Ядерное оружие

Лекция 1.4. ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ СОЦИАЛЬНОГО ХАРАКТЕРА, ВЫЗВАННЫЕ ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННОГО ОРУЖИЯ

Вопросы лекции:

1. Ядерное оружие и возможные последствия его применения.

2. Химическое оружие и биологическое оружие.

3. Обычные средства поражения.

4. Терроризм.

Литература

1. С.В. Дорожко, В.Т. Пустовит, Г.И. Морзак. Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность. Часть 1. 2-е издание. Чрезвычайные ситуации и их предупреждение.— Мн.: "Технопринт", 2005.

2. В.В. Мясников. Защита от оружия массового поражения, Воениздат, – М, 1989

3. Защита населения в чрезвычайных ситуациях. Выпуск 2. “Военные знания”, – М, 2000

4. Отчет АН СССР. Возможные последствия ядерной войны. «Энергоиздат» — М.:, 1987

Ядерные государства мира в конце 80-х годов имели около 50000 ядерных боеприпасов общей мощностью 13000 Мт., из них стратегических ядерных боеголовок около 24000 общей мощностью 12000 Мт. В настоящее время их количество снижается, и как результат международных соглашений по сокращению ядерных вооружений, так и в связи с истечением гарантийного срока эксплуатации. Вместе с тем, ни одно ядерное государство от ядерного оружия не отказывается, а оружие и средства его доставки продолжают совершенствоваться.

Несмотря на подписанные международные соглашения о предотвращении ядерной войны, об ограничении систем противоракетной обороны, о нераспространении ядерного оружия, опасность применения ядерного оружия сохраняется. Даже если оно не будет применено, то сохраняется опасность аварий и катастроф, при которых возможны несанкционированные пуски ракет и взрывы на пусковых установках, террористические акты. Существует угроза применения ядерного оружия и по территории Республики Беларусь.

Ядерное оружие характеризуется такими особенностями: внезапность и значительный радиус поражения; огромная разрушительная сила; массовый и комбинированный характер поражения людей, техники и экологическое бедствие; тяжелое морально-психологическое влияние на людей.

Краткая характеристика поражающих факторов ядерного взрыва.

Ядерным оружием называют боеприпасы, действие которых основано на использовании внутриядерной энергии, выделяющейся при взрывных ядерных реакциях деления и синтеза. Мощность ядерных боеприпасов оценивается не массой, а тротиловым эквивалентом и измеряется в тоннах, килотоннах, мегатоннах. Боеприпасы могут быть различного калибра – от менее одной килотонны до 1 Мт. Боеприпасы мощностью менее 1кт, относятся в основном, к нейтронным.

В планах военного командования ядерных государств при использовании ядерного оружия планируется применять по городам боеприпасы в основном среднего калибра и наносить только воздушные взрывы, так как в этом случае радиоактив­ное заражение минимальное. В случае наземного взрыва радиоактивное облако сможет поразить территорию и применившего оружие государства. Поражающими факторами воздушного ядерного взрыва являются:

проникающая радиация (5% от общей энергии взрыва, время действия несколько секунд в момент взрыва);

электромагнитный импульс (менее 0.000001% от общей энергии взрыва, длительность 230 нс);

световое излучение (35% от общей энергии взрыва, время действия от 1с до 15с в зависимости от мощности взрыва);

ударная волна (50% от общей энергии взрыва, распространяется со скоростью звука);

радиоактивное заражение (10% от общей энергии взрыва, распространяется со скоростью ветра).

Ударная волна. Источником ударной волны являются высокая температура несколько миллионов градусов и давление несколько миллиардов атмосфер. Основными параметрами ударной волны являются: избыточное давление, скоростной напор, фаза сжатия и фаза разреже­ния (рис. 1.).

Р0

t

Рис. 1. Параметры ударной волны

Избыточное давление и скоростной напор измеряются в Паскалях или кгс/ см² (1кгс/см² = 10⁵ Па). Фаза сжатия и фаза разрежения измеряются в секундах. Скорость распространения ударной волны равна скорости звука. Радиус поражения ударной волной подчиняется закону правдоподобия:

На рис. 1. Р – давление воздуха; Р₀ – нормальное атмосферное давления воздуха; Т – текущее время; t⁺ – фаза сжатия; t^- – фаза разрежения.

R₁ /R₂ =q₁ ^1/3 /q₂^1/3, (1)

где: R₁ и R₂ - радиусы поражения боеприпасами с мощностями q₁ и q₂ соответственно.

Зная тротиловый эквивалент и радиус поражения одного боеприпаса, можно найти радиус поражения другого. Например, для боеприпаса мощностью 50 кт максимальный радиус поражения людей при воздушном взрыве составляет 4,5 км, тогда для боеприпаса мощностью в 1 кт радиус поражения, рассчитанный по формуле 1. будет равен 1,125 км.

При избыточном давлении Р_ф = 0,2–0,4 кгс/см² люди получают легкие травмы и контузии, при избыточном давлении примерно 0,5 кгс/см² люди получают в основном средние травмы, при избыточном давлении более 0,5 кгс/см² люди получают в травмы тяжелой и крайне тяжелой степени и при избыточном давлении свыше 1 кгс/см² люди погибают.

Таким образом, воздействие ударной волны на человека приводит или к его гибели или к травмам различной степени, а также к ранениям осколками разрушающихся зданий и сооружений. Крупные здания и сооружения разрушаются, в основном, за счет избыточного давления, а малые объекты - за счет скоростного напора.

Механизм воздействия ударной волны на человека проявляется так: избыточное давление наносит удар по человеку, фаза сжатия приводит к сжиманию тела со всех сторон, скоростной напор обладает метательным действием, а фаза разрежения проявляется в образовании "обратной ударной волны". В результате, люди получают травмы, ранения различной степени тяжести или погибают.

Световое излучение. Источником светового излучения является светящаяся область ядерного взрыва. Длительность светового излучения (Т) можно определить по формуле:

T=0,1 q^1/3, (2)

где: Т – время свечения в секундах; q– тротиловый эквивалент в тоннах.

Параметром, характеризующим поражающее действие светового излучения, является световой импульс, который измеряется в Дж/м² или кал/см² (1 кал/см² = 4,2.10⁴ Дж/м²).

Световое излучение при воздействии на людей может вызвать ожоги различной степени и поражение глаз:

- ожоги первой степени – покраснение кожи (2 - 4 кал/см²);

- ожоги второй степени – образование на коже пузырей
(4 - 8 кал/см²);

- ожоги третьей степени – обугливание кожи
(8 - 12 кал/см²);

- ожоги четвертой степени – обугливание подкожных тканей (более 12 кал/см²).

Воздействуя на окружающую среду, световое излучение вызывает пожары: отдельные, массовые, сплошные.

Возгорание и устойчивое горение различных материалов зависит от величины светового (теплового) импульса и расстояния от источника до возгораемых материалов.

Величину светового импульса можно найти из выражения:

V₁ / V₂ = q₁/q₂, (3)

где V ₁ и V ₂ – величины световых (тепловых) импульсов для боеприпасов с тротиловыми эквивалентами q₁ и q₂ соответственно.

Расстояния, соответствующие заданным величинам теплового импульса можно найти из выражения:

R₁/R₂ = q₁^1/2/q₂^1/2, (4)

Электромагнитный импульс. Электромагнитный импульс наблюдается при всех видах взрывов. Особенно он опасен при взрывах на высотах более 40 км, так как в этом случае он является наиболее мощным и распространяется на большие расстояния. Например, при взрыве над островом Джонстон ядерного боеприпаса на высоте З96 км в городах на расстоянии 1300 км от эпицентра взрыва полностью вышли из строя уличное освещение, линии электропередач и линии связи.

Длительность электромагнитного импульса составляет около 230 нс, полоса частот 10 кГц – 100 мГц, напряженность поля достигает 50000В/м, в то время как в радиолокации она не превышает 200В/м, а в связи – 10В/м. Электромагнитный импульс, наводя электродвижущую силу в металли­ческих предметах, в проводах, вызывает сильные наведенные токи, разрушающие оконечные электронные устройства и другое оборудование и поражают находящихся у оборудования людей. Особо чувствительны к воздействию электромагнитного импульса полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы.

Считается, что отдельно стоящий человек электромагнитным импуль­сом непосредственно не поражается, но в ряде случаев отдаленные последствия его воздействия для здоровья человека наблюдаются.

Проникающая радиация. Проникающая радиация - это поток нейтронов и гамма лучей, испускаемых от делящегося ядерного вещества в момент взрыва ядерного боеприпаса. Они распространяются в воздухе во все стороны на расстояния до
2,5–3 км, производят ионизацию воздуха, всех предметов и человека, а нейтроны, проникая в землю, вызывают наведенную радиоактивность. Проникающая радиация является основным поражающим фактором нейтронных боеприпасов.

Радиоактивное заражение. Источниками радиоактивного заражения при ядерных взрывах являются: осколки деления атомов ядерного горючего, наведенная радиоактивность, не разделившаяся часть ядерного горючего.

Радиоактивное заражение – результат выпадения осадков из радиоактивного облака, которое под воздействием ветра может распространяться при воздушном взрыве на глубину до
200 - 600 км и более в зависимости от мощности взрыва и скорости ветра. Подробней поражающее воздействие проникающей радиации и радиоактивного заражения на человека и окружающую среду рассматривается в третьей части учебного пособия.

Характеристика очага ядерного поражения

Интегральную оценку последствиям ядерного взрыва можно дать путем рассмотрения очага ядерного поражения.

Очагом ядерного поражения называют территорию, на которой произошли массовые поражения людей, домашних и диких животных, разрушения и пожары в результате ядерного взрыва. Условно очаг можно разделить на четыре зоны (рис. 2.).

Очаг ядерного поражения характеризуется количеством пораженных, масштабами разрушений, повреждениями зданий и сооружений, частичными завалами или разрушениями защитных сооружений.

Зона полных разрушений. Избыточное давление в зоне достигает 50 кПа и более. Площадь зоны составляет 10–12% от общей площади очага поражения. В зоне: здания разрушаются полностью, пожаров нет (пламя сбито ударной волной), открыто расположенные люди погибают или получают травмы и ранения крайне тяжелой степени, ожоги четвертой степени. Люди получают также сильные, часто смертельные дозы облучения от проникающей радиации, а через 7–10 минут в зоне начинается сильное радиоактивное заражение от выпадения радиоактивных осадков из радиоактивного облака, что еще больше увеличивает дозу облучения людей. Таким образом, потери незащищенного населения в зоне составляют более 90%, из них безвозвратные – 80%, санитарные – 10%. Сохраняется не менее 75% убежищ и значительная часть подземных коммуникаций.

Зона сильных разрушений. Избыточное давление от ударной волны в границах зоны составляет 50–30 кПа. Площадь зоны составляет 8–10% от общей площади очага. Здания получают сильные разрушения, т.е. восстановлению не подлежат. Наблюдаются сплошные пожары. Открыто расположенные люди получают травмы и ранения, в основном тяжелой и средней степени тяжести, ожоги, в основном третьей и четвертой степени. Население получает большие дозы облучения от проникающей радиации и радиоактивного заражения.

Таким образом, общие потери в зоне сильных разрушений составят не менее 50%, из них безвозвратные потери – 35%, санитарные потери – 15%. Сохраняются все убежища и подземные коммуникации.

Рис. 2. Очаг ядерного поражения

Зона средних разрушений. Избыточное давление в границах зоны составляет 30–20 кПа. Площадь зоны 18–20% от общей площади очага. Здания получают в основном средние разрушения, т.е. подлежат капитальному ремонту. Наблюдаются массовые пожары. Открыто расположенные люди получают травмы средней и легкой степени тяжести, ожоги – в основном второй и третьей степени. Люди также получают дозы облучения в зависимости от времени пребывания на радиоактивно зараженной местности. Таким образом, общие потери в зоне составят 40%, из них 10% – безвозвратные потери и 30% – санитарные потери.

Зона слабых разрушений. Избыточное давление на границах зоны составляет 20–10 кПа. Площадь зоны составляет 60–70%. Здания получают слабые разрушения, т.е. подлежат текущему ремонту. Наблюдаются отдельные пожары. Открыто расположенные люди получают в основном легкие травмы, контузии и ожоги в основном первой степени, дозы облучения в зависимости от времени пребывания на открытой местности.

Таким образом, в зоне слабых разрушений может быть только 15% санитарных потерь. Всего в очаге общие потери могут составить 50–60% от численности населения, из них безвозвратные – 15–20%. Санитарные – 35– 45%. Из числа санитарных потерь легко пораженные будут составлять 20 – 40%, а пораженные средней тяжести и тяжелые – 60–80%. Возможная структура санитарных потерь: термические ожоги – 15–25%; механические повреждения –15–50%; радиационные поражения – 10–15%; комбинированные поражения – 45–55%. Следует учитывать, что до 25% непосредственно непораженных людей будут иметь острые психические расстройства и будут нуждаться в медицинской помощи.