Поражающие факторы ядерного оружия.

 

Ударная волна является основным поражающим фактором ядер­ного взрыва. Большинство разрушений и повреждений зданий, со­оружений и оборудования объектов, а также поражений людей обусловлено, как правило, воздействием ударной волны.

В зависимости от того, в какой среде распространяется волна, ее называют соответственно воздушной ударной волной, ударной волной в воде и сейсмовзрывной волной в грунте.

Воздушная ударная волна представляет собой зону сильного сжатия воздуха, распространяющуюся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Передняя граница волны на­зывается фронтом.

Ударная волна имеет фазу сжатия и фазу разряжения. В фазе сжатия ударной волны давление выше атмосферного, а в фазе раз­ряжения - ниже. Наибольшее давление воздуха наблюдается на внешней границе фазы сжатия, т.е. во фронте волны.

Как только ударная волна спустя некоторое время после взрыва дос­тигает определенной точки пространства, мгновенно в этой точке повышаются давление и температура, воздух начинает распрост­раняться в направлении ударной волны. Через некоторое время давление снижается и через время после подхода фронта удар­ной волны становится равным атмосферному. Дальнейшее умень­шение давления приводит к разряжению. В это время воздух начи­нает двигаться в сторону взрыва. Как только действие пониженного давления закончится, прекратится и движение воздуха.

Основными параметрами ударной волны, определяющими ее поражающее действие, являются: избыточное давление АРФ, ско­ростной напор АРСК и время действия ударной волны tув.

Избыточное давление во фронте ударной волны ЛРФ - это разни­ца между максимальным давлением воздуха во фронте ударной вол­ны Рф и атмосферным давлением РО, которая является основной ха­рактеристикой воздушной ударной волны, т.к. определяет скачок давления, который происходит практически мгновенно при подхо­де волны к месту регистрации давления. Единицей физической ве­личины АРФ является паскаль (Па) или кгс/см² (1 кгс/см²=10⁵ Па).

Скоростной напор РСК - это динамические нагрузки, создавае­мые потоками воздуха. Скоростной напор зависит от плотности воздушных масс и связан с избыточным давлением ударной вол­ны. Разрушительное действие скоростного напора заметно сказы­вается в местах с избыточным давлением более 50 КПа, где ско­рость перемещения воздуха более 100 м/с.

Время действия ударной волны t_ув - это время действия избы­точного давления, величина которого зависит от мощности взры­ва и измеряется в секундах.

Различные разрушения зданий и сооружений, вызываемые дей­ствием воздушной ударной волны, определяются, в основном, зна­чениями Рф и t_ув. Степень воздействия избыточного давления и скоростного напора в повреждении или разрушении объектов за­висит от размеров, конструкции объекта и степени его связи с зем­ной поверхностью.

Поражения людей вызываются как прямым действием ударной волны, так и косвенным (летящими обломками зданий, деревьями и др.). Характер и степень поражения людей зависят от избыточ­ного давления в подошедшей волне, положения в этот момент че­ловека и степени его защиты. Полученные при этом травмы при­нято делить на легкие (ΔРф=0,2-0,4 кгс/см²), средние (ΔРф=0,5 кгс/см²) и тяжёлые (ΔРф>0,5 кгс/см²). При давлении свыше 1 кгс/см² трав­мы могут быть крайне тяжелыми и смертельными.

Основной способ защиты людей и техники от ударной волны – изоляция от ее действия в естественных и искусственных укрытиях и убежищах (канавах, оврагах, лощинах, щелях, траншеях, кюветах, погребах, защитных сооружениях).

 

 

Световое излучение

Световое излучение ядерного взрыва представляет собой элект­ромагнитное излучение оптического диапазона в видимой, ульт­рафиолетовой и инфракрасной областях спектра.

Энергия светового излучения поглощается поверхностями ос­вещаемых тел, которые при этом нагреваются. Температура нагрева зависит от многих факторов и может приводить к обугливанию, оплавлению и воспламенению поверхностей объектов.

Источником светового излучения является светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры паров материалов ядерного боеприпаса и воздуха, а при наземных взры­вах - и испарившегося грунта.

На долю светового излучения приходится 30-40 % всей энергии ядерного взрыва. На открытой местности световое излучение об­ладает наибольшим радиусом действия по сравнению с ударной волной и приникающей радиацией.

