации, а убежища легкого и тяжелого типов полностью защищают от нее. Проникающая радиация может выводить из строя радиоэлектронную аппаратуру.

На боевую технику проникающая радиация вредного влияния не оказывает. Однако под действием больших доз радиации (тысячи и десятки тысяч рентген) стекла оптических приборов (биноклей, панорам, прицепов) темнеют, фотопленка и фотобумага при малых дозах (2–3 Р) засвечиваются.

Под действием потока нейтронов грунт (особенно песчаный, глинистый) и некоторые металлы в траках танков на несколько часов становятся радиоактивными.

Действие электромагнитного импульса заключается в следующем. При ядерном взрыве испускается огромное количество мгновенных гамма-квантов и нейтронов.

Часть из них поглощается оболочкой боеприпаса, а остальные выходят в окружающую среду и взаимодействуют с ее атомами.

При взаимодействии гамма-квантов с атомами среды последним сообщается импульс энергии, небольшая доля которой тратится на ионизацию атомов, а основная – на сообщение поступательного движения электронам и ионам, образовавшимся в результате ионизации. Ввиду того, что электрону сообщается значительно больше энергии, чем иону, а также вследствие большой разницы в массе электроны обладают более высокой скоростью по сравнению с ионами. Считают, что ионы остаются на месте, а электроны удаляются от них в радиальном направлении от центра взрыва со скоростями, близкими к скорости света. Последние образуют радиальные электрические токи и поля, быстро нарастающие во времени. Такие электроны принято называть первичными или быстрыми. Обладая большой энергией, первичные электроны производят дальнейшую ионизацию атомов окружающей среды и образуют вторичные (медленные) электроны и положительные ионы.

Под действием электрического поля, созданного первичными электронами и ионами, вторичные электроны начинают двигаться к центру взрыва, т.е. противоположно направлению движения первичных электронов, и вместе со вторичными ионами создают электрические поля и токи.

Поскольку скорость движения вторичных электронов намного меньше скорости первичных электронов, процесс компенсации первичных электрических полей и токов длится дольше, чем процесс их возникновения. В результате этих процессов в воздухе возникают кратковременные результирующие электрические и магнитные поля, которые представляют собой электромагнитный импульс ядерного взрыва.

В результате воздействия ЭМИ на проводные и кабельные линии в них наводятся электрические напряжения. Под действием этих напряжений может происходить пробой изоляции кабелей, повреждение входных элементов аппаратуры, подключенной к воздушным и подземным линиям.

Наиболее подвержены воздействию ЭМИ ядерного взрыва системы связи, сигнализации и управления.

Наибольшую опасность ЭМИ представляет для аппаратуры особо прочных сооружений, выдерживающих большие механические нагрузки от действия ударной волны ядерного взрыва.

Радиоактивное заражение местности возникает в результате выпадения радиоактивных веществ (РВ) из облака ядерного взрыва. Основные источники радиоактивности при ядерных взрывах: продукты деления веществ, составляющих ядерное горючее (200 радиоактивных изотопов 36 химических элементов); наведенная активность, возникающая в результате воздействия потока нейтронов ядерного взрыва на некоторые химические элементы, входящие в состав грунта (натрий, кремний); некоторая часть ядерного горючего, которая не участвует в реакции деления и попадает в виде мельчайших частиц в продукты взрыва. Излучение радиоактивных веществ состоит из трех видов лучей: альфа, бета и гамма. Наибольшей проникающей способностью обладают гамма-лучи (в воздухе они проходят путь в несколько сот метров), меньшей – бета-частицы (несколько сантиметров). Поэтому основную опасность для людей при радиоактивном заражении местности представляют гамма- и бета-излучения.

Радиоактивное заражение имеет ряд особенностей, отличающих его от других поражающих факторов ядерного взрыва. К ним относятся: большая площадь поражения – тысячи и десятки тысяч квадратных километров; длительность сохранения поражающего действия – дни, недели, а иногда и месяцы; трудности обнаружения радиоактивных веществ, не имеющих цвета, запаха и других внешних признаков.

Зоны радиоактивного заражения образуются в районе ядерного взрыва и на следе радиоактивного облака. Наибольшая зараженность местности РВ будет при наземных и подземных (произведенных на небольшой глубине), надводных и подводных ядерных взрывах. Зараженность местности РВ может также возникнуть в результате применения противником радиологического оружия.

При наземном (подземном) ядерном взрыве огненный шар касается поверхности земли. Окружающая среда сильно нагревается, значительная часть грунта и скальных пород испаряется и захватывается огненным шаром. Радиоактивные вещества оседают на расплавленных частицах грунта.

В результате образуется мощное облако, состоящее из огромного количества радиоактивных и неактивных оплавленных частиц, размеры которых колеблются от нескольких микрон до нескольких миллиметров (рис. 9.8). В течение 7–10 мин радиоактивное облако поднимается и достигает своей максимальной высоты, стабилизируется, приобретая характерную грибовидную форму, и под действием воздушных потоков перемещается с определенной скоростью и в определенном направлении. Большая часть радиоактивных осадков, которая вызывает сильное заражение местности, выпадает из облака в течение 10–20 ч после ядерного взрыва.

При выпадении радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва происходит заражение поверхности земли, воздуха, источников воды, материальных ценностей и т.д.

Масштабы и степень радиоактивного заражения местности зависят от мощности и вида взрыва, особенностей конструкции боеприпаса, характера поверхности, над которой (на которой) произведен взрыв, метеорологических условий и времени, прошедшего после взрыва.

При воздушном и высотном взрывах огненный шар не касается поверхности земли. При воздушном взрыве почти вся масса радиоактивных продуктов в виде очень малень-

Схема формирования следа радиоактивного облака наземного взрыва

Рис. 9.8. Схема формирования следа радиоактивного облака наземного взрыва

ких частиц уходит в стратосферу, и только небольшая часть остается в тропосфере.

Из тропосферы РВ выпадают в течение 1–2 месяцев, из стратосферы – 5–7 лет. За это время радиоактивно заряженные частицы уносятся воздушными потоками на большие расстояния от места взрыва и распределяются на огромных площадях. Поэтому они не могут создать опасного радиоактивного заражения местности.

Опасность может представлять лишь радиоактивность, наведенная в грунте и предметах, расположенных вблизи эпицентра воздушного ядерного взрыва. Размеры этих зон, как правило, не будут превышать радиусов зон полных разрушений.

Степень радиоактивного заражения местности характеризуется уровнем радиации на определенное время после взрыва и экспозиционной дозой радиации (гамма-излучения), полученной за время от начала заражения до времени полного распада радиоактивных веществ.

Уровень радиации зависит от плотности потока гамма-квантов и их энергии. Энергия гамма-квантов со временем изменяется незначительно, а плотность их уменьшается прямо пропорционально уменьшению активности радиоактивных продуктов.

В зависимости от степени радиоактивного заражения и возможных последствий внешнего облучения в районе ядерного взрыва и на следе радиоактивного облака выделяют зоны умеренного, сильного, опасного и чрезвычайно опасного заражения (рис. 9.9).

Границы зон на радиоактивно зараженной местности определяют по значениям доз гамма-излучения, получаемых за время от 1 ч после взрыва до полного распада радиоактивных веществ.

Зона умеренного заражения (А). Экспозиционная доза излучения за время полного распада РВ колеблется от 40 до 400 Р (0,01–0,1 Кп/кг). Уровень радиации на внешней границе зоны через 1 ч после взрыва – 8 Р/ч, через 10 ч – 0,5 Р/ч. Работы на объектах, как правило, не прекращаются. Работы на открытой местности, расположенной в середине зоны или у ее внутренней границы, должны быть прекращены на несколько часов.

Зона сильного заражения (Б). Экспозиционная доза излучения за время полного распада РВ колеблется от 400 до 1200 Р (0,1-0,3 Кп/кг). Уровень радиации через 1 ч после взрыва составляет 80 Р/ч, через 10 ч – 5 Р/ч. Работы на объектах прекращаются сроком до одних суток, рабочие и служащие укрываются в защитных сооружениях гражданской обороны, подвалах.

Зона опасного заражения (В). Экспозиционная доза гамма-излучения до полного распада РВ составляет 1200 Р (0,3 Кп/кг), уровень радиации через 1ч – 240 Р/ч, через 10 ч – 15 Р/ч. В этой зоне работы прекращаются от 1 до 3–4 сут, рабочие и служащие укрываются в защищенных сооружениях.

Схема радиоактивного заражения местности в районе взрыва и по следу движения облака (а) и характеристика зон радиоактивного заражения (б)

Рис. 9.9. Схема радиоактивного заражения местности в районе взрыва и по следу движения облака (а) и характеристика зон радиоактивного заражения (б)

Зона чрезвычайно опасного заражения (Г). Экспозиционная доза гамма-излучения до полного распада РВ составляет 4000 Р (1 Кп/кг), уровень радиации через 1 ч – 800 Р/ч, через 10 ч – 50 Р/ч. Работы на объектах прекращаются на четверо и более суток, рабочие и служащие укрываются в убежищах. По истечении указанного срока уровень радиации на территории объекта спадает до значений, обеспечивающих безопасную деятельность рабочих и служащих.

На следе радиоактивного облака поражающим действием обладают: а) гамма-излучения, вызывающие общее внешнее облучение; б) бета-частицы, вызывающие при внешнем воздействии радиационное поражение кожи, а при попадании бета-частиц внутрь организма – поражение внутренних органов.

Как проникающая радиация в районе ядерного взрыва, общее внешнее гамма-облучение на радиоактивно зараженной местности вызывает у людей и животных лучевую болезнь.

При внешнем воздействии бета-частиц у людей наиболее часто отмечаются поражения кожи на руках, в области шеи, на голове; у животных – на спине.

Для защиты людей от попадания радиоактивных веществ в органы дыхания и на кожу при работе в условиях радиоактивного заражения применяют средства индивидуальной защиты.

Таким образом, радиоактивное заражение местности, хотя и представляет чрезвычайную опасность для людей, но если своевременно принять меры по защите, то можно полностью обеспечить безопасность людей и их постоянную работоспособность.

При высоких уровнях радиации отдых рабочих и служащих организуют в защитных сооружениях, простейших укрытиях, а также в приспособленных галереях, тоннелях, каменных зданиях.

В условиях сильного заражения спад радиоактивного излучения до безопасного для людей уровня радиации может продолжаться длительное время. Чтобы обеспечить условия для производственной работы, потребуется произвести дезактивацию территории предприятия или ее важнейших участков, сооружений, станков, агрегатов и другого оборудования.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы