Величины слоев половинного ослабления некоторых материалов

Материал	Толщина слоя материала, см
нейтронное излучение	гамма-излучение
Вода	2,7	23,0
Полиэтилен	2,7	24,0
Броня	11,5	2,0
Свинец	12,0	2,0
Грунт	12,0	14,4
Бетон	12,0	10,0
Древесина	9,7	33,0
Кирпич	14,0	18,0
Железобетон	9,7	12,5
Сталь	12,0	3,5

Если защитная преграда состоит из нескольких слоев (бетон, полиэтилен, грунт и др.), то общий коэффициент ослабления равен произведению их коэффициентов ослабления,т.е. К=К₁^.К₂^. К₃^....... К_n.

Надежной защитой от проникающей радиации являются убежища и ПРУ.

Ослабить дозу облучения может любое здание и сооружение.

Проникающая радиация является одним из основных поражающих факторов нейтронного боеприпаса.

Радиоактивное заражение местности среди поражающих факторов ядерного взрыва занимает особое место по двум причинам: радиоактивные вещества разносятся на большие расстояния и действуют длительное время.

Источником радиоактивного заражения местности являются продукты деления ядерного горючего, радиоактивные изотопы, образующиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов – наведенная активность, а также не разделившаяся часть ядерного заряда.

Осколки деления ядерного вещества представляют собой смесь около 80 изотопов 35 элементов, образовавшихся при делении ядер урана. Они не стабильны и претерпевают бета-распад с излучением гамма квантов. С течением времени величина их активности падает.

Наведенная активность в грунте обусловлена образованием под действием нейтронов ряда радиоактивных изотопов, таких как алюминий-28, натрий-24, марганец-56.

Не разделившаяся часть ядерного заряда представляет собой альфа- активные изотопы плутония-239, урана-238, урана-235.

Поскольку при наземном взрыве в огненный шар вовлекается значительное количество грунта и других веществ, то при охлаждении эти частицы выпадают в виде радиоактивных осадков. По мере перемещения облака, по его следу происходит выпадение радиоактивных осадков, и, таким образом, на земле остается радиоактивный след. Плотность заражения в районе взрыва и по следу движения радиоактивного облака убывает по мере удаления от центра взрыва.

Форма следа может быть самой разнообразной, в зависимости от конкретных условий и реально может быть определена только после окончания выпадения радиоактивных частиц на землю

На равнинной местности при не меняющихся направлении и скорости ветра (Рисунок 10.4.3.) след имеет форму вытянутого эллипса.

Рис. 10.4.3. Схема радиоактивного заражения местности

при ядерном взрыве

Границы зон заражения (Рисунок 10.4.3.) принято характеризовать дозой гамма-излучения получаемой за время от момента образования облака до полного распада радиоактивного вещества, измеряемой в радах или мощностью дозы излучения (уровнем радиации) через час после взрыва (Р_о).

Уровни радиации на местности зависят от мощности взрыва, характера рельефа местности, растительности, метеоусловий и геологических условий.

Заражение территории, предметов, приземного слоя воздуха, воды и продуктов питания может быть первичным - при выпадении радиоактивных веществ из облака взрывы и вторичным - ветровые процессы, пожары, водообменные процессы и антропогенным путем.

Большая часть образовавшихся при ядерном взрыве радионуклидов имеют короткий период полураспада, поэтому спад мощности дозы излучения на зараженной территории происходит интенсивно и характеризуется зависимостью

Р(t)= Р_о ^. (t / t₀) ^{- 1,2}

За 7-кратный промежуток времени при ядерном взрыве мощность дозы излучения на зараженной местности уменьшается в 10 раз.

При таком спаде доза облучения за время от t_H до t _K c учетом

К_осл.может быть определена по приближенной формуле:

D=(P _ср^.Т) / К _осл.Или D = 5^.(Р _Н^.t _H- P _K^.t _K)/ K _осл.

Местность считается зараженной и требует применение средств защиты, если уровень радиации (мощность дозы излучения), измеренный на высоте 0,7-1 м от поверхности земли составляет 0,5 рад/ ч. и более.

Степень заражения территории, различных объектов характеризуется также количеством РВ, приходящихся на единицу площади, т.е. поверхностной плотностью (Ки/ м²).

Степень заражения воздуха, воды, продуктов питания определяется количеством (концентрацией) РВ в единице объема, измеряемой в Ки/ кг.

Например, 1 кюри радия-226, у которого период полураспада Т_0,5= 1590 лет, весит 1 г и занимает объем небольшой горошины.

Активностью в 1 кюри обладает 570 кг урана-235 с Т_0,5= 880 миллионов лет и 16 г плутония-239 с Т_0,5= 24 тысячи лет.

Радиационному воздействию на зараженной территории подвергаются люди, животные, растения, приборы и другие предметы. При этом внешнее облучение составляет порядка 90-95 %, внутреннее - порядка 10-5 %.

Надежной защитой при радиоактивном заражении территории являются защитные сооружения: убежища, ПРУ, перекрытые щели, подвальные помещения зданий и сооружений и индивидуальные средства защиты: противогазы, респираторы, противопыльные тканевые маски и ватно-марлевые повязки, одежда и обувь.

Под действием поражающих факторов ядерного взрыва образуются очаги ядерного поражения (ОЯП) - территория, в пределах которой в результате воздействия поражающих факторов ядерного взрыва произошли массовые поражения людей, животных, разрушения и повреждения зданий и сооружений (Рисунок 10.4.4.).

Рисунок 10.4.4. Очаг ядерного поражения

Размеры ОЯП зависят:

-от мощности и вида ядерного взрыва;

-рельефа местности;

-метеоусловий и характера застройки.

Его границы на равнинной местности условно ограничены радиусом с избыточным давлением ∆ Р_Ф= 0,1 кгс/ см². по величине избыточного давления во фронте ударной волны, что определяет характер разрушений зданий и сооружений. ОЯП условно делится на четыре зоны (Рис. 10.4.4).

Зона полных разрушений (R1) имеет на границе избыточное давление во фронте ударной волны (0,5 кгс/см²). и характеризуется: массовыми безвозвратными потерями среди незащищенного населения; полным разрушением зданий и сооружений; разрушением коммунальных и энергетических сетей: разрушением части убежищ.

Зона сильных разрушений (R2-R1) имеет избыточное давление во фронте ударной волны от (0,5 до 0,3 кгс/см²) и характеризуется: безвозвратными потерями среди незащищенного населения (до 90 %); полным и сильным разрушением зданий и сооружений; повреждением коммунальных и энергетических сетей; образованием завалов; сохранением убежищ и большинства ПРУ подвального типа.

Зона средних разрушений (R3-R2) имеет избыточное давление во фронте ударной волны от (0,3 до 0,2 кгс/см²) и характеризуется: безвозвратными потерями среди незащищенного населения (до 20 %); средними и сильными разрушениями зданий и сооружений; образованием очаговых завалов и сплошных пожаров; сохранением коммунальных и энергетических сетей, убежищ и большей части ПРУ.

Зона слабых разрушений (R4-R3) имеет избыточное давление во фронте ударной волны от (0,2 до 0,1 кгс/см²) и характеризуется: слабыми и средними разрушениями зданий и сооружений.

Необходимо отметить, что за пределами зоны слабых разрушений возможны косвенные поражения людей при избыточном давлении во фронте ударной волны до 0,03 кгс/см², а также в зданиях могут быть выбиты стекла, повреждены двери и т.д. В ОЯП всегда складывается сложная пожарная обстановка. В нем выделяют три основные зоны пожаров.

Зона пожаров в завалах - характеризуется продолжительным горением с выделением продуктов неполного сгорания (СО) и токсичных веществ, а также сильным задымлением. Поэтому возникает опасность гибели людей, находящихся в сохранившихся убежищах.

Зона сплошных пожаров - охватывает большую часть зоны сильных разрушений и часть зоны слабых разрушений. Первоначально пожары возникают более чем на 50 % зданий и сооружений, а затем в течение 1-2 часов распространяются на остальные здания и сооружения

Зона отдельных пожаров - территория, на которой передвижение людей и техники между отдельными пожарами возможно без средств защиты от теплового излучения. Она охватывает всю зону слабых разрушений и распространяется за пределы ОЯП. К тушению пожаров в отдельных зданиях и сооружениях можно приступить непосредственно после взрыва, если отсутствует сильное радиационное заражение местности.

Наряду с рассмотренными выше характеристиками ОЯП, в зоне радиоактивного заражения территории в пределах населенных пунктов и территорий объектов будут образовываться очаги радиационного поражения (ОРП). Оценка радиационной обстановки и выбор способов защиты рассматриваются в теме № 13. Однако следует помнить, что очаги радиационного поражения при ядерном взрыве имеют существенные отличия от очагов радиационного поражения при авариях с выбросом РВ.

При ядерном взрыве процесс деления происходит практически мгновенно. Процесс деления в ТВЭЛах (Тепловыделя́ющий элеме́нт (твэл) — главный конструктивный элемент активной зоны гетерогенного ядерного реактора, содержащий ядерное топливо. В твэлах происходит деление тяжелых ядер ²³⁵U, ²³⁹Pu или ²³³U, сопровождающееся выделением тепловой энергии, которая затем передаётся теплоносителю. Твэлы состоят из топливного сердечника, оболочки и концевых деталей. Тип твэла определяется типом и назначением реактора, параметрами теплоносителя. Твэл должен обеспечить надежный отвод тепла от топлива к теплоносителю.

В большинстве современных энергетических реакторов (ВВЭР, РБМК), твэл представляет собой стержень диаметром 9.1-13,5 мм и длиной несколько метров.

атомного реактора длится несколько месяцев и более. За это время короткоживущие радионуклиды распадаются, а идет накопление радионуклидов с большим периодом полураспада. Поэтому резкого спада уровня радиации (мощности дозы) в ОРП при авариях с выбросом РВ не будет, как это имеет место в ОРП при ядерном взрыве. Например, мощность дозы при ядерном взрыве за первый час уменьшается в 3000 раз, при аварии с выбросом РВ - только в 2,5 раза.

Вторая особенность. В ТВЭЛах (значительная часть продуктов деления находится в парообразном и аэрозольном состоянии и размеры частиц не превышают 1 мкм). При аварии с выбросом РВ происходит загрязнение воздуха, воды и продуктов питания. Эти частицы легко попадают в организм человека. Вот почему при авариях с выбросом РВ доля внутреннего облучения составляет 85 %, внешнего - 15 %. При ядерном взрыве частицы деления ядерного топлива имеют размеры до 1000 мкм и загрязняют территорию. Поэтому для человека в ОРП при ядерном взрыве главную опасность представляет внешнее облучение, которое составляет 90-95 % от общей дозы облучения.

В последние годы на вооружение ряда государств появились нейтронные боеприпасы, которые представляют собой разновидность термоядерных боеприпасов малой мощности с повышенным нейтронным излучением. В этих боеприпасах произошло перераспределение энергии ядерного взрыва между поражающими факторами в пользу проникающей радиации, а точнее, в пользу нейтронного излучения (Таблица 10.4.1.)

Особенность действия нейтронного боеприпаса по сравнению с боеприпасом деления заключается в следующем. Биологическая эффективность действия нейтронов высоких энергий на человека выше, чем гамма- и бета- излучений. Нейтроны, проходя через вещество, наводят в нем искусственную радиоактивность, что может быть дополнительным источником облучения людей. Защита от нейтронов высоких энергий представляет определенную трудность. Приближенные характеристики очага поражения нейтронного боеприпаса мощностью 1 кт приведены в таблице 10.4.5.

Таблица 10.4.5.

Характеристики очага поражения нейтронного боеприпаса

мощностью 1 кт

Зоны поражения	Дозы облучения, рад	Радиус зоны, м
Комбинированного поражения
Крайне тяжелого поражения	600-1000
Тяжелого радиационного поражения	400-600
Среднего радиационного поражения	200-400
Легких рад. поражений	100-200