Основным параметром, характеризующим поражающее дей­ствие светового излучения, является световой импульс - количе­ство световой энергии, падающей на 1 см² освещаемой поверхнос­ти, перпендикулярной к направлению излучения, за все время свечения области взрыва (огненного шара). Световой импульс из­меряется в Дж/м² или в кал/см² (внесистемная единица), 1 кал/см²= 42 Дж/м².

Световой импульс в данной точке прямо пропорционален мощ­ности ядерного взрыва и обратно пропорционален квадрату рас­стояния до центра взрыва. На световой импульс влияют также вид ядерного взрыва, прозрачность атмосферы и другие факторы.

При наземных взрывах световой импульс на поверхности земли при тех же расстояниях примерно на 40 % меньше, чем при воздуш­ных взрывах такой же мощности. Объясняется это тем, что в гори­зонтальном направлении излучается не вся поверхность сферы ог­ненного шара, а лишь полусферы, хотя и большего радиуса.

Если земная поверхность хорошо отражает свет (снежный покров, асфальт и т.д.), то суммарный световой импульс (прямой и отражен­ный) при воздушном взрыве может быть больше прямого в 1,5-2 раза.

Поражение людей световым излучением выражается в появле­нии ожогов различных степеней открытых и защищенных одеж­дой участков кожи, а также в поражении глаз. Ожоги могут возни­кать как непосредственно от излучения, так и от пламени, возникшего при возгорании от светового излучения различных материалов.

Световое излучение в первую очередь воздействует на откры­тые участки тела (кисти рук, шею, лицо) и на глаза. Различают че­тыре степени ожогов: первой степени (поверхностное поражение кожи, ее покраснение); второй степени (образование пузырей); тре­тьей степени (омертвение глубоких слоев кожи); четвертой степени (обугливание кожи, подкожной клетчатки, а иногда и более глу­боких тканей).

Степень воздействия светового излучения на здания, сооруже­ния, технику и т.д. зависит от свойств их конструктивных материа­лов. Оплавление, обугливание и воспламенение материалов могут привести к возникновению пожаров.

 

Проникающая радиация

Проникающая радиация ядерного взрыва представляет собой поток гамма-излучения и нейтронов. Гамма-излучение и нейтронное излучение различны по своим физическим свойствам, но распространяются в воздухе одинаково -во все стороны на расстояния 2,5- 3 км.

Проходя через биологическую ткань, гамма кванты и нейтро­ны ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав живых кле­ток, результатом чего является нарушение нормального обмена ве­ществ и изменение характера жизнедеятельности клеток, отдельных организмов и систем организма, что приводит к возникновению такого заболевания как лучевая болезнь.

Источником проникающей радиации являются ядерные реак­ции деления и синтеза, протекающие в боеприпасах в момент взры­ва, а также радиоактивный распад осколков деления.

Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излуче­ние, испускаемое ядрами атомов при радиоактивных превращени­ях. По своей природе гамма-излучение подобно рентгеновскому, но обладает значительно большей энергией (меньшей длиной вол­ны), испускается отдельными порциями (квантами) и распростра­няется со скоростью 300 000 км/с.

Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов, распространяющийся со скоростью до 20 000 км/с. Так как нейтро­ны не имеют электрического заряда, они легко проникают в ядра атомов и захватываются ими. Нейтронное излучение оказывает сильное поражающее воздействие при внешнем облучении.

Время действия проникающей радиации при взрыве зарядов деления и комбинированных зарядов не превышает нескольких се­кунд и определяется временем подъема облака взрыва на такую высоту, при которой гамма-излучение поглощается толщей возду­ха и практически не достигает поверхности земли.

Поражающее действие проникающей радиации характеризует­ся дозой излучения, т.е. количеством энергии ионизирующих излу­чений, поглощенной единицей массы облучаемой среды. Различа­ют экспозиционную дозу и поглощенную дозу.

Экспозиционная доза характеризует потенциальную опасность воздействия ионизирующих излучений при общем и равномерном облучении тела человека. Ранее экспозиционная доза измерялась внесистемными единицами - рентгенами (Р). Один рентген - это та­кая доза рентгеновского или гамма-излучения, которая создает в 1 см³ воздуха 2,1-10 пар ионов. В системе единиц СИ экспозиционная доза измеряется в кулонах на килограмм (1 Р = 2,58-10'⁴ КЛ/кг).

Поглощенная доза более точно определяет воздействие ионизи­рующих излучений на биологические ткани организма, имеющие различный атомный состав и плотность. Измеряется поглощенная доза в радах (1 рад = 0,001 Дж/кг=100 эрг/г поглощенной тканями энергии). Единицей измерения поглощенной дозы в системе СИ является грей (1 ГР = 1 Дж/кг == 100 рад).

Поражающее действие нейтронов пропорционально дозе, изме­ряемой в радах.

Доза излучения зависит от типа ядерного взрыва, мощности и вида взрыва, а также от расстояния до центра взрыва. Проникаю­щая радиация является одним из основных поражающих факторов при взрывах нейтронных боеприпасов и боеприпасов сверхмалой и малой мощности.

Поражающее воздействие проникающей радиации на людей зависит от дозы излучения и времени, прошедшего после взрыва. В зависимости от дозы излучения различают четыре степени луче­вой болезни: I степень (легкая) возникает при суммарной дозе излучения 150-250 рад; II степень (средняя) - 250-400 рад; III степень (тяжелая) - 400-700 рад; IV степень - свыше 700 рад.

Наибольшей эффективностью ослабления действия этого поражающего фактора обладают защитные инженерные сооружения и специальные противорадиационные экраны. Ослабляет действие ионизирующих излучений на организм человека применение различных противорадиационных препаратов.

Радиоактивное заражение

Радиоактивное заражение местности, приземного слоя атмос­феры, воздушного пространства, воды и других объектов возника­ет в результате выпадения радиоактивных веществ из облака ядер­ного взрыва.

Особенность радиоактивного заражения, как поражающего фак­тора, определяется тем, что высокие уровни радиации могут на­блюдаться не только вблизи места взрыва, но и на большом удале­нии от него, а также опасностью радиоактивного заражения в течение нескольких суток и даже недель после взрыва.

Источниками радиоактивного заражения при ядерном взрыве являются: продукты (осколки) деления ядерных взрывчатых ве­ществ; радиоактивные изотопы (радионуклиды), образующиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов; наведен­ная активность; не разделившаяся часть ядерного заряда.

Каждый радиоизотоп (радионуклид) распадается со своей ско­ростью. Для любого количества данного радионуклида характер­на следующая закономерность: половина общего числа ядер ато­мов распадается всегда за одинаковое время, называемое периодом полураспада (Т). Чем больше Т, тем дольше «живет» изотоп, со­здавая при этом ионизирующие излучения. Период полураспада для разных изотопов колеблется в широких пределах - от 8,05 су­ток -для иода-131, до 14 млрд. лет - для тория-232.

На местности, подвергшейся радиоактивному заражению при ядерном взрыве, образуются два участка: район взрыва и след об­лака.

Причиной заражения местности в районе взрыва являются осе­дание осколков деления и образование наведенной активности;

плотность заражения местности, уровни радиации на ней и дозы до полного распада радиоактивных веществ на границах зон зара­жения убывают с удалением от центра взрыва. Радиус заражения района взрыва не превышает 2 км.

Границы зон радиоактивного заражения с разной степенью опас­ности для людей можно характеризовать как мощностью дозы из­лучения на определенное время после взрыва, так и дозой до пол­ного распада радиоактивных веществ.

По степени опасности зараженную местность по следу облака взрыва принято делать на следующие четыре зоны:

Зона А – умеренного заражения характеризуется дозой излучения до полного распада радиоактивных веществ на внешней границе зоны Д = 40 рад, на внутренней границе Д = 400 рад.

Зона Б - сильного заражения. Дозы излучения на границах рав­ны соответственно Д = 400 рад и Д = 1200 рад.

Зона В - опасного заражения характеризуется дозами излучения на границах Д = 1200 рад и Д = 4000 рад, а зона Г - чрезвычай­но опасного заражения – Д = 4000 рад и Д = 7000 рад.

Уровни радиации на внешних границах этих зон через 1 час после взрыва составляют соответственно: 8, 80, 240, 800 рад/ч.

Характерной особенностью радиоактивного заражения являет­ся спад уровня радиации со временем вследствие распада радиоак­тивных веществ.

Большая часть радиоактивных осадков, вызывающая радиоак­тивное заражение местности, выпадает из облака за 10...20 ч после ядерного взрыва. К этому моменту и заканчивается формирование радиоактивного следа облака. Однако на том или ином участке местности, над которым проходит радиоактивное облако, выпаде­ние радиоактивных осадков продолжается от нескольких минут до 2 ч и более.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: