Таблица поражающие факторы ядерного взрыва: Характеристика поражающих факторов ядерного взрыва — Студопедия

Содержание

Современные средства поражения и их поражающие факторы. Ядерное оружие

Урок 12
Современные средства поражения и их поражающие факторы.
Ядерное оружие

imageЯдерное оружие — вид оружия массового поражения взрывного действия, основанное на использовании внутриядерной энергии. Ядерное оружие — одно из самых разрушительных средств ведения войны — входит в число основных видов оружия массового поражения. Оно включает в себя различные ядерные боеприпасы (боевые части ракет и торпед, авиационные и глубинные бомбы, артиллерийские снаряды и мины, снабженные ядерными зарядными устройствами), средства управления ими и средства доставки их к цели (ракеты, авиация, артиллерия). Поражающее действие ядерного оружия основано на энергии, выделяющейся при ядерных взрывах.

Ядерные взрывы принято подразделять на воздушные, наземные (надводные) и подземные (подводные). Точку, в которой произошел взрыв, называют центром, а ее проекцию на поверхности земли (воды) — эпицентром ядерного взрыва.

Воздушным называют взрыв, светящееся облако которого не касается поверхности земли (воды). В зависимости от мощности боеприпаса он может находиться на высоте от нескольких сотен метров до нескольких километров. Радиоактивное заражение местности при воздушном ядерном взрыве практически отсутствует (рис. 17).

Наземный (надводный) ядерный взрыв осуществляют на поверхности земли (воды) или на такой высоте, когда светящаяся область взрыва касается поверхности земли (воды) и имеет форму полусферы. Радиус поражения его примерно на 20% меньше воздушного.


Характерная особенность наземного (надводного) ядерного взрыва — сильное радиоактивное заражение местности в районе взрыва и по следу движения радиоактивного облака (рис. 18).

Подземным (подводным) называют взрыв, произведенный под землей (под водой). Основной поражающий фактор подземного взрыва — волна сжатия, распространяющаяся в грунте или воде (рис. 19, 20).

Ядерный взрыв сопровождается яркой вспышкой, резким оглушительным звуком, напоминающим грозовые раскаты. При воздушном взрыве вслед за вспышкой образуется огненный шар (при наземном — полушарие), который быстро увеличивается, поднимается вверх, остывает и превращается в клубящееся облако, по форме напоминающее гриб.

imageПоражающие факторы ядерного взрыва — ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное загрязнение и электромагнитный импульс.

imageУдарная волна — один из основных поражающих факторов ядерного взрыва, так как большинство разрушений и повреждений сооружений, зданий, а также поражений людей обусловлены ее воздействием.

В зависимости от характера разрушений в очаге ядерного поражения выделяют четыре зоны: полных, сильных, средних и слабых разрушений.

Основной способ защиты от ударной волны — использование укрытий (убежищ).

Световое излучение представляет собой поток лучистой энергии, включающий ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи. Его источник — светящаяся область, образуемая
раскаленными продуктами взрыва и раскаленным воздухом.

imageСветовое излучение распространяется практически мгновенно и длится в зависимости от мощности ядерного взрыва до 20 с. Оно способно вызывать ожоги кожи, поражение (постоянное или временное) органов зрения людей и возгорание горючих материалов и объектов.

Защитой от светового излучения могут служить различные предметы, создающие тень. Световое излучение не проникает через непрозрачные материалы, поэтому любая преграда, способная создать тень, защищает от прямого действия светового излучения и предохраняет от ожогов. Лучшие же результаты достигаются при использовании убежищ, укрытий, защищающих одновременно и от других поражающих факторов ядерного взрыва.

Под действием светового излучения и ударной волны в очаге ядерного поражения возникают пожары, горение и тление в завалах. Совокупность пожаров, возникших в очаге ядерного поражения, принято называть массовыми пожарами. Пожары в очаге ядерного поражения продолжаются длительное время, поэтому они могут вызвать большое количество разрушений и нанести ущерб больше, чем ударная волна.

Значительно ослабляется световое излучение в запыленном (задымленном) воздухе, в туман, дождь, снегопад.

imageПроникающая радиация — это ионизирующее излучение в виде потока гамма-лучей и нейтронов. Источниками его служат ядерные реакции, протекающие в боеприпасе в момент взрыва, и радиоактивный распад осколков (продуктов) деления в облаке взрыва.

Время действия проникающей радиации на наземные объекты составляет 15—25 с. Оно определяется временем подъема облака взрыва на такую высоту (2—3 км), при которой гамма-нейтронное излучение, поглощаясь толщей воздуха, практически не достигает поверхности земли.

Проходя через живую ткань, гамма-излучение и нейтроны ионизируют молекулы, входящие в состав живых клеток, нарушают обмен веществ и жизнедеятельность органов, что приводит к лучевой болезни.

В результате прохождения излучений через материалы окружающей среды их интенсивность уменьшается. Например, в 2 раза ослабляют интенсивность гамма-лучей сталь толщиной 2,8 см, бетон — 10 см, грунт — 14 см, древесина — 30 см (рис. 21).

imageРадиоактивное загрязнение. Основные его источники — продукты деления ядерного заряда и радиоактивные изотопы, образующиеся в результате воздействия нейтронов на материалы, из которых изготовлен ядерный боеприпас, и на некоторые элементы, входящие в состав грунта в районе взрыва.

При наземном ядерном взрыве светящаяся область касается земли. Внутрь ее затягиваются массы испаряющегося грунта, которые поднимаются вверх. Охлаждаясь, пары продуктов деления и грунта конденсируются. Образуется радиоактивное облако. Оно поднимается на многокилометровую высоту, а затем со скоростью 25—100 км/ч переносится воздушными массами в ту сторону, куда дует ветер. Радиоактивные частицы, выпадая из облака на землю, образуют зону радиоактивного загрязнения (след), длина которой может достигать нескольких сотен километров. При этом заражаются местность, здания, сооружения, посевы, водоемы и пр., а также воздух. Заражение местности и объектов на следе радиоактивного облака происходит неравномерно. Различают зоны умеренного (А), сильного (Б), опасного (В) и чрезвычайно опасного (Г) загрязнения.

Зона умеренного загрязнения (зона А) — первая с внешней стороны часть следа. Ее площадь составляет 70—80% площади всего следа. Внешняя граница зоны сильного загрязнения (зона Б, около 10% площади следа) совмещается с внутренней границей зоны А. Внешняя граница зоны опасного загрязнения (зона В, 8—10% площади следа) совпадает с внутренней границей зоны Б. Зона чрезвычайно опасного загрязнения (зона Г) занимает примерно 2—3% площади следа и находится в зоне В (рис. 22).

Наибольшую опасность радиоактивные вещества представляют в первые часы после выпадения, так как в этот период их активность наиболее велика.

imageЭлектромагнитный импульс — это кратковременное электромагнитное поле, возникающее при взрыве ядерного боеприпаса в результате взаимодействия испускаемых при этом гамма-лучей и нейтронов с атомами окружающей среды. Следствием его воздействия может быть выход из строя отдельных элементов радиоэлектронной и электротехнической аппаратуры. Поражение людей возможно только в тех случаях, когда они в момент взрыва соприкасаются с проводными линиями.

Вопросы и задания

1. Дайте определение и характеристику ядерного оружия.

2. Назовите виды ядерных взрывов и коротко расскажите о каждом из них.

3. Что называют эпицентром ядерного взрыва?

4. Перечислите поражающие факторы ядерного взрыва и дайте их характеристику.

5. Охарактеризуйте зоны радиоактивного заражения. В какой зоне радиоактивные вещества представляют наименьшую опасность?

Задание 25

Воздействие какого поражающего фактора ядерного взрыва может вызвать ожоги кожи, поражения глаз человека и пожары? Выберите правильный из предлагаемых вариантов ответа:

а) воздействие светового излучения;

б) воздействие проникающей радиации;

в) воздействие электромагнитного импульса.

Задание 26

Чем определяется время действия проникающей радиации на наземные объекты? Выберите из предлагаемых вариантов ответа правильный:

а) видом ядерного взрыва;

б) мощностью ядерного заряда;

в) действием электромагнитного поля, возникающего при взрыве ядерного боеприпаса;

г) временем подъема облака взрыва на высоту, при которой гамма-нейтронное излучение практически не достигает поверхности земли;

д) временем распространения возникающей при ядерном взрыве светящейся области, образуемой раскаленными продуктами взрыва и раскаленным воздухом.


Поражающие факторы ядерного взрыва — Студопедия

Ядерный взрыв способен мгновенно уничтожить или вывести из строя незащищенных людей, сооружения и различные материальные средства.

Основными поражающими факторами ядерного взрыва являются:

— ударная волна;

— световое излучение;

— проникающая радиация;

— радиоактивное заражение местности;

— электромагнитный импульс;

Рассмотрим их:

а) Ударная волна представляет собой сферический слой сильно сжатого воздуха, образовавшийся вокруг огненного шара ядерного взрыва и перемещающийся с большой скоростью от эпицентра в радиальных направлениях. В зоне ядерной реакции мгновенно возникает сверхвысокое давление – около 30 млрд. атм. По своей природе она подобна ударной волне 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.

Скорость распространения ее зависит от давления воздуха во фронте ударной волны; вблизи центра взрыва она в несколько раз превышает скорость звука, но встречая сопротивление воздуха и местные преграды (здания, холмы, леса и т.п) с увеличением расстояния постепенно ослабевает.

При взрыве ядерной бомбы мощностью в 1 мТ радиус сильного повреждения зданий доходит до 10 км. повреждения средней тяжести – до 12,5 км, легких повреждений – более 15 км. Оконные стекла при этом могут повреждаться в радиусе до 50 км. За первые 0,5 сек. ударная волна проходит 1000 м, за 9 сек. – 5000 м, за 22 сек. – 10000 м.



Средний калибр ядерного боеприпаса ударная волна за первые 2 сек проходит около 1000 м, за 5 сек-2000 м, за 8 сек — около 3000 м. Это служит обоснованием норматива № 5 ЗОМП. «Действия при вспышке ядерного взрыва»: отлично — 2 сек, хорошо — 3 сек, удовлетврительно — 4 сек.

Организм человека в состоянии выдерживать относительно высокое давление воздуха и воды при условиях постепенного повышения и снятия нагрузок. Так, водолазы на глубине 20 м легко переносят давление, равное 2 кг/см. Однако при прохождении фронта ударной волны давление повышается мгновенно, и человек ощущает динамический удар, который образует волну сжатия, распространяющуюся в организме с большой скоростью. Если величина давления волны превышает предел прочности ткани, то происходит ее разрушение.


При этом особенно сильно страдают органы, содержащие много жидкости. Незащищенные люди могут, кроме того поражаться летящими с огромной скоростью осколками стекла и обломками разрушаемых зданий, падающими деревьями, а также разбрасываемыми частями различной техники, комьями земли, камнями и другими предметами, приводимыми в движение скоростным напором ударной волны.

Значительно снижают эффективность воздействия взрыва на человека глубокие овраги, ущелья, лесные массивы. Радиусы зон поражения ударной волной в молодом лесу или кустарнике по сравнению с открытой местностью сокращается примерно в 1,5 раза.

Ударная волна способна наносить поражения и в закрытых помещениях, проникая туда через щели и отверстия. Поражения, наносимые ударной волной, подразделяются на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые.

Поражающее воздействие ударной волны характеризуется избыточными давлениями в ее фронте, выраженными в килограммах на квадратный сантиметр(кг/см2). Например, при воздушном ядерном взрыве на стоящего человека, у которого площадь воспринимающей поверхности 5000 см2, ударная волна с избыточным давлением 0,5 кг/см2 действует с силой более 2500 кг. Скорость движения воздуха достигает 100 м/сек.

Ударная волна способна отбросить человека на десятки метров и нанести ему ушибы, переломы костей, сотрясение мозга и другие серьезные поражения.

При избыточном давлении 0,2-0,4 кг/см2 открыто расположенные люди могут получить легкие ушибы и контузии (звон в ушах, головокружение и головная боль). Если на открыто стоящих людей воздействует ударная волна с избыточным давлением 0,4-0,5 кг/см2, то в результате поражения средней тяжести у них наблюдается потеря сознания с последующими тяжелыми головными болями, кровотечением из носа и ушей, нарушением памяти, расстройства речи и слуха.

При воздействии ударной волны с избыточным давлением свыше 1 кг/см2 незащищенный человек получает крайне тяжелые поражения, которые нередко сопровождаются смертью. От воздействия ударной волны человека надежно могут защитить убежища и укрытия, построенные с учетом противоядерной защиты.

Ударная волна разрушает здания и сооружения, линии электропередач и связи, сети коммунального хозяйства. Так, многоэтажные кирпичные здания разрушаются полно и сильно при избыточном давлении 0,3-1 кг/см2, средние разрушения наблюдаются при воздействии ударной волны с избыточным давлением 0,3 кг/см2, и слабые — 0,1 кг/см2.

С ростом калибра ядерного боеприпаса радиусы поражения ударной волной растут пропорционально корню кубическому из мощности взрыва. При подземном взрыве возникает ударная волна в грунте, а при подводном в воде. Кроме того, при этих видах взрывов часть энергии расходуется на создание ударной волны и в воздухе. 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.

б) Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток лучистой энергии, лучей видимого дневного света, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей.

При этом образуется растущий огненный шар диаметром до нескольких сотен метров, видимый на расстоянии 100 — 300 км. Температура светящейся области ядерного взрыва колеблется от миллионов градусов в начале образования до нескольких тысяч в конце его и длится до 25 сек. Яркость светового излучения в первую секунду (80-85% световой энергии) в несколько раз превосходит яркость Солнца, а образовавшийся огненный шар при ядерном взрыве виден на сотни километров. Остальное количество (20-15%) в последующий отрезок времени от 1 — 3 сек.

Наибольшее поражающее значение имеют инфракрасные лучи, вызывающие мгновенные ожоги открытых участков тела и ослепление. Нагрев может быть настолько сильным, что возможно обугливание или воспламенение различного материала и растрескивание или оплавление строительных материалов, что может приводить к огромным пожарам в радиусе несколько десятков километров. Люди которые подверглись воздействию огненного шара от «Малыша» г. Хиросима на расстоянии до 800 метров были сожжены настолько, что превратились в пыль.

При этом действие светового излучения ядерного взрыва эквивалентно массированному применению зажигательного оружия, которое рассматривается в пятом разделе.

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 ослеплению, полной потере зрения.

Ожоги, вызываемые световым излучением, не отличаются от обычных, 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.

Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом. В зависимости от воспринятого светового импульса ожоги делятся на три степени. Ожоги первой степени проявляются в поверхностном поражении кожи: покраснении, при пухлости, болезненности. При ожогах второй степени на коже появляются пузыри. При ожогах третьей степени 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 1Мт.

Световое излучение способно вызвать массовые пожары в населенных пунктах, в лесах, степях, на полях.

Защитить от светового излучения могут любые преграды, не пропускающие свет: укрытие, тень дома и т. Интенсивность светового излучения сильно зависит от метеорологических условий. Туман, дождь и снег ослабляют его воздействие, и наоборот, ясная и сухая погода благоприятствует возникновению пожаров и образованию ожогов.

в) Проникающая радиация представляет собой невидимый поток гамма-излучения и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва, очень опасных для людей. Гамма-излучение и нейтронное излучение распространяются во все стороны от центра взрыва до 4 км и носит кратковременный характер до 25 с. С увеличением расстояния от взрыва количество гамма-излучения и нейтронов, проходящее через единицу поверхности, уменьшается. При подземном и подводном ядерных взрывах действие проникающей радиации распространяется на расстояния, значительно меньшие, чем при наземных и воздушных взрывах, что объясняется поглощением потока нейтронов и гамма квантов 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-излучением и нейтронов ионизировать атомы среды, в которой они распространяются. Проходя через живую ткань, гамма-излучение 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.

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 1 р. соответствует образование в одном кубическом сантиметре воздуха приблизительно 2 миллиардов пар ионов. В зависимости от дозы излучения различают четыре степени лучевой болезни.

Первая (легкая) возникает при получении человеком дозы от 100 до 200 р. Она характеризуется: рвоты нет или позже 3 часа, однократно, общей слабостью, легкой тошнотой, кратковременная головная боль, сознание ясное, головокружением, повышением потливости, наблюдается периодическое повышение температуры.

Вторая (средняя) степень лучевой болезни развивается при получении дозы 200 — 400 р; в этом случае признаки поражения: рвота через 30 мин — 3 часа, 2 раза и более, постоянная головная боль, сознание ясное, расстройство функций нервной системы, повышение температуры, более тяжелое недомогание, желудочно-кишечное расстройство проявляются более резко и быстрее, человек становится не дееспособным. Возможны смертельные исходы (до 20%).

Третья (тяжелая) степень лучевой болезни возникает при дозе 400 — 600 р. Характеризуется: сильная и многократная рвота, постоянной головной болью, временами сильная, тошнотой, отмечают тяжелое общее состояние, иногда потерю сознания или резкое возбуждение, кровоизлияния в слизистые оболочки и кожу, некроз слизистых оболочек в области десен, температура может превышать 38 — 39 градусов, головокружением и другими недомоганиями; Ввиду ослабления защитных сил организма появляются различные инфекционные осложнения нередко приводящие к смертельному исходу. Без лечения болезнь в 20 — 70% случаев заканчивается смертью, чаще от инфекционных осложнений или от кровотечений.

Крайне тяжелая, при дозах свыше 600 р.первичные признаки проявляются: сильная и многократная рвота через 20 — 30 мин до 2 и более дней, упорная сильная головная боль, сознание может быть спутанным, без лечения обычно заканчивается смертью в течении до 2 недель.

В начальном периоде ОЛБ частыми проявлениями является тошнота, рвота, только в тяжелых случаях понос. Общая слабость, раздражительность, лихорадка, рвота являются проявлением как облучения головного мозга, так и общей интоксикации. Важными признаками лучевого воздействия является гиперемия слизистых оболочек и кожи, особенно в местах высоких доз облучения, учащение пульса, повышение, а затем снижение артериального давления вплоть до коллапса, неврологические симптомы (в частности, нарушение координации, менингеальные знаки). Выраженность симптомов корректируется с дозой облучения.

Доза облучения может быть однократной и многократной. По данным иностранной печати доза однократного облучения до 50 р (полученная за время до 4 суток) практически безопасна. Многократной называется доза полученная за время свыше 4 суток. Однократное облучение человека дозой 1 Зв и более называют острым облучением.

г) Радиоактивное заражение людей, местности и различных объектов при ядерном взрыве обусловливается осколками деления вещества заряда и не прореагировавшей частью заряда, выпадающими из облака взрыва, а также наведенной радиоактивностью.

В составе огненного шара радиоактивные вещества увлекаются восходящими потоками воздуха в верхние слои атмосферы образуя там радиоактивное облако, и по мере охлаждения выпадают на землю в виде осадков.

При взрыве ядерного боеприпаса часть вещества заряда не подвергается делению, а выпадает в обычном своем виде; распад ее сопровождается образованием альфа-частиц. Как известно, эти радиоактивные вещества составляют более 200 различных радиоизотопов 36 элементов (от цинка до тербия), расположенных в середине таблицы Менделеева.

Основными характеристиками радиоактивного заражения местности РВ являются мощность экспозиционной дозы и экспозиционная доза.

Местность считается зараженной при мощности экспозиционной дозы 0,5 Р/ч и выше. Поэтому территорию заражения принято условно делить на 4 зоны: умеренного заражения; сильного заражения; опасного заражения; чрезвычайно опасного заражения.

На внешних границах этих зон экспозиционная доза до полного распада РВ соответственно составляет: 40 Р, 400Р, 1200Р, 4000Р, а мощность экспозиционной дозы через час после взрыва будет составлять: 8 Р/ч, 80Р/ч, 240Р/ч, 800 Р/ч.

Что же представляют собой радиоактивные продукта ядерного взрыва?

Прежде всего, продукты ядерного взрыва, называемые иногда «осколочными» изотопами, являются бета — излучателями (при радиоактивном распаде испускают бета — излучение). Значительная часть этих изотопов относится также и к гаммаизлучателям (т. е. одновременно испускают бета — и гамма — излучение).

Каждый из этих более чем 200 изотопов имеет свой период полураспада. К счастью, большая часть продуктов деления — короткоживущие изотопы, т. е. имеют периоды полураспада, измеряемые секундами, минутами, часами или днями. А это значит, что спустя непродолжительное время (порядка 10-20 периодов полураспада) короткоживущий изотоп распадается почти полностью и его радиоактивность не будет представлять практической опасности. Так, период полураспада теллура-137 равен 1 мин, т. е. через 15-20 мин от него почти ничего не останется.

В чрезвычайной обстановке важно знать не столько периоды полураспада каждого изотопа, сколько время, в течение которого уменьшается радиоактивность всей суммы радиоактивных продуктов деления. Существует очень простое и удобное правило, которое позволяет судить о скорости уменьшения радиоактивности продуктов деления во времени.

Это правило называется правилом «семь — десять». Смысл его заключается в том, что если время, прошедшее после взрыва ядерной бомбы, увеличивается в семь раз, то активность продуктов деления уменьшается в 10 раз. Например, уровень загрязнения местности продуктами распада через час после взрыва ядерного боеприпаса составляет 100 условных единиц. Через 7 часов после взрыва (время увеличилось в 7 раз) уровень загрязнения уменьшится до 10 единиц (активность уменьшилась в 10 раз), через 49 часов — до 1 единицы и т. д.

За первые сутки после взрыва активность продуктов деления уменьшается почти в 6000 раз. И в этом смысле время оказывается нашим большим союзником. Но с течением времени спад активности идет все медленнее. Через сутки после взрыва для уменьшения активности в 10 раз потребуется уже неделя, через месяц после взрыва — 7 месяцев и т. д. Однако следует отметить, что спад активности по правилу «семь — десять» происходит в первые полгода после взрыва. В последующее время спад активности продуктов деления идет быстрее, чем по правилу «семь — десять».

Количество продуктов деления, образующихся при взрыве ядерной бомбы, в весовом выражении невелико. Так, на каждую тысячу тонн мощности взрыва образуется около 37 г продуктов деления (37 кг на 1 Мт). Продукты деления, попадая в организм в значительных количествах, могут вызвать высокий уровень облучения и соответствующие изменения состоянии здоровья. Количество продуктов деления, образующихся при взрыве, чаще оценивают не в весовых единицах, а в единицах радиоактивности.

Как известно, единицей радиоактивности — является кюри. Одно кюри — это такое количество радиоактивного изотопа, которое дает 3,7-1010 распадов в секунду -(37 млрд. распадов в секунду). Чтобы представить величину этой единицы, (Напомним, что активность 1 г. радия составляет приблизительно 1 кюри, а допустимым количеством радия в человеческом организме является 0,1 мкг этого элемента.

Перейдя от весовых единиц к единицам радиоактивности, можно сказать, что при взрыве ядерной бомбы мощностью в 10 млн. т образуются продукты распада общей активностью порядка 10’15 кюри (1000000000000000 кюри). Эта активность постоянно, а в первое время очень быстро, уменьшается, причем ослабление ее в течение первых суток после взрыва превышает 6000 раз.

Радиоактивные осадки выпадают на больших расстояниях от места ядерного взрыва (значительное заражение местности может быть на расстоянии порядка нескольких сотен километров). Они представляют собой аэрозоли (частички, взвешенные в воздухе). Размеры аэрозолей самые разные: от крупных частиц с диаметром в несколько миллиметров до мельчайших, не видимых глазом частиц, измеряемых десятыми, сотыми и еще меньшими долями микрона.

Большая часть радиоактивных осадков (около 60% пря наземном взрыве) выпадает в первые сутки после взрыва. Это местные осадки. В последующем же внешняя среда может дополнительно загрязняться тропосферными или стратосферными осадками.

В зависимости от «возраста» осколков (г. е. времени, прошедшего с момента ядерного взрыва) меняется и их изотопный состав, В «молодых» продуктах деления основная активность представлена короткоживущими изотопами. Активность «старых» продуктов деления представлена главным образом долгоживущими изотопами, так как к этому времени коротко-живущие изотопы уже распались, превратившись в стабильные. Поэтому число изотопов продуктов деления со временем постоянно сокращается. Так, через месяц после взрыва остается всего 44, а через год — 27 изотопов.

Соответственно возрасту осколков меняется и удельная ак­тивность каждого изотопа в общей смеси продуктов распада. Так, изотоп стронция-90, имеющий значительный период по­лураспада (Т1/2 = 28,4 года) и образующийся при взрыве в незначительном количестве, «переживает» коротко живущие изотопы, в связи с чем его удельная активность постоянно увеличивается.

Таким образом, удельная активность стронция-90 увеличивается за 1 год с 0,0003% до 1,9%. Если выпадет значительное количество радиоактивных осадков, то наиболее тяжелая обстановка будет в течение первых двух недель после взрыва. Данное положение хорошо иллюстрируется следующим примером: если через час после взрыва мощность дозы гамма-излучения от радиоактивных осадков достигнет 300 рентген в час (р/час), то суммарная доза облучения (без защиты) составит в течение года 1200 р, из них 1000 р (т. е. почти всю годовую дозу облучения) человек получит за первые 14 дней. Поэтому наибольшие уровни заражения внешней среды радиоактивными осадками будут именно в эти две недели.

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.

Электромагнитный импульс — это кратковременное электромагнитное поле, возникающее при взрыве ядерного боеприпаса в результате взаимодействия гамма-лучей и нейтронов, испускаемых при этом с атомами окружающей среды. Следствием его воздействия могут быть перегорание и пробои отдельных элементов радиоэлектронной и электротехнической аппаратуры, электрических сетей.

Наиболее надежным средством защиты от всех поражающих факторов ядерного взрыва являются защитные сооружения. На открытой местности и в поле можно для укрытия использовать прочные местные предметы, обратные скаты высот и складки местности.

При действиях в зонах заражения для защиты органов дыхания, глаз и открытых участков тела от радиоактивных веществ следует использовать специальные защитные средства.

ХИМИЧЕСКОЕ ОРУЖИЕ

Характеристика и боевые свойства

Химическим оружием называют отравляющие вещества и средства, используемые для поражения человека.

Основу поражающего действия химического оружия составляют отравляющие вещества. Они обладают настолько высокими токсическими свойствами, что некоторые зарубежные военные специалисты приравнивают 20 кг нервно – паралитических отравляющих веществ по эффективности поражающего действия к ядерной бомбе, эквивалентной 20 Мт тротила. В обоих случаях может возникнуть очаг поражения площадью в 200-300 км.

По своим поражающим свойствам ОВ отличаются от других боевых средств:

— они способны проникать вместе с воздухом в различные сооружения, в боевую технику и наносить поражения находящимся в них людям;

— они могут сохранять свое поражающее действие в воздухе, на местности и в различных объектах на протяжении некоторого, иногда довольно продолжительного времени;

— распространяясь в больших объемах воздуха и на больших площадях, они наносят поражение всем людям, находящимся в сфере их действия без средств защиты;

— пары ОВ способны распространяться по направлению ветра на значительные расстояния от районов непосредственного применения химического оружия.

Химические боеприпасы различают по следующим характеристикам:

— стойкости применяемого ОВ;

— характеру физиологического воздействия ОВ на организм человека;

— средствам и способам применения;

— тактическому назначению;

— быстроте наступающего воздействия;

Боевые свойства и поражающие факторы ядерного оружия. Виды ядерных взрывов и их отличие по внешним признакам. Краткая характеристика поражающих факторов ядерного взрыва и их воздействие на организм человека, боевую технику и вооружение

1. Боевые свойства и поражающие факторы ядерного оружия

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.

2. Виды ядерных взрывов и их отличие по внешним признакам

Ядерные взрывы могут осуществляться в воздухе на различной высоте, у поверхности земли (воды) и под землей (водой). В соответствии с этим ядерные взрывы разделяют на воздушные, высотные, наземные (надводные) и подземные (подводные).

Воздушный ядерный взрыв. К воздушным ядерным взрывам относятся взрывы в воздухе на такой высоте, когда светящаяся область взрыва не касается поверхности земли (воды) (рис. а).

Одним из признаков воздушного взрыва является то, что пылевой столб не соединяется с облаком взрыва (высокий воздушный взрыв). Воздушный взрыв может быть высоким и низким.

Точка на поверхности земли (воды), над которой произошел взрыв, называется эпицентром взрыва.

Воздушный ядерный взрыв начинается ослепительной кратковременной вспышкой, свет от которой может наблюдаться на расстоянии нескольких десятков и сотен километров.

Вслед за вспышкой в месте взрыва возникает шарообразная светящаяся область, которая быстро увеличивается в размерах и поднимается вверх. Температура светящейся области достигает десятков миллионов градусов. Светящаяся область служит мощным источником светового излучения. Увеличиваясь, огненный шар быстро поднимается вверх и охлаждается, превращаясь в поднимающееся клубящееся облако. При подъеме огненного шара, а затем клубящегося облака создается мощный восходящий поток воздуха, который засасывает с земли поднятую взрывом пыль, которая удерживаются в воздухе в течение нескольких десятков минут.

При низком воздушном взрыве (рис. б) столб пыли, поднятый взрывом, может соединиться с облаком взрыва; в результате образуется облако грибовидной формы.

Если воздушный взрыв произошел на большой высоте, то столб пыли может и не соединиться с облаком. Облако ядерного взрыва, двигаясь по ветру, утрачивает свою характерную форму и рассеивается.

Ядерный взрыв сопровождается резким звуком, напоминающим сильный раскат грома. Воздушные взрывы могут применяться противником для поражения войск на поле боя, разрушения городских и промышленных зданий, поражения самолетов и аэродромных сооружений.

Поражающими факторами воздушного ядерного взрыва являются: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и электромагнитный импульс.

Высотный ядерный взрыв. Высотный ядерный взрыв производится на высоте от 10 км и более от поверхности земли. При высотных взрывах на высоте нескольких десятков километров в месте взрыва образуется шарообразная светящаяся область, размеры ее больше, чем при взрыве такой же мощности в приземном слое атмосферы. После остывания светящаяся область превращается в клубящееся кольцевое облако. Пылевой столб и облако пыли при высотном взрыве не образуются.

При ядерных взрывах на высотах до 25-30 км поражающими факторами этого взрыва являются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и электромагнитный импульс.

С увеличением высоты взрыва вследствие разрежения атмосферы ударная волна значительно ослабевает, а роль светового излучения и проникающей радиации возрастает. Взрывы, происходящие в ионосферной области, создают в атмосфере районы или области повышенной ионизации, которые могут влиять на распространение радиоволн (ультракоротковолнового диапазона) и нарушать работу радиотехнических средств.

Радиоактивное заражение поверхности земли при высотных ядерных взрывах практически отсутствует.

Высотные взрывы могут применяться для уничтожения воздушных и космических средств нападения и разведки: самолетов, крылатых ракет, спутников, головных частей баллистических ракет.

Наземный ядерный взрыв. Наземным ядерным взрывом называется взрыв на поверхности земли или в воздухе на небольшой высоте, при котором светящаяся область касается земли.

При наземном взрыве светящаяся область имеет форму полусферы, лежащей основанием на поверхности земли. Если наземный взрыв осуществляется на поверхности земли (контактный взрыв) или в непосредственной близости от нее, в грунте образуется большая воронка, окруженная валом земли.

Размер и форма воронки зависят от мощности взрыва; диаметр воронки может достигать несколько сотен метров.

При наземном взрыве образуется мощное пылевое облако и столб пыли, чем при воздушном, причем столб пыли с момента его образования соединен с облаком взрыва, в результате чего в облако вовлекается огромное количество грунта, который придает ему темную окраску. Перемешиваясь с радиоактивными продуктами, грунт способствует их интенсивному выпадению из облака. При наземном взрыве радиоактивное заражение местности в районе взрыва и по следу движения облака значительно сильнее, чем при воздушном. Наземные взрывы предназначаются для разрушения объектов, состоящих из сооружений большой прочности, и поражения войск, находящихся в прочных укрытиях, если при этом допустимо или желательно сильное радиоактивное заражение местности и объектов в районе взрыва или на следе облака.

Эти взрывы применяются и для поражения открыто расположенных войск, если необходимо создать сильное радиоактивное заражение местности. При наземном ядерном взрыве поражающими факторами являются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация радиоактивное заражение местности и электромагнитный импульс.

Подземный ядерный взрыв. Подземным ядерным взрывом называется взрыв, произведенный на некоторой глубине в земле.

При таком взрыве светящаяся область может не наблюдаться; при взрыве создается огромное давление на грунт, образующаяся ударная волна вызывает колебания почвы, напоминающие землетрясение. В месте взрыва образуется большая воронка, размеры которой зависят от мощности заряда, глубины взрыва и типа грунта; из воронки выбрасывается огромное количество грунта, перемешанного с радиоактивными веществами, которые образуют столб. Высота столба может достигать многих сотен метров.

При подземном взрыве характерного, грибовидного облака, как правило, не образуется. Образующийся столб имеет значительно более темную окраску, чем облако наземного взрыва. Достигнув максимальной высоты, столб начинает разрушаться. Радиоактивная пыль, оседая на землю, сильно заражает местность в районе взрыва и по пути движения облака.

Подземные взрывы могут осуществляться для разрушения особо важных подземных сооружений и образования завалов в горах в условиях, когда допустимо сильное радиоактивное заражение местности и объектов. При подземном ядерном взрыве поражающими факторами являются сейсмовзрывные волны и радиоактивное заражение местности.

Надводный ядерный взрыв. Этот взрыв имеет внешнее сходство с наземным ядерным взрывом и сопровождается теми же поражающими факторами, что и наземный взрыв. Разница заключается в том, что грибовидное облако надводного взрыва состоит из плотного радиоактивного тумана или водяной пыли.

Характерным для этого вида взрыва является образование поверхностных волн. Действие светового излучения значительно ослабляется вследствие экранирования большой массой водяного пара. Выход из строя объектов определяется в основном действием воздушной ударной волны.

Радиоактивное заражение акватории, местности и объектов происходит вследствие выпадения радиоактивных частиц из облака взрыва. Надводные ядерные взрывы могут осуществляться для поражения крупных надводных кораблей и прочных сооружений военно-морских баз, портов, когда допустимо или желательно сильное радиоактивное заражение воды и прибрежной местности.

Подводный ядерный взрыв. Подводным ядерным взрывом называется взрыв, осуществленный в воде на той или иной глубине.

При таком взрыве вспышка и светящаяся область, как правило, не видны.

При подводном взрыве на небольшой глубине над поверхностью воды поднимается полый столб воды, достигающий высоты более километра. В верхней части столба образуется облако, состоящее из брызг и паров воды. Это облако может достигать несколько километров в диаметре.

Через несколько секунд после взрыва водяной столб начинает разрушаться и у его основания образуется облако, называемое базисной волной. Базисная волна состоит из радиоактивного тумана; она быстро распространяется во все стороны от эпицентра взрыва, одновременно поднимается вверх и относится ветром.

Спустя несколько, минут базисная волна смешивается с облаком султана (султан — клубящееся облако, окутывающее верхнею часть водяного столба) и превращается в слоисто-кучевое облако, из которого выпадает радиоактивный дождь. В воде образуется ударная волна, а на ее поверхности — поверхностные волны, распространяющиеся во все стороны. Высота волн может достигать десятков метров.

Подводные ядерные взрывы предназначены для уничтожения кораблей и разрушений подводной части сооружений. Кроме того, они могут осуществляться для сильного радиоактивного заражения кораблей и береговой полосы.

3. Краткая характеристика поражающих факторов ядерного взрыва и их воздействие на организм человека, боевую технику и вооружение

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 характер
изовать 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 на расстояниях в десятки и сотни километров от центра 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.

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

Question book-4.svg

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 / ГлубинаРентгеновское излучениеСветовое излучениеТеплота огненного шара и облакаУдарная волна в воздухеДеформация и выброс грунтаВолна сжатия в грунтеТеплота полости в землеПроникающая радиацияРадиоактивные вещества
100 км64 %24 %6 %6 %
70 км49 %38 %1 %6 %6 %
45 км1 %73 %13 %1 %6 %6 %
20 км40 %17 %31 %6 %6 %
5 км38 %16 %34 %6 %6 %
0 м34 %19 %34 %1 %менее 1 % ?5 %6 %
Глубина камуфлетного взрыва30 %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

Question book-4.svg

Образование головной ударной волны (эффект Маха) при взрыве 20 кт

Question book-4.svg

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

Question book-4.svg

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

Question book-4.svg

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

Question book-4.svg

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.

1.3. Краткая характеристика поражающих факторов ядерного взрыва и их воздействие на организм человека, боевую технику и вооружение.

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.

Ядерные страхи, мнимые и настоящие. Часть 1-я

Ядерные страхи, мнимые и настоящие. Часть 1-я
Читая на «Военном обозрении» комментарии, посвящённые военной технике, истории войн и вооруженных конфликтов, международным отношениям и в особенности проблематике ядерного сдерживания, не перестаю удивляться, насколько полярно разнятся взгляды и мнения у разных групп посетителей сайта. Проанализировав различные высказывания, можно выделить две крупные группы с диаметрально противоположными взглядами. Одна яркая группа, назовем её «Всех порвём», отличающаяся крайней воинственностью и «ура-патриотизмом» — граничащим с шовинизмом – призывает к крайне жесткой политике по отношению к США и их союзникам. По мнению адептов «Всех порвём», мы «сильны как никогда», и наша страна обладает достаточной мощью, чтобы в одиночку противостоять всем врагам и потенциальным соперникам, способным со временем стать врагами. В комментариях у представителей данной группы часто можно прочитать, что «если драка неизбежна, то бить надо первыми» и, не считаясь с собственными потерями, применять все имеющиеся виды вооружений, включая ядерное (термоядерное). Впрочем, такие суждения, как правило, высказывают люди, не обременённые жизненным опытом, особыми знаниями и семьёй, не служившие в вооруженных силах, и, что называется, не испытавшие «тягот и лишений». Однако бывают и исключения, автору этих строк не так давно довелось пообщаться с человеком, разменявшим пятый десяток, который исповедовал аналогичные взгляды. Этот «молодой» человек, трудящийся руководителем низового звена в одной из госструктур, приняв «на грудь» энное количество алкоголя, буквально шокировал меня подобными рассуждениями. Во время беседы сложилось впечатление, что причиной таких высказываний явились неудовлетворённые амбиции и неустроенность личной жизни.

Другой крайней группой является «Всем пипец» (в случае ядерной войны). Данная группа искренне считает, что любое применение ядерного оружия закончится всеобщим апокалипсисом, и потому это средство вооруженной борьбы должно быть немедленно ликвидировано. При этом сторонники данной точки зрения оперируют такими терминами, как «ядерная зима», «всеобщее радиационное заражение», «гибель всего живого». Такие мнения чаще всего демонстрируют люди зрелые, чьё формирование как личности произошло ещё в СССР, они растят детей или уже имеют внуков, но, как правило, не слишком хорошо образованы. Надо сказать, что такая точка зрения мне гораздо ближе, я сам отец трёх детей и, естественно, хотелось, чтобы их детство было мирным.

Но с ядерным оружием связан ряд подогреваемых СМИ мифов и страшилок, которые, скажем так – не вполне соответствуют действительности, с чем мы сегодня и попробуем разобраться. Чтобы лучше понимать особенности ядерного оружия и его роль в истории человечества, стоит начать с предпосылок создания и самого момента его появления.

В 1939 году немецкие учёные Отто Ган и Фриц Штрассман открыли процесс деления ядер урана при облучении их нейтронами. Это открытие, по сути, послужило отправной точкой для работ по созданию атомной бомбы и энергетических ядерных реакторов. В процессе деления ядра атома урана образуются два (реже три) ядра с близкими массами – так называемые осколки деления. В результате деления образуются и другие продукты реакции: лёгкие ядра (в основном альфа-частицы), нейтроны и гамма-кванты. Деление бывает самопроизвольным и вынужденным (в результате воздействия других частиц, прежде всего, нейтронов). Распад ядер тяжелых элементов служит источником энергии в ядерном оружии и ядерных реакторах. При определённых условиях реакция деления может быть цепной – это означает, что в ходе реакции количество выделенной энергии больше, чем поглощаемой, и в реакцию деления вступают другие ядра. Деление ядра тяжелого элемента под действием нейтрона на два быстро летящих осколка сопровождается высвобождением большого количества энергии, испусканием гамма-излучения и нейтронов — в среднем 2,46 нейтрона на одно распавшееся урановое ядро и 3,0 — на одно плутониевое. В результате неконтролируемого распада ядер число нейтронов резко возрастает, и реакция деления может мгновенно охватить все ядерное горючее. Так происходит при достижении «критической массы», когда начинается цепная реакция деления, приводящая к атомному взрыву.

Использование цепной реакции деления ядер дало возможность создания ядерных реакторов, в которых используется управляемая цепная реакция, и ядерного оружия (атомной бомбы), где используется неуправляемая цепная реакция. На момент создания, в 1945 году, атомная бомба стала самым разрушительным видом вооружения, существовавшим в то время, во много порядков превзойдя по энерговыделению самую мощную химическую взрывчатку.

Первоначально, пока количество атомных бомб было невелико и по массе, и габаритам, они были сравнимы с самыми тяжелыми фугасными авиабомбами, ядерное оружие рассматривалось в США как «супероружие» для уничтожения особо важных целей и инструмент «ядерного шантажа» Советского Союза. Средствами доставки атомных бомб на первых порах были исключительно тяжелые бомбардировщики. Однако по мере роста числа ядерных зарядов и их миниатюризации сначала в США, а потом и в СССР ядерное оружие стало рассматриваться как оружие поля боя, пригодное для решения тактических задач. На вооружение Сухопутных войск поступили тактические и оперативно-тактические мобильные ракетные комплексы и «ядерная артиллерия», а для фронтовой авиации были созданы относительно компактные ядерные бомбы.

Ядерные страхи, мнимые и настоящие. Часть 1-я

С средины 50-х годов ядерными боевыми частями оснащались зенитные ракеты и ракеты воздушного боя истребителей перехватчиков, флот получил ядерные морские мины, глубинные бомбы и торпеды. Для создания непроходимых зон разрушения на пути наступления противника предназначались ядерные фугасы, а для частей «специальных операций» были созданы компактные ядерные фугасы в виде ранцев. Апогей «ядерного маразма» был достигнут в США после создания 120-мм и 155-мм ядерных безоткатных орудий «Деви Крокет» с дальностью стрельбы 2-4 км. Безоткатки «Деви Крокет» в начале 60-х поступили на вооружение американских пехотных дивизий в Европе. С их помощью предполагалось отбивать атаки советских танков. В Советском Союзе в конце 60-х — первой половине 70-х велись работы по созданию тактического ракетного комплекса для танковых полков «Таран» с крупнокалиберной управляемой по радио ПТУР, оснащаемой ядерной БЧ, с проектной дальностью пуска 6-8 км.

Наибольшая концентрация тактического ядерного оружия была в Западной Европе. Насыщение американских вооруженных сил ядерными боеголовками продолжалось до середины 60-х. После чего число американских тактических зарядов стало сокращаться. Это было связано с выводом из эксплуатации устаревших ОТР и отказом от многочисленных зенитных комплексов «Найк-Геркулес» и «Бомарк» с ядерными боеголовками, нёсших боевое дежурство на территории США и Канады. Данные дорогостоящие противовоздушные системы оказались практически бесполезны после того, как основу СЯС СССР стали составлять МБР. В Советском Союзе же, напротив, после достижения в 70-х паритета с США по стратегическим носителям, вплоть до конца 80-х велось наращивание числа ядерных боеголовок.

Ядерные страхи, мнимые и настоящие. Часть 1-я

Количество ядерных зарядов в США и СССР/России

Если для тактического ядерного оружия наблюдался процесс миниатюризации ядерных зарядов, и одновременно с увеличением точности стрельбы происходило снижение мощности, что должно было снизить побочный эффект для своих войск, то на стратегических носителях до начала 70-х, напротив, шло наращивание мощности боеголовок. Появление в 50-е годы термоядерного оружия, разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза лёгких элементов в более тяжёлые (например, синтеза одного ядра атома гелия из двух ядер атомов дейтерия), позволило создать боевые части для БРСД, МБР и авиационные бомбы мегатонного класса. Водородная бомба имеет те же поражающие факторы, что и атомная, но термоядерный заряд может иметь намного большую возможную мощность взрыва (теоретически, она ограничена только количеством имеющегося в наличии «термоядерного горючего»). Однако на практике рост мощности имел свой предел, в первую очередь это было связано с ограничениями по массе и габаритам боеголовки, а также с тем, что для увеличения радиуса поражения в два раза необходимо нарастить энерговыделение в восемь раз, что, конечно, не слишком рационально.

Стремление к увеличению мощности стратегических ядерных зарядов во многом было обусловлено невысокой точностью первых баллистических ракет, пригодных для уничтожения только крупных площадных целей. По мере совершенствования систем наведения, надёжности и миниатюризации боевых блоков, МБР и БРПЛ стали оснащаться несколькими боеголовками с индивидуальным наведением (до 10). Более выгодным, с военной точки зрения, является размещение на одной ракете нескольких компактных боевых блоков с индивидуальным наведением мощностью 100-500 кт, чем одной боеголовки мощностью десятки мегатонн.

Ядерные страхи, мнимые и настоящие. Часть 1-я

Вспоминая курс «Радиационная, химическая и биологическая защита», хочется напомнить читателям об основных поражающих факторах ядерного (термоядерного взрыва). При наземном (маловысотном воздушном) ядерном взрыве наибольшие разрушения наносит ударная волна (около 50%), следующим по опасности поражающим фактором является световое излучение (30—40%), примерно 10-15% от общего числа пораженных может быть от радиоактивного заражения местности (в том числе от наведённой радиации) и 5% приходится на проникающую радиацию и электромагнитный импульс (ЭМИ).

Ядерные страхи, мнимые и настоящие. Часть 1-я

В результате атмосферного ядерного взрыва возникает почти мгновенное увеличение температуры, давления и плотности воздуха, который начинает расширяться со сверхзвуковой скоростью. Фронт ударной волны способен разрушать здания, сооружения и поражать неукрытых людей. В непосредственной близости от эпицентра наземного или очень низкого воздушного взрыва возникают мощные колебания, способные разрушить или повредить подземные укрытия и сооружения. Энергия ударной волны распределяется по всему пройденному расстоянию, из-за этого сила воздействия ударной волны уменьшается пропорционально кубу расстояния от эпицентра. Защитой от ударной волны служат убежища и разного рода укрытия. На открытой местности действие ударной волны снижается складками местности, препятствиями и углублениями.

Ядерные страхи, мнимые и настоящие. Часть 1-я

Источником светового излучения при ядерном взрыве является светящаяся область взрыва — нагретые до высоких температур и испарившиеся части боеголовки и окружающая среда. Максимальная температура на поверхности светящейся сферы может достигать 8000 °C. Длительность свечения после взрыва продолжается от долей секунды до нескольких секунд, в зависимости от мощности и условий взрыва. Вопреки распространенному среди обывателей заблуждению, именно расширяющийся «огненный шар», возникший в первые мгновения после взрыва, а не сформировавшийся позже «гриб», обуславливает наибольшие разрушения. При маловысотном взрыве, в результате которого достигается максимальный разрушительный эффект на окружающей местности, «огненная сфера», как правило, отбрасывается вверх отразившейся от земли ударной волной. Укрыться от светового излучения можно за любой непрозрачной преградой, желательно из негорючего материала. Воздействие светового излучения существенно снижается во время осадков, тумана или сильной запылённости воздуха.

Ядерные страхи, мнимые и настоящие. Часть 1-я

На снимке отразившийся от поверхности земли «огненный шар» ядерного взрыва

В результате ядерной (термоядерной) реакции происходит образование жесткого ионизирующего излучения (гамма-излучение и поток нейтронов). В силу того, что проникающая радиация сильно поглощается атмосферой, дальность поражения ионизирующим излучением при атмосферных взрывах существенно меньше, чем зоны поражения от светового излучения и ударной волны. Даже при использовании зарядов большой мощности проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 1-3 км от места взрыва. Однако известны особые типы ядерных зарядов с повышенным выходом проникающей радиации, специально предназначенные для уничтожения живой силы. На больших высотах, где атмосфера сильно разрежена, и в космосе проникающая радиация и электромагнитный импульс — основные поражающие факторы ядерного взрыва. Помимо способности вызывать радиационные поражения живой силы, проникающая радиация может создавать необратимые изменения в материалах, выводя из строя электронные и оптические приборы за счет нарушения кристаллической решетки вещества и других физико-химических процессов под воздействием ионизирующих излучений. Стоит упомянуть о разновидности термоядерного оружия, у которого проникающая радиация является основным поражающим фактором – это так называемая «нейтронная бомба». В результате взрыва такого заряда до 80% энергии преобразуется в поток быстрых нейтронов, и только 20% приходится на остальные поражающие факторы. При прохождении через различные материалы быстрые нейтроны приводят к образованию наведённой радиации. На местности наведённая радиоактивность может представлять опасность для здоровья человека от нескольких часов до нескольких суток. Как правило, это тактические заряды относительно небольшой мощности или, наоборот, боеголовки противоракет мегатонного класса. В первом случае тактические нейтронные заряды предполагается применять против бронетехники противника, так как броня плохо задерживает быстрые нейтроны. В космосе пробег нейтронов практически неограничен, и на расстоянии нескольких километров от взрыва боеголовки противоракеты жесткое нейтронное излучение способно нейтрализовать ядерные материалы, содержащиеся в боеголовке МБР, и вывести из строя её электронную начинку.

В результате выпадения из поднятого в воздух облака значительного количества радиоактивных веществ происходит радиоактивное заражение местности. Радионуклиды, образующие радиоактивные осадки, возникают в результате деления «ядерного горючего», образуются под действием жесткого нейтронного излучения на грунт, и самая малая часть — это не вступившая в реакцию часть ядерного заряда. Радиоактивные изотопы постепенно оседают на местность из сносимого ветром облака ядерного или термоядерного взрыва. В зависимости от степени радиационного загрязнения, нахождение на местности, где выпали радиоактивные осадки, может представлять различную опасность.

Существует мнение, что степень радиационного загрязнения окружающей среды прямо пропорциональна силе взрыва, но это не так. Количество радиоактивных изотопов и срок их жизни в первую очередь зависит от конструкции бомбы, использующихся в ней материалов и от типа взрыва. Теоретически обоснована возможность создания маломощного, но очень грязного ядерного заряда специальной конструкции, способного загадить территорию в десятки раз больше, чем при «обычном» ядерном взрыве. Так же при воздушном и наземном взрыве одного и того же ядерного боеприпаса степень радиационного заражения местности будет отличаться в несколько раз. На атмосферных испытаниях было неоднократно продемонстрировано – чем дальше взрыв от поверхности земли – тем меньше радиационное заражение местности. В качестве ярких примеров можно привести два самых мощных испытания американского и советского термоядерных зарядов.

1 марта 1954 года на атолле Бикини состоялось испытание термоядерного заряда «Кастл Браво» мощностью 15 Мт. Это было экспериментальное стационарное устройство весом около 10 тонн, в котором в качестве «термоядерного горючего» использовался дейтерид лития-6. В результате взрыва образовалось огромное количество радионуклидов, сам атолл и окрестности подверглись радиоактивному загрязнению. Зона сильнейшего радиационного заражения имела форму овала шириной 100 км и длиной более 550 км. Пришлось производить экстренную эвакуацию американских военнослужащих и мирных жителей с близлежащих островов, часть из них всё равно получила очень высокие дозы радиации. Значительные дозы облучения, вплоть до летальных, получили экипажи рыболовецких судов, ведших промысел в этом районе. «Кастл Браво» стал не только самым мощным, но и самым «грязным» американским испытательным взрывом. Причиной большого выброса радиации стала реакция деления урановой оболочки, которая окружала термоядерный заряд, она сработала как третья ступень взрыва. Применение в термоядерном заряде элементов из урана-238, который делится под действием быстрых нейтронов и образует радиоактивные осколки, даёт возможность в несколько раз повысить общую мощность взрыва, но и значительно (в 5—10 раз) увеличивает количество радиоактивных осадков.

Другим примером является испытание 30 октября 1961 года, когда на полигоне архипелага Новая Земля был осуществлён испытательный взрыв термоядерной бомбы АН602 (РДС-202), известной также как «Царь бомба» или «Кузькина мать». Бомба массой более 26000 кг и длиной 8000 мм была сброшена со специально модернизированного бомбардировщика Ту-95В, на котором демонтировали створки бомбового люка. В противном случае бомбу было просто невозможно подвесить под самолёт. Мощность взрыва в тротиловом эквиваленте составила 58 Мт. Изначально проектная мощность бомбы была 100 Мт, но по соображениям безопасности её уменьшили. Водородная бомба, сброшенная с высоты 10500 метров, взорвалась по команде барометрического датчика на высоте около 4000 метров. При этом образовалась огненная сфера диаметром более 4000 метров. Коснуться поверхности земли ей помешала мощная отраженная ударная волна, отбросившая огненную сферу взрыва от земли.

Несмотря на то, что по сравнению с «Кастл Браво» мощность советского испытательного взрыва была почти в четыре раза больше, взрыв «Кузькиной матери» на Новой Земле оказался относительно «чистым», и количество образовавшихся радиоактивных веществ было в разы меньше. При этом основная часть продуктов воздушного взрыва поднялась на большую высоту, где распалась, так и не достигнув поверхности земли. Через несколько часов на вертолёте в точку, над которой произошел взрыв, прибыли участники испытаний. Уровень радиации на местности большой опасности не представлял. В данном случае сказались конструктивные особенности советской термоядерной бомбы, а также то, что взрыв произошел на достаточно большом удалении от земной поверхности.

При ядерном взрыве в ионизованном радиацией и световым излучением воздухе образуется сильнейшее переменное электромагнитное поле (электромагнитный импульс). Хотя ЭМИ не оказывает особого влияния на организм человека, в результате его воздействия может быть повреждена электронная аппаратура, линии связи и ЛЭП. Под воздействием электромагнитного импульса во всех неэкранированных проводниках индуцируется напряжение, и чем длиннее проводник, тем оно выше. В результате происходит пробой изоляции и выход из строя электроприборов, связанных с кабельными сетями. При взрыве на высоте 100 км и более, когда другие поражающие факторы ядерного взрыва не имеют значения, можно нарушить работу и вывести из строя чувствительную электроаппаратуру и радиоприёмники на значительных расстояниях — вплоть до нескольких десятков километров от эпицентра мощного взрыва, где прочие факторы уже не приносят разрушающего эффекта. Таким образом, возможно вывести из строя незащищённую аппаратуру в прочных сооружениях, рассчитанных на большие нагрузки от ядерного взрыва, например, в заглублённых командных пунктах и ШПУ МБР. Помимо этого, значительная ионизация атмосферы после взрыва препятствует распространению радиоволн и работе РЛС. ЭМИ и ионизация атмосферы, образующиеся при высотных взрывах, даёт возможность использовать данные эффекты для ослепления радаров СПРН и РЛС систем ПРО.

Основой мирного сосуществования в годы «Холодной войны» стала концепция гарантированного взаимного уничтожения. То есть при всех, даже самых острых, разногласиях США и СССР не переходили определённой черты, так как понимали, чем это чревато. Победы в глобальной ядерной войне не могла добиться ни одна из сторон, и даже нанесение обезоруживающего превентивного удара не гарантировало, что агрессор уцелеет после удара возмездия. Сформировавшиеся к 70-м годам полноценные ядерные триады и системы раннего ракетного предупреждения давали возможность вести ответно-встречные действия и лишали противника фактора внезапности. Даже в случае уничтожения 2/3 стратегического арсенала одной из стран, оставшихся МБР и БРПЛ хватало для нанесения неприемлемого ущерба противнику. Так, по оценкам американских экспертов, ракетный залп стратегического подводного ракетоносца пр. 667БРДМ, вооруженного 16 БРПЛ Р-29РМ, способен убить 6 млн. американцев, думается, что ракеты UGM-133A Трайдент II (D5) с американской ПЛАРБ «Огайо» могут нанести не меньшие потери. Ядерный взрыв в современном городе будет иметь катастрофические последствия и приведёт к большому количеству жертв. Разрушение вредных производств, пожары и обвалы станут дополнительными отягчающими факторами, способными увеличить число пострадавших. Люди, не получившие значительных поражений непосредственно от взрыва, с большой вероятностью могут погибнуть, пытаясь выбраться из зоны сплошных разрушений. Отсутствие медицинской помощи и организованных спасательных работ станут причиной смерти многих тысяч людей, получивших ранения и ожоги.

Продолжение следует…

По материалам:
http://www.ivo.unn.ru/rhbz/
http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/1107/

Виды ядерных взрывов и их поражающие факторы — Студопедия

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 (рисунок 3.1).

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.

Рис. 3.1. Ядерные взрывы:

а – высотный; б – воздушный; в – наземный; г – подземный;



д – надводный; е – подводный.

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.

FM 8-9 Часть I / Раздел 4 Биологические эффекты ядерного взрыва


FM 8-9 Часть I / Глава 4 Биологические эффекты ядерного взрыва

ГЛАВА 4

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА

РАЗДЕЛ I — ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

401. Введение.

Глава 3 описывает физические характеристики ядерных взрывов. В этой главе будут рассмотрены биологические эффекты взрыва и теплового излучения. Представленный материал предназначен для дополнения материала по клиническим аспектам взрывных и термических повреждений, описанных в главе 6.Основные научные аспекты лучевого поражения будут рассмотрены в главе 5.

РАЗДЕЛ II — ВЗРЫВ

402. Общие.

а. Основные физические эффекты взрывной волны описаны в главе 3 вместе с тем, как волна формируется. Существует два основных типа взрывных сил, которые возникают одновременно в взрывной волне ядерного взрыва. К ним относятся: силы избыточного давления прямой взрывной волны, измеренные в атмосферах избыточного давления; и силы сопротивления непрямого порыва ветра, которые лучше всего измеряются с точки зрения скорости ветра, который их вызывает.Наиболее важные последствия взрыва, если речь идет о пострадавших, требующих медицинской помощи, будут вызваны силами сопротивления порыва ветра. Эффекты прямого избыточного давления не распространяются так далеко от точки детонации и часто маскируются эффектами силы сопротивления, а также тепловыми эффектами.

г. Однако эффекты прямого взрыва могут в значительной степени способствовать немедленной смерти и ранениям, полученным вблизи точки взрыва, и, следовательно, представляют собой серьезную общую потерю, вызывающую последствия в большой области летального ущерба, связанного с данным ядерным взрывом.Персонал укреплений или тяжелых транспортных средств, таких как танки, которые защищены от радиации, теплового воздействия и воздействия ветра, может подвергаться сложным схемам прямого избыточного давления, поскольку взрывные волны могут проникать в такие конструкции и отражаться и усиливаться внутри них.

403. Прямое повреждение от взрыва.

а. Когда взрывная волна падает на цель, характер и вероятность повреждения будут зависеть от ряда переменных характеристик взрывной волны и цели.К важным параметрам взрывной волны относятся: скорость роста давления на фронте взрывной волны, величина пикового избыточного давления и продолжительность взрывной волны. К таким параметрам относятся: размер, масса, плотность, устойчивость к деформации и т. Д. Если целью является человек, то важными становятся дополнительные факторы, такие как возраст, физическое состояние и наличие болезни или других травм.

г. Когда взрывная волна воздействует непосредственно на упругую цель, такую ​​как тело человека, быстрое сжатие и декомпрессия приводят к передаче волн давления через ткани.Эти волны могут быть довольно сильными и приведут к повреждению, прежде всего, на стыках между тканями разной плотности (кости и мышцы) или на границе между тканью и воздушным пространством. Ткань легких и желудочно-кишечный тракт, оба из которых содержат воздух, особенно подвержены травмам. В результате разрушения тканей могут привести к сильному кровотечению или воздушной эмболии, что может быть быстро смертельным. Перфорация барабанной перепонки — обычное дело, но незначительное повреждение от взрыва.

г.Диапазон избыточного давления, связанного со смертельным исходом, может быть весьма различным. Было подсчитано, что такое низкое избыточное давление, как 193 кПа (1,9 атм), может быть смертельным, но что выживаемость возможна при таком высоком избыточном давлении, как 262 кПа (2,5 атм). Атипичный диапазон вероятности летального исхода при изменении избыточного давления кратко представлен в таблице 4-I. Это приблизительные оценки, основанные на выбранных экспериментальных данных, и между этими цифрами и таблицами, основанными на других экспериментальных работах, будут некоторые различия.Кроме того, эти цифры относятся только к неусиленным, неотраженным взрывным волнам. Когда взрывные волны осложняются усилением и отражением, оценка или измерение избыточного давления, связанного с конкретными травмами, становится довольно сложной. Данные таблицы 4-I показывают, что человеческое тело в высшей степени устойчиво к статическому избыточному давлению, особенно по сравнению с жесткими конструкциями, такими как здания. Разрушение панели из неармированного шлакоблока, например, произойдет на 10.1-20,2 кПа (0,1-0,2 атм).

г. Избыточное давление, значительно меньшее, чем указано в Таблице 4-I, вызовет несмертельные травмы. Повреждение легких и разрыв барабанной перепонки — два полезных биомедицинских параметра, которые можно использовать в качестве примеров, поскольку один является относительно серьезным повреждением, обычно требующим госпитализации, даже если он не летальным, а другой — незначительным повреждением, часто не требующим лечения.

(1) Пороговое значение избыточного давления, которое, по оценкам, вызывает повреждение легких, составляет около 68.9 кПа для простой неармированной, неотраженной взрывной волны. Это значение будет значительно варьироваться в зависимости от условий воздействия.

(2) Пороговое значение разрыва барабанной перепонки, вероятно, составляет около 22 кПа (0,2 атм), а избыточное давление, связанное с 50% вероятностью разрыва барабанной перепонки, колеблется от 90 до 130 кПа (от 0,9 до 1,2 атм).

e. Из этого можно видеть, что пострадавшие, нуждающиеся в медицинской помощи в результате воздействия прямой взрывной волны, теоретически могут быть вызваны избыточным давлением более 70 кПа.Однако травмы от прямого взрыва не возникнут сами по себе; и в целом, другие эффекты, такие как косвенные повреждения от взрыва и термические повреждения, настолько серьезны в диапазонах, связанных с этими избыточными давлениями, что пациенты с повреждениями от прямого взрыва будут составлять очень небольшую часть нагрузки пациента.

404. Силы сопротивления непрямого порыва ветра.

а. Blast Winds. Силы сопротивления порывающего ветра пропорциональны скоростям и продолжительности этих ветров, которые, в свою очередь, изменяются в зависимости от расстояния от точки взрыва, мощности оружия и высоты взрыва.Эти ветры относительно непродолжительны, но чрезвычайно сильны. Они могут быть намного быстрее самых сильных ураганных ветров и могут достигать нескольких сотен километров в час. Это может привести к серьезным травмам либо из-за ракет, либо из-за физического столкновения человеческих тел с объектами и конструкциями в окружающей среде.

г. Вероятность косвенного повреждения от взрыва. Расстояние от точки взрыва, на котором могут возникнуть серьезные косвенные травмы, значительно больше, чем при столь же серьезных травмах от прямого взрыва.Трудно указать точные диапазоны, в которых эти косвенные повреждения могут произойти из-за заметного влияния изменений в окружающей среде. Однако диапазон, в котором пиковое избыточное давление составляет около 20,3 кПа (0,2 атм), является разумным эталонным расстоянием, на котором высока вероятность серьезного косвенного повреждения. Травмы могут возникать на больших расстояниях, а ранения будут возникать на больших расстояниях, но не постоянно.

405. Ракетное ранение.

Вероятность поражения ракетой зависит от ряда факторов.

а. Количество ракет. Количество ракет, которые могут быть произведены порывами ветра, в некоторой степени зависит от окружающей среды. Определенная местность, такая как пустыня, особенно восприимчива к ракетообразующему воздействию ветра. Тем не менее, силы сопротивления порывающего ветра, создаваемого ядерными взрывами, настолько велики, что почти любая форма растительности или конструкции будет разрушена или фрагментирована на различные ракеты. В результате большое количество и большое разнообразие ракет будут генерироваться практически в любой среде.Одиночные ракетные ранения будут редкими, а множественные различные ракетные ранения будут обычным явлением. В результате общая тяжесть и значимость ракетных повреждений значительно возрастают. В таблице 4-II указаны диапазоны, до которых можно ожидать значительных ракетных повреждений.

г. Кинетическая энергия и форма ракет. Здесь задействовано несколько отдельных факторов, но подробное обсуждение сложной баллистики ракет выходит за рамки этого руководства.Главный фактор ускорения ракет зависит от скорости ветра, а также от размера и веса ракет. Скорость ветра максимальная, поскольку нельзя заставить объекты двигаться быстрее, чем сам ветер. Следовательно, все эти ракеты будут иметь низкую скорость. Ни один из них не будет высокоскоростным, как при стрельбе из стрелкового оружия. Вес или масса объекта и продолжительность ветров определяют, будет ли этот объект ускорен максимально. Легкие объекты будут быстро ускоряться до максимально возможной скорости, а тяжелые — нет.Скорость важна, потому что вероятность проникающего ранения увеличивается с увеличением скорости, особенно для небольших острых ракет, таких как осколки стекла. В таблице 4-III приведены типичные экспериментальные данные для вероятности проникновения, связанные с размером и скоростью осколков стекла разного веса. В таблице также указана кинетическая энергия, связанная с каждым весом и скоростью. Энергия меняется на противоположную, и можно видеть, что более тяжелые объекты требуют более высоких кинетических энергий для проникновения, по крайней мере, в этой конкретной экспериментальной системе.Тяжелые тупые снаряды не проникают, но могут привести к серьезным травмам, особенно к переломам. Например, скорость около 4,6 м / сек — это пороговая скорость перелома черепа для ракеты массой 4,5 кг.

406. Размозжение и трансляционные травмы

Силы сопротивления порыва ветра достаточно сильны, чтобы сместить даже большие объекты, такие как автомобили, или вызвать обрушение крупных конструкций, таких как здания. Это может привести к очень серьезным травмам.Сами люди могут стать ракетой и перемещаться на переменное расстояние и с переменной скоростью в зависимости от интенсивности сил сопротивления и природы окружающей среды. Полученные в результате травмы называются трансляционными травмами. Вероятность и серьезность травмы зависят от скорости человеческого тела во время удара. Если принять репрезентативное расстояние смещения 3,0 метра, можно рассчитать скорости удара, которые будут связаны с различными степенями травмы.Они показаны в Таблице 4-IV. В таблице указаны конечные скорости или скорости удара, связанные со значительными, но несмертельными тупыми травмами. Он также показывает те скорости, которые связаны с вероятностью летального исхода. Скорости в Таблице 4-IV могут быть приравнены к урожайности, и диапазоны, в которых такие скорости могут быть найдены, могут быть вычислены. Они приведены в Таблице 4-V.

РАЗДЕЛ III — ТЕПЛОВЫЕ ТРАВМЫ

407. Механизм поражения.

Тепловое излучение, испускаемое ядерным взрывом, вызывает ожоги двумя способами: прямым поглощением тепловой энергии через открытые поверхности (мгновенные ожоги) или косвенным воздействием пожаров, возникших в окружающей среде (пламенные ожоги).Относительная важность этих двух процессов будет зависеть от природы окружающей среды. Если взрыв ядерного оружия происходит в легковоспламеняющейся среде, непрямые ожоги пламенем могут быть больше, чем все другие виды травм.

408. Тепловые эффекты.

а. Тепловое излучение распространяется от огненного шара по прямой линии, и количество энергии, доступное для воздействия на заданную область цели, быстро уменьшается с расстоянием. Тепловой поток в ваттах на квадратный сантиметр уменьшается примерно пропорционально квадрату расстояния от точки детонации.Это ослабление с расстоянием несколько меняется в зависимости от окружающей среды и погоды, поскольку тепловое излучение легко отражается. Однако ослабляющий эффект даже сильной облачности на удивление невелик. Поскольку тепловое излучение распространяется по прямым линиям, объекты между огненным шаром и любыми целями будут прикрывать и защищать их.

г. Вблизи огненного шара тепловая мощность будет настолько велика, что все объекты будут сожжены. Мгновенная летальность, очевидно, будет 100% в пределах этого диапазона и в некоторой степени за его пределами.Фактический диапазон, в котором общая летальность составит 100%, будет зависеть от урожайности, места взрыва, погоды, окружающей среды и того, как скоро сожженные смогут получить медицинскую помощь. Смертность среди получивших серьезные ожоги намного выше без раннего реанимационного лечения.

409. Тепловая энергия и ожоги открытых участков кожи.

Два фактора определяют степень ожоговой травмы в данной ситуации. Количество тепловой энергии на квадратный сантиметр и длительность теплового импульса.Доза теплового излучения на открытую кожу, необходимая для возникновения ожога второй степени, будет варьироваться от менее 16,7 джоулей / см 2 до более 29,3 джоулей / см 2 в зависимости от мощности оружия (таблица 4-VI). Большая доза требуется для оружия с большей мощностью из-за характера импульса. Мегатонное оружие имеет гораздо более длинные тепловые импульсы с гораздо более постепенным увеличением. У кожи есть время, чтобы рассеять часть тепловой энергии; и, следовательно, требуется больше, чтобы вызвать травму определенной степени.Однако необходимо понимать, что такая же степень поражения от мегатонного оружия наблюдается на гораздо большей дальности и на гораздо большей площади, чем в случае с килотонным оружием. Разница в дозах, необходимая для получения данного ожогового повреждения, не является существенным фактором по сравнению с увеличением общей вероятности травмы, связанной с увеличением урожайности.

410. Вспышка горит под одеждой.

Хотя большинство прогнозов термических травм относятся к незащищенным участкам кожи, важно помнить о защите от ожогов, которую можно обеспечить с помощью одежды.Однако эта защита не абсолютна. По запросу

.

FM 8-9 Часть I / Глава 2 Обычное и ядерное оружие


FM 8-9 Часть I / Глава 2 Обычное и ядерное оружие — Производство энергии и атомная физика

ГЛАВА 2

ОБЫЧНОЕ И ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ — ПРОИЗВОДСТВО ЭНЕРГИИ И АТОМНАЯ ФИЗИКА

РАЗДЕЛ I — ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

201. Введение.

В качестве первого шага к пониманию медицинских последствий ядерной войны важно понять, чем ядерное оружие отличается от обычного фугасного оружия.Соответственно, в этой главе будет проведено сравнение механизмов производства энергии при обычных и ядерных взрывах. Кроме того, для понимания этих различий представлены определенные принципы атомной структуры и физики.

РАЗДЕЛ II — МЕХАНИЗМЫ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ

202. Определение взрыва.

Взрыв можно описать как внезапное высвобождение большого количества энергии в ограниченном пространстве при преобразовании задействованной системы в более стабильную.Основные законы термодинамики, относящиеся к сохранению энергии, требуют, чтобы энергия высвобождалась при преобразовании системы в другую с большей стабильностью, то есть в систему, содержащую меньше энергии.

203. Обычный химический взрыв.

а. Считается, что молекулы обычных химических взрывчатых веществ находятся в высокоэнергетическом или нестабильном состоянии. Когда такую ​​систему заставляют реагировать, образуются более стабильные продукты и выделяется энергия. В случае обычного взрывчатого вещества, такого как тринитротулуол (ТНТ), энергия получается в результате внезапной бурной химической реакции, изменяющей различные связи между молекулами химических соединений взрывчатого вещества, т.е.е.,

2 молекулы TNT + тепло = продукты реакции + энергия

31,3 X 10 -19 джоулей (7,5 X 10 -19 кал (нетто)).

Количество энергии, выделяющейся в такой реакции, прямо пропорционально разнице между полной энергией связи, содержащейся в исходной, нестабильной системе, и той, которая содержится в конечной, более стабильной системе. Это чистое высвобождение энергии называется теплотой взрыва.

г. Как и во всех химических реакциях, масса и энергия сохраняются отдельно; я.е. наилучшими доступными методами измерения общая масса и полная энергия, включая теплоту взрыва, оказываются точно такими же, соответственно, до и после взрыва.

204. Ядерные взрывы.

Энергия, выделяющаяся при ядерном взрыве, не образуется в результате химических реакций. Скорее, он возникает в результате так называемой ядерной реакции, деления и синтеза, в которых фундаментальные изменения происходят в составе ядер реагирующего материала, а не в электронных оболочках, как в случае химических реакций.В этих ядерных реакциях масса фактически превращается в энергию, и количество произведенной энергии на много порядков больше, чем количество, получаемое в результате химических реакций. Чтобы полностью понять природу этих реакций, сначала необходимо понять некоторые основные концепции, относящиеся к структуре атома и ядерным реакциям.

205. Элементы и атомная структура.

а. Элементы. Все вещества состоят из одного или нескольких из более чем 100 различных видов основных материалов, известных как элементы.Есть 92 встречающихся в природе и по крайней мере 11 искусственно созданных элементов, от простейшего и легчайшего природного элемента водорода до самого тяжелого искусственного элемента лоуренсия.

г. Атомная структура. Простейшая структурная единица любого элемента, которая может существовать, сохраняя при этом химические и физические характеристики элемента, называется атомом. Атом состоит из центрального ядра, содержащего большую часть его массы, и электронов, вращающихся в оболочках вокруг ядра (рис. 2-I).Ядро состоит из ряда элементарных частиц, наиболее важными из которых являются протоны и нейтроны.

(1) Протон — это частица, имеющая положительный заряд, равный по величине и противоположный по знаку заряду электрона. Масса протона примерно в 1845 раз больше массы электрона.

(2) Нейтрон — это незаряженная частица, имеющая массу немного больше массы протона, приблизительно равную сумме масс протона и электрона.

(3) Электроны — это отрицательно заряженные частицы. Они вращаются вокруг ядра на дискретных уровнях энергии, называемых электронными оболочками.

г. Электрический заряд. Атомы электрически нейтральны, когда количество отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядра, равно количеству положительно заряженных протонов внутри ядра. Когда количество электронов больше или меньше количества протонов в ядре, атомы не являются электрически нейтральными и несут суммарный отрицательный или положительный заряд.Затем их называют ионами, и они химически реактивны, стремясь объединяться с другими ионами противоположного общего заряда. Когда атомы объединяются в молекулы, они могут обмениваться электронами для достижения стабильности структуры электронной оболочки (рис. 2-II).

206. Изотопы.

а. Атомы разных элементов имеют разное количество протонов в своих ядрах. Термин атомный номер описывает количество протонов в ядре. Хотя все ядра данного элемента будут иметь одинаковый атомный номер, они могут иметь разные атомные массы, потому что они могут содержать разное количество нейтронов.Как правило, это не влияет на химические свойства различных атомов, поскольку количество протонов не изменяется, но оказывает глубокое влияние на ядерную стабильность различных атомов. Общее количество протонов и нейтронов в атомном ядре называется атомным массовым числом. Атомные разновидности, которые имеют одинаковые атомные номера, но разные атомные массовые числа, называются изотопами (рис. 2-III).

г. Стабильные изотопы элементов имеют очень определенное соотношение нейтронов к протонам в своих ядрах.По мере увеличения атомных массовых чисел отношение нейтронов к протонам увеличивается согласно определенной схеме (рис. 2-IV). Если изотопы отличаются от этого образца, они относительно нестабильны.

207. Атомная единица массы.

а. Обычные единицы массы, такие как граммы, слишком велики, чтобы удобно описать массу атомного ядра или любой из его составных частей. Для решения этой проблемы была определена новая единица: единица атомной массы (а.е.м.). Атомная единица массы — это относительная единица, определяемая произвольно путем присвоения массы 12 а.е.м. нейтральному атому углерода-12, распространенному изотопу углерода.Одна атомная единица массы равна 1,66 X 10 -24 граммов. Используя это значение, было определено, что массы элементарных частиц атома составляют:

(1) Масса протона: 1,00727 а.е.м.

(2) Масса нейтрона: 1,00867 а.е.м.

(3) Масса электрона: 0,00055 а.е.м.

г. По логике вещей, должно быть возможно, зная количество частиц, составляющих конкретный атом, вычислить массу этого атома. Однако эксперименты показали, что общая масса атома меньше суммы масс его электронов, протонов и нейтронов.Например, измеренная масса атома изотопа фтора-19 составляет 18,99840 а.е.м., а сумма масс, рассчитанная для отдельных частиц этого атома, составляет 19,15708 а.е.м. Разница в 0,15868 а.е.м. между измеренной и рассчитанной массой атома фтора-19 определяется как дефект массы (рис. 2-V).

г. Тщательные эксперименты и исследования показали, что, хотя дефект массы и существует, закон сохранения массы не нарушен. Когда основные частицы объединяются в атом, определенное количество массы теряется в результате преобразования в энергию в соответствии с уравнением Эйнштейна E = mc 2 , где E — энергия, m — масса, а c — скорость света в вакууме.Преобразованная энергия считается энергией связи, то есть энергией, необходимой для удержания ядра вместе.

208. Символы и обозначения.

а. Стандартная форма записи используется для идентификации отдельных изотопов данного элемента. Стандартное обозначение имеет следующий вид:

, где X = химический символ элемента, Z = атомный номер и A = атомное массовое число.

г. Пример стандартной записи:

г. Ссылка на таблицу нуклидов покажет, что элемент с атомным номером 92 — это уран, химический символ которого — U.Атомное массовое число 235 идентифицирует изотоп урана, имеющий 92 протона и 143 нейтрона (235 — 92 = 143) в своем ядре. Таким образом, изотоп, обозначенный в примере обозначения, является естественным, легко делящимся изотопом урана, используемым в ядерном оружии. Атомный номер часто опускают, и такой изотоп может быть представлен только его массовым числом и химическим символом, то есть 235 U.

209. Деление.

а. Деление — это ядерный процесс, при котором более тяжелое нестабильное ядро ​​делится или распадается на два или более легких ядра с выделением значительного количества энергии.Материалы, используемые для производства ядерных взрывов путем деления, — это те изотопы урана или плутония, которые наиболее легко подвергаются делению. Это 235 U и 239 Pu. Когда, как показано на рис. 2-VI, свободный нейтрон соответствующей энергии захватывается ядром делящегося атома, полученное нестабильное ядро ​​«расщепляется» с образованием двух или более продуктов деления (атомов различных элементов, образованных из протонов, нейтронов и электронов, изначально составлявших ядро ​​перед его делением), два или три свободных нейтрона и огромное количество энергии.

г. С точки зрения непрерывного производства энергии наиболее важным моментом в процессе деления является испускание свободных нейтронов, которые, в свою очередь, могут вызывать другие события деления, которые, в свою очередь, производят еще одно поколение свободных нейтронов. Каждое поколение нейтронов, образующихся при делении, может вызвать большое количество делений; и поэтому в течение нескольких поколений общее количество произведенных делений может быть огромным.

г. Хотя в принципе один нейтрон может инициировать цепную реакцию ядерных делений, которая в конечном итоге может привести к расщеплению каждого делящегося атома с заданной массой, не все нейтроны производят больше делений.Часть нейтронов может вылететь из расщепляющейся массы. Другие могут быть удалены реакциями неделения. Чтобы инициировать цепную реакцию, поддерживать эту реакцию в течение периода, достаточно длительного, чтобы допустить накопление взрывной энергии, и ограничивать высвобождаемую энергию как можно дольше, чтобы максимизировать взрывной эффект оружия, требуется выполнение ряда особых условий.

210. Критическая масса.

Первое предварительное условие, которое должно быть выполнено при создании ядерного взрыва деления, состоит в том, что должно присутствовать достаточно материала и в правильной конфигурации, чтобы последовательные поколения нейтронов могли вызвать равное или увеличенное количество делений.Количество, способное поддерживать непрерывную или цепную реакцию, называется критической массой.

а. Хотя события деления выделяют более чем в 2 миллиона раз больше энергии за одно событие, чем химические реакции, все же должно происходить огромное количество делений, чтобы привести к высвобождению значительного количества энергии. Чтобы удовлетворить это требование, необходимо собрать массу расщепляющегося материала, имеющего определенные характеристики. В зависимости от размера и других факторов, которые необходимо обсудить, данная масса расщепляющегося материала может поддерживать один из трех типов цепных реакций:

(1) Докритическая цепная реакция. Реакция, в которой количество нейтронов уменьшается в последующих поколениях и не продолжается.

(2) Критическая цепная реакция. Реакция, в которой количество нейтронов остается постоянным в последующих поколениях.

(3) Сверхкритическая цепная реакция. Реакция, в которой количество нейтронов увеличивается в последующих поколениях.

г. Чтобы вызвать ядерный взрыв, оружие должно содержать количество урана или плутония, превышающее массу, необходимую для поддержания критической цепной реакции, т.е.е. требуется сверхкритическая масса делящегося материала. Чтобы сделать массу делящегося материала сверхкритической, можно использовать несколько методов.

(1) Активный материал можно очистить для удаления нежелательных химических примесей, которые в противном случае могли бы поглощать нейтроны.

(2) Делящийся материал может быть обогащен, то есть количество 235 U по сравнению с 238 U может быть увеличено.

(3) Материалу можно придать наиболее эффективную форму.Сферическая форма может использоваться для обеспечения наибольшего объема с наименьшей площадью поверхности, тем самым снижая вероятность потери нейтронов.

(4) Замедлители могут использоваться для замедления нейтронов деления, увеличивая вероятность их образования деления.

(5) Наконец, нейтроны, вышедшие из активного материала, могут быть отражены обратно при использовании подходящих материалов в качестве отражателей. Отражатели, используемые в качестве тамперов, также могут физически задерживать расширение взрывающегося материала, позволяя произойти большему делению, что приводит к увеличению энергии взрыва.

г. Из-за паразитных нейтронов, образующихся в окружающей среде в результате спонтанного деления, нейтронов, присутствующих в атмосфере в результате взаимодействия космических лучей, а также нейтронов, генерируемых различными способами, критическая или сверхкритическая масса может расплавиться или, возможно, взорваться. Следовательно, необходимо, чтобы ядерное оружие до взрыва не содержало части расщепляющегося материала размером с критическую массу. Во время взрыва необходимо использовать какой-то метод, чтобы сделать массу сверхкритической, изменив ее конфигурацию.Были разработаны два общих метода быстрого преобразования подкритической массы в сверхкритическую.

(1) В первом случае два куска расщепляющегося материала, каждый с массой меньше критической, очень быстро сближаются, образуя один сверхкритический. Этот узел пушечного типа может быть получен в трубчатом устройстве, в котором бризантное взрывчатое вещество используется для вдувания одного подкритического фрагмента расщепляющегося материала с одного конца трубы в другой подкритический фрагмент, удерживаемый на противоположном конце трубы (рис. 2-VII. ).

(2) Во втором методе сборки, или методе сборки имплозионного типа (см. Рис. 2-VIII), докритическая масса 235 U или 239 PU сжимается для получения массы, способной поддерживать сверхкритическую цепную реакцию. Это сжатие достигается за счет детонации специально разработанных взрывчатых веществ, окружающих подкритическую сферу из расщепляющегося материала. Когда высокий e

.

4 Эффективность ядерного оружия против твердых и глубоко скрытых целей | Действие ядерной бомбы и другого оружия

качество интеллекта, который существует или будет существовать. Комитет также не обсуждает, насколько хороши должны быть разведывательные данные, чтобы обеспечить эффективное оперативное использование оружия.

Обсуждения и расчеты, представленные в этом отчете, предполагают знание местоположения, цели, размера, функции, внутреннего устройства и других важных характеристик цели на момент атаки.Это предположение об идеальной и своевременной разведке вряд ли применимо к подавляющему большинству представляющих интерес целей.

Важным для поиска, идентификации и характеристики цели является то, что, помимо сокрытия, злоумышленники широко используют методы обмана, чтобы усложнить ситуацию. Все представленные расчеты следует рассматривать с учетом этих неопределенностей разведки.

Выживание системы вооружения и прибытие к цели

В дополнение к пассивной защите цели, как правило, защищаются особо ценные сайты.Таким образом, важен способ доставки оружия. Например, защита от оружия, которое доставляется по воздуху, довольно широко распространена, тогда как защита от баллистических ракет практически отсутствует. В этом отчете не исследуется эффективность способов доставки или защиты от них.

Проникновение и детонация оружия

Необходимо учитывать вероятность того, что оружие с подземным проникновением (EPW) выдержит проникновение в грунт, проникнет на желаемую глубину и затем успешно взорвется.По сравнению с оружием поверхностного (контактного) разрыва, EPW испытывает более жесткие условия воздействия. Эти факторы обсуждаются в главе 3.

В последующем обсуждении воздействия оружия на глубине комитет предполагает, что ядерный прорыв земли успешно достигает цели, проникает через любую надземную прикрывающую структуру и возможные защитные сооружения и выходит на поверхность на глубину, достаточную для передачи большей части его энергии. на землю, все с вероятностью 1.0. Комитет не изучал вероятность любого из этих событий.

Энергетическая связь воздействия ядерного оружия на землю

Энергия, передаваемая ядерным оружием на землю, выражается как часть общей мощности оружия, преобразованная в кинетическую энергию движущегося вниз твердого или неиспарившегося наземного материала. Количество энергии, передаваемой на землю, сильно зависит от фактической высоты взрыва (HOB) или глубины взрыва (DOB) оружия, а также от деталей ядерной конструкции (т.е.е., отношение выхода к массе, доли деления и относительные эффективности взаимодействия компонентов источника). Геологические свойства также играют роль.

Руководство по эффектам-1: Возможности ядерного оружия 1 Агентства по уменьшению оборонной угрозы (DTRA) (бывшее Агентство по оборонной ядерной безопасности) определяет эквивалентный коэффициент выхода как для полной связанной энергии, так и для энергии, связанной с земной ударной волной, как функция HOB / DOB (подробности см. в Приложении C к настоящему отчету). На рисунке 4.1 показаны эквивалентные коэффициенты текучести, нормированные на разрыв контакта с использованием рекомендованного DTRA масштабированного значения HOB, равного 0.05 т / к 1/3 . Обратите внимание, что связанная энергия не определена для масштабированной HOB более -0,05 м / кт л / 3 или масштабированной DOB более 0,05 м / кт 1/3 из-за неточностей в расчетах для этой приповерхностной области. , Связанная с землей и ударом энергия 2 включает наземную ударную волну от земли.

,Модель

уникальным образом сочетает сейсмические данные с моделями потока радионуклидных флюидов — ScienceDaily

Ученые Лос-Аламосской национальной лаборатории разработали новый, более тщательный метод обнаружения подземных ядерных взрывов (ПЯВ) путем соединения двух фундаментальных элементов — сейсмических моделей с газом. -поточные модели — для создания более полной картины того, как вещества взрыва (радионуклидные газы) просачиваются на поверхность.

Их результаты будут опубликованы в сегодняшнем выпуске журнала Nature’s Scientific Reports в статье под названием «Транспортировка радионуклидного газа через сети трещин, вызванных ядерным взрывом.«

«Это исследование является новым, потому что оно представляет собой комплексный научный подход», — сказал Дейл Андерсон, руководитель проекта и соавтор статьи. «Наше месторождение никогда не объединяло сейсмологию и сейсмические процессы, которые создают пути трещин, с нашими экспертами по реабилитации ядерных отходов, которые знают, как радионуклиды проникают в породу. Вы не сможете осуществить просачивание газа, если не разбираетесь в трубах и размере трубы, идущие к поверхности Земли. Решение этой проблемы не могло бы быть продвинуто без значительной интеграции этих двух наук.«

Подземные испытания ядерного оружия производят радионуклидные газы, которые могут просачиваться на поверхность, на что влияет множество факторов. К ним относятся трещины в горной породе, вызванные ударными волнами взрыва, которые создают пути для выхода газа, а также эффект изменений атмосферного давления, влияющих на движение газов.

Атмосферная закачка газа через взрывоопасную породу исследуется с использованием новой, последовательно связанной гидродинамической модели повреждения породы / переноса газа.Предыдущие модели использовали упрощенный подход, моделируя движение газа, но не связывая это с моделями трещин взрыва породы, через которые выходят газы: сейсмология и повреждения. Существуют серьезные различия между прогнозами с использованием реалистичной сети трещин и предшествующими результатами, не связанными с моделями. Например, упрощенные модели трещин давали некоторую прогнозирующую информацию о движении газа, но они не давали информации, зависящей от направления, то есть о том, двигался ли газ горизонтально или вверх через породу.Таким образом, новые расчеты могут дать лучшее представление о том, сколько газа может мигрировать по горизонтали от места подземных взрывов, используя информацию об атмосферных условиях (например, о барометрическом давлении, которое создает вакуум) и сезонных колебаниях в различных регионах.

В ходе исследования этой группы было изучено влияние сети трещин на просачивание (от нескольких недель до месяцев) радионуклидных газов, которые мигрируют через сети трещин, усиленных взрывом.Моделирование проводилось для одно килотоннных УНЭ в граните и туфе на глубинах залегания 125, 250 и 390 метров. Повреждение горных пород моделировалось в двухмерной осесимметричной модели с использованием гидрокода CASH (CAmpell-SHashkov), компьютерного кода для моделирования распространения ударной волны. Барометрические данные, имеющие большое значение для точности моделей и моделирования, были отобраны из различных климатических условий Колорадо, Аляски и Гавайев в разные сезоны и смоделированы с помощью FEHM (кода тепло- и массообмена методом конечных элементов), разработанного в LANL.В отличие от общей математической модели, это исследование включало в себя первопринципные сейсмологические, химические и экспериментальные данные для улучшения модели ансамбля.

Прогнозирование времени прохождения, окна возможностей для обнаружения и концентрации радионуклидных газов от UNE имеет большое значение для мониторинга взрывов.

В дополнение к мониторингу ядерных взрывов, объединенная модель этой группы может быть применена к другим геофизическим системам, которые создают трещины с последующим течением, например, гидроразрыв для ископаемого топлива, закачка сточных вод, взрывы шахт и зоны повреждения горных пород вокруг выработок.Результаты транспортировки газа имеют отношение к другим приложениям, таким как миграция радона и метана, извлечение паров почвы для очистки загрязненных участков и миграция свалочного газа.

В состав исследовательской группы Лос-Аламоса входят руководитель группы Андерсон, Филип Штауффер, Крис Брэдли, Эрл Найт, Эстебан Ружье и первый автор Эми Джордан (сейчас в Neptune and Company в Лос-Аламосе). Руководитель группы по вычислительным наукам о Земле в Лос-Аламосе Карл Гейбл поддержал использование группой неструктурированных конечно-элементных сеток Los Alamos Grid Toolbox (LaGriT) для разработки моделирования.Это исследование профинансировало Агентство США по уменьшению оборонной угрозы (DTRA).

История Источник:

Материалы предоставлены DOE / Лос-Аламосской национальной лабораторией . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о