2015-08-13
944
Ядерное оружие включает различные ядерные боеприпасы (боевые части ракет, авиационные бомбы, артиллерийские снаряды, мины) и средства их доставки. Устройство ядерного боеприпаса показано на рис.
При взрыве ядерного боеприпаса за миллионные доли секунды выделяется колоссальное количество энергии, под действием которой в зоне реакции температура повышается до нескольких миллионов градусов, а давление достигает несколько миллиардов атмосфер.
За счет этого образуется мощная ударная волна и световое излучение. При ядерных превращениях образуется поток нейтронов и гамма- лучей, которые называются проникающей радиацией. Образовавшееся облако взрыва содержит осколки деления ядерного, вещества. По пути движения облака эти осколки выпадают, что приводит к радиоактивному заражению местности. Под действием ионизирующих излучений в воздухе образуются электрические заряды. Они формируют мощный электромагнитный импульс (ЭМИ).
Таким образом, при ядерном взрыве формируются следующие поражающие факторы (Схема 10.4.1.):
|
|
|
По виду ядерный взрыв может быть: космический, высотный, наземный и воздушный, подземный или подводный.
Схема 10.4.1.
Классификация поражающих факторов ядерного взрыва
| Электромагнитный импульс |
| Поражающие факторы ядерного взрыва |
| Воздушная ударная волна |
| Радиоактивное заражение |
| Световое излучение |
| Проникающая радиация |
Распределение энергии взрыва по поражающим факторам приведено в таблице 10.4.1. а их основные характеристики рассматриваются ниже.
Таблица 10.4.1.
Распределение энергий по поражающим факторам атомного взрыва
| Поражающие факторы | Ядерный боеприпас, % | Нейтронный боеприпас, % |
| Ударная волна | ||
| Световое излучение | ||
| Проникающая радиация | ||
| Радиоактивное заражение | ||
| ЭМИ | доли % | доли % |
Воздушная ударная волна - это область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью.
Источником возникновения воздушной волны является высокое давление в области взрыва (миллиарды атмосфер) и температура, достигающая миллионов градусов.
Раскаленные газы, стремясь расшириться, сильно сжимают и нагревают окружающие слои воздуха, в результате чего от центра взрыва распространяется волна сжатия или ударная волна. Вблизи центра взрыва скорость распространения воздушной ударной волны в несколько раз превышает скорость звука в воздухе. С увеличением расстояния от центра взрыва скорость снижается и ударная волна трансформируется в звуковую волну.
Наибольшее давление в сжатой области наблюдается на передней ее кромке, которая называется фронтом воздушной ударной волны.
|
|
|
Характер изменения давления во фронте ударной волны при прохождении ее точки пространства показан на Рис. 10.4.2.
Р
Фаза сжатия
∆Р ф
Р 0 Фаза разрежения
t
Рис. 10.4.2. Изменение давления в точке пространства при прохождении через нее воздушной ударной волны
Основными параметрами ударной волны являются:
-избыточное давление во фронте ударной волны
Δ РФ = РФ - Ро ,
где РФ - максимальное давление во фронте ударной волны;
Ро - атмосферное давление:
-скоростной напор воздуха Рск = (р·v2) / 2,
где р - плотность воздуха, кг/ м3 , v - скорость воздуха, м/c;
-время действия избыточного давления (длительность фазы сжатия) –τ+
Единицей измерения избыточного давления и скоростного напора в системе СИ является Па (Паскаль), внесистемной кгс/ см2.
Избыточное давление воздуха DРФ воспринимается человеком как всестороннее сжатие. При этом возможны повреждения внутренних органов, барабанных перепонок, разрушение кровеносных сосудов, мышечных тканей и др.
За счет метательного действия скоростного напора человек может быть отброшен на значительное расстояние и при ударе о преграду получить различные повреждения (сотрясение мозга, переломы и т.д.).
Поражения людей вызываются как непосредственным действием ударной волны, так и косвенным путем. Косвенные поражения заключаются в поражениях людей обломками зданий, летящими предметами и др.
В зависимости от избыточного давления травмы от действий ударной волны принято условно подразделять на:
Легкие DРФ=0,2 - 0,4 кгс/ см2 (20-40 кПа). Характеризуются временным нарушением слуха, легкими контузиями, вывихами, ушибами).
Средние DРФ=0,5 кгс/см2 (40-60 кПа); (проявляются в контузиях головного мозга, повреждении органов слуха, кровотечении из носа, ушей, вывихах конечностей);
Тяжелые DРФ=0,6-1,0 кгс/см2 (60-100 кПа). Характеризуются сильными контузиями всего организма, потерей сознания, переломами; возможны повреждения внутренних органов.
Крайне тяжелые и смертельные DРФ > 1 кгс/cм2 (>100 кПа). У людей отмечаются травмы внутренних органов, внутреннее кровотечение, сотрясение мозга, сильные переломы. Эти поражения часто приводят к смертельному исходу.
Особенностью воздействия ударной волны является ее способность затекать в негерметичные сооружения и наносить там поражения людям. Под действием ударной волны образуется очаг ядерного поражения.
Основной способ защиты от ударной волны - укрытие населения в убежищах, т.е. изоляция его от действия избыточного давления и скоростного напора.
Световое излучение – представляет собой поток лучистой энергии, включающий электромагнитное излучение оптического диапазона в инфракрасных, видимых и ультрафиолетовых областях спектра.
Источником светового излучения является светящаяся область ядерного взрыва, температура в котором соизмерима с температурой Солнца и примерно равна 8000 - 10000 о С. Когда температура снижается до 1700 о С, свечение прекращается.
Размеры и форма светящейся области зависят от мощности и вида взрыва. При воздушном взрыве – это шар, при наземном – полусфера.
В системе СИ световое излучение измеряется в Дж/м2, внесистемная единица измерения - кал/см2.
Световое излучение при ядерном взрыве длится несколько секунд, вызывает ожоги открытых и защищенных участков тела, поражение глаз, возгорание различных сооружений, материалов и имущества.
По тяжести поражения организма независимо от причин возникновения ожоги делятся на четыре степени (табл. 10.4.2.)
Поражение глаз проявляется в ослеплении от 2 до 5 минут днем, до 30 и более минут ночью, если человек смотрел в сторону взрыва.
Тяжесть поражения световым излучением зависит не только от степени ожога, но и от размеров обоженных участков кожи.
|
|
|
Защитой от светового излучения могут служить любые непрозрачные огнестойкие предметы. Полную защиту от него обеспечивают убежища.
Таблица 10.4.2. Характеристики ожога
| Степень ожога | Величина теплового потока кал/см2 | Степень поражения |
| I | 2-4 | Покраснение кожи |
| II | 4-10 | Образуются пузыри, заполненные прозрачной жидкостью |
| III | 10-15 | Омертвление кожи |
| IV | 15 и более | Омертвление более глубоких слоев ткани |
Степень поражающего действия светового излучения резко снижается при использовании средств индивидуальной защиты (защитная одежда, очки) и естественных укрытий.
Проникающая радиация - это гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны взрыва. Поток нейтронов образуется при делении ядер урана и наблюдается несколько долей секунды, пока длится взр ыв. Ядерные превращения сопровождаются излучением в окружающее пространство гамма- квантов электромагнитной энергии. Время действия проникающей радиации на наземные объекты составляет 15-20 с.
Радиус поражающего действия проникающей радиации при взрывах в атмосфере меньше, чем радиусы поражения от светового излучения и воздушной ударной волны.
Однако на больших высотах, в стратосфере и космосе – это основной фактор поражения.
Проникающая радиация может вызывать обратимые и необратимые изменения в материалах, элементах радиотехнической, оптической и другой аппаратуры за счет нарушения кристаллической решетки вещества, а также в результате различных физико-химических процессов под воздействием ионизирующих излучений.
Поражающее действие на людей характеризуется дозой излучения.
Степень тяжести лучевого поражения зависит от поглощенной дозы, а также от индивидуальных особенностей организма и его состояния в момент облучения и определяется эквивалентной дозой облучения, которая измеряется в зивертах или бэрах.
В зависимости от полученной дозы различают четыре степени лучевой болезни:
|
|
|
- лучевая болезнь первой степени: Н=100-200 бэр; скрытый период 2-3 недели, после этого появляются недомогание, общая слабость, головокружение, повышение температуры: после выздоравливания работоспособность сохраняется;
-лучевая болезнь второй степени: Н=200-400 бэр; в течение первых 2-3 суток наблюдается первичная реакция-тошнота, рвота; затем скрытый период около недели; после этого появляются головная боль, рвота, расстройство функций нервной системы и уменьшение в крови лейкоцитов до 50 %; при активном лечении выздоравливание наступает через 1-2 месяца; смертельные исходы 20 %;
-лучевая болезнь третьей степени: Н=400-600 бэр; скрытый период до нескольких часов; болезнь протекает интенсивно и тяжело; при усиленном лечении выздоравливание может наступить через 3-6 месяцев; в организме остаются необратимые изменения; без лечения- смертельный исход до 70 %;
-лучевая болезнь четвертой степени; Н=600 бэр и более; как правило, приводит к смертельному исходу.
Действие поражающих факторов в зависимости от мощности боеприпаса показано в таблице 10.4.3.
Таблица 10.4.3.
Действие поражающих факторов в зависимости от мощности боеприпаса
| № п/п | Поражающий фактор | Расстояние (в км) при мощности взрыва | ||||
| 10 кт | 100 кт | 500 кт | 1000 кт | 10 000 кт | ||
| 1. | Избыточное давление 35 кПа (разрушение большинства наземных сооружений) | 1,25, | 2,3 | 3,9 | 4,8 | 10,5 |
| 2. | Избыточное давление 50 кПа (полное разрушение сооружений) | 0,9 | 1,9 | 3,2 | 4,0 | 8,5 |
| 3. | Световой импульс 500 кдж/м2 | 1,0 | 2,1 | 7,2 | 8,0 | 20,5 |
| 4. | Доза облучения 1 Зв (100 бэр) | 1,6 | 2,1 | 2,5 | 3,0 | 4,2 |
| 5. | Доза облучения 5 Зв (500 бэр) | 1,3 | 1,8 | 2,0 | 2,4 | 3,4 |
Принцип защиты населения от проникающей радиации основан на ослаблении ее при прохождении через различные материалы.
Защитные качества материала характеризуются слоем половинного ослабления - это такая толщина слоя материала, при прохождении которого поток нейтронов или гамма- квантов ослабляются в два раза. Для некоторых материалов величина слоя половинного ослабления приведена в таблице 10.4.4.
Коэффициент ослабления защитного слоя определяется по формуле:
К = 2 hd, где h - толщина слоя материала, см; d - толщина слоя половинного ослабления, см.
Таблица 10.4.4.
