Учет защитных свойств местности

Используя защитные свойства местности, можно снизить действие поражающих факторов ядерного взрыва. При расположении людей на холмистой местности необходимо учитывать, что увеличение крутизны ската на 10° повышает (понижает) давление во фронте воздушной ударной волны на переднем (обратном) скате возвышенности на 10 %. Это ведет к увеличению (уменьшению) радиуса зоны поражения в 1,2–1,5 раза.

Область уменьшения давления на обратных скатах распространяется на расстояние примерно в 2–3 раза больше относительного превышения возвышенности над окружающей местностью.

Лучшими защитными свойствами обладает местность с большим количеством оврагов в сочетании с отдельными лесными массивами и кустарником. При распространении ВУВ через овраги (заглубления) давление на дне и затененном скате будет в 2–3 раза меньше, чем во фронте проходящей воздушной ударной волны. Скорость нарастания давления внутри оврагов, лощин значительно меньше, чем на открытой местности, а медленно нарастающее давление человек переносит легче.

В лесу давление воздушной ударной волны начинает снижаться на расстоянии 50–200 м от опушки леса в зависимости от его густоты. Просеки и дороги, расположенные по направлению распространения ударной волны, усиливают ее воздействие.

От прямого потока светового излучения защищают скаты рельефа. На расстоянии 1 км от взрыва защита от светового излучения обеспечивается за обратными скатами с крутизной около 25°, а на удалении 2 км – с крутизной около 12°.

Лес, состоящий из деревьев с развитыми кронами, защищает от поражения световым излучением на 15–20 %.

От проникающей радиации ядерного взрыва защитные свойства рельефа начинают сказываться: при взрывах малой мощности – на расстоянии 1000 м и крутизне ската 15°; средней мощности – на расстоянии 1300 м и крутизне ската 20°; большой мощности – на расстоянии 1800 м и крутизне ската 25°.

Радиоактивное заражение местности в результате выпадения продуктов ядерного взрыва зависит и от структуры грунта. Чем рыхлее и суше грунт, тем сильнее заражение местности. Сухие пылеватые, лесовые и другие мелкозернистые грунты способствуют увеличению размеров и насыщенности радиоактивной пылью облака, образуемого ядерным взрывом.

Радиоактивность, наведённая нейтронным излучением (проникающей радиацией ядерного взрыва), больше у солончаковых, глинистых и суглинистых грунтов, меньше – у болотистых и чернозёмных. Скаты высот по следу радиоактивного облака, расположенные с наветренной (подветренной) стороны, заражаются в несколько раз больше (меньше) по сравнению с равниной. В лесных массивах в результате оседания радиоактивной пыли на кронах деревьев уровни радиации в 2–3 раза меньше, чем на ровной местности. При действии поражающих факторов ядерного взрыва в лесистой местности необходимо учитывать возможность возникновения лесных пожаров. При сильном лесном пожаре скорость распространения огня составляет: низового – до 1 км/ч, верхового – до 25 км/ч.

Ориентировочно воспламенение растительности при воздушном ядерном взрыве мощностью 1 кт происходит на расстоянии 550 м, при взрывах мощностью 10 кт и 100 кт на расстояниях 1700 м и 6500 м соответственно.

 

Таблица 1.2 – Уменьшение площади зоны комбинированного поражения на различной местности

 

Тип местности	Коэффициент уменьшения
	Местность без леса	Лесистая местность
Равнинная Холмистая Горная	1 0,9 0,8–0,7	0,8–0,7 0,7 0,6–0,5

 

Определение зон поражения, величин действующих поражающих факторов и возможных последствий ядерного взрыва

Для определения зон поражения применяется табличный метод определения как наиболее простой и достоверный.

Пример

Произошел наземный ядерный взрыв мощностью q = 5000 кт при скорости ветра 50 км/ч и видимости 40 км. Расстояние до объекта R = 8 км. Отклонение (у) объекта от оси следа радиоактивных осадков (РО) – 2 км. Люди своевременно укрылись в защитном сооружении (ЗС). Азимут ветра А_в=180˚, угол разворота ветра по высоте α_в=35˚. Время пребывания в ЗС (К_осл = 500) – 2 сут. За пределы зоны радиоактивного загрязнения (РЗ) можно выехать автотранспортом по шоссе примерно за 1ч.

1. Рассчитать радиус зон поражения воздушной ударной волной (ВУВ), световым излучением, проникающей радиацией.

2. Определить размеры зон, в которых открыто находящийся человек, получит слабые поражения от ВУВ и ожоги 1-й степени открытых участков кожи.

3. Для указанных ниже объектов по варианту задания (табл. 1.21) определить величины действующих поражающих факторов и последствий взрыва: на открытой местности на расстоянии 4 км от центра взрыва расположен поселок с кирпичными малоэтажными и административными многоэтажными зданиями, водонапорная башня, воздушные линии высокого напряжения.

4. Определить размеры зоны РЗ.

5. Определить время начала (t _н), продолжительность выпадения (t _вып), радиоактивных веществ (РВ) на следе облака, ч.

6. Определить ожидаемую мощность дозы на местности после выпадения РО.

7. Определить мощность дозы на объекте после выпадения РО.

8. Определить возможные радиационные поражения людей по внешнему облучению.

9. Начертить на миллиметровой бумаге диаграмму воздействия ВУВ на людей, здания и сооружения.

 

Таблица 1.2 – Исходные данные для прогнозирования зон поражения при ядерных взрывах

№ варианта	q, кт	Видимость до … км	Скорость ветра, км/ч	№ объекта из табл. 1.5	R, км	У, км	Косл	dTсут	Ав, ˚	αв, ˚
	5000	40	50	4, 22, 34	8	2	500	2	180	35

Решение

1. Рассчитаем радиус зон поражения ВУВ, световым импульсом (СИ), проникающей радиацией.

1.1. Зоной поражения ВУВ условно считают пространство, в пределах которого Р_ф >10 кПа.

По таблице 1.3 радиус зоны поражения ВУВ

R_вув = 19,5 км

1.2. Зоной поражения СИ является пространство, в пределах которого энергия СИ составляет не менее 85 кДж/м².

R_си = 1,4×24,9 км = 34,86 км

при СИ = 85 кДж/м² и с учётом видимости К = 1,4 (табл. 1.6)

1.3. Основным параметром, характеризующим поражающее действие проникающей радиации, является доза излучения. Безопасной дозой (для γ-излучения) в военное время Д_пр= 50 рад, а в мирное – 5 рад.

По таблице 1.10 радиус зоны поражения проникающей радиацией

R_пр = 3,65 км при Д_пр= 50 рад

2. Определим размеры зон, в которых открыто находящийся человек, получит слабые поражения от ВУВ и ожоги 1-й степени открытых участков кожи.

2.1. Открыто находящийся человек получает поражения 1-й степени (легкие) от ВУВ при Р_ф = 20–40 кПа на расстояниях 7,8–12 км (табл. 1.3) и ожоги 1-й степени тяжести при СИ = 100–200 кДж/м² на расстояниях (18,3–23,8) ×1,4 = 25,6–33,3 км при К = 1,4 (табл. 1.6).

3. Для указанных ниже объектов по варианту задания (табл.1.21) определим величины действующих поражающих факторов на расстоянии 8 км от взрыва.

 3.1. В связи с отсутствием заданного значения расстояния в табл. 1.3, определение избыточного давления во фронте ударной волны  производится методом линейной интерполяции*.

* Интерполяция в математике и статистике означает отыскание промежуточных значений величины по некоторым ее значениям. Пусть значение х принадлежит отрезку [ a, b] и известны значения функции в граничных точках этого отрезка f(a) и f(b) соответственно, тогда значение f(x) определяется по формуле линейной интерполяции:

 

 

3.2. По табл. 1.6

.

По табл. 1.10 Д_пр<5 рад.

От ВУВ многоэтажные здания железобетонные с большой площадью остекления получат разрушения средней степени; котельные, регуляторные станции и другие сооружения в кирпичных зданиях – полные разрушения; легковые автомобили – сильные разрушения

Световой импульс с учётом видимости (К = 1,4) будет равен примерно 1618 кДж/м², что вызовет возгорание всех материалов, приведенных в таблице 1.7, человек получит ожоги, не совместимые с жизнью (табл. 1.8). Проникающая радиация поражений не нанесёт (табл. 1.10).

4. По табл. 1.12 находим размеры зоны РЗ: длина – 772 км, ширина – 52 км.

5. Определим время начала (t _н), продолжительность выпадения (t _вып), радиоактивных веществ (РВ) на следе облака, ч.

Согласно табл. 1.11 время начала (t_н) выпадения осадков на объекте –

,

и продолжительность выпадения (t_вып) –

Таким образом, осадки выпадут через Т = 0,27 ч после взрыва.

6. Определим ожидаемую мощность дозы на местности после выпадения радиоактивных осадков (РО).

По табл. 1.13 находим, мощность дозы через 1 ч после взрыва на оси следа ядерного взрыва на расстоянии 8 км: Р₁ = 56600 рад/ч.

Мощность дозы после выпадения РО через 0,27 ч составит

Р_0,27 = Р₁ × 0,27^-1,2 = 56600 × 4,81 = 272382 рад/ч.

По табл. 1.16 находим коэффициент, учитывающий снижение радиации при отклонении от оси следа РО на 2 км, К = 0,01.

Мощность дозы на объекте после выпадения РО составит

Р_0,27 = 272382×К = 272382×0,01= 2724 рад/ч.

7. Оценим возможные радиационные поражения людей по внешнему облучению. Общая доза внешнего облучения будет складываться из дозы за время выпадения РО (Д_РО), дозы за время от конца выпадения РО и до конца пребывания в защитном сооружении (Д_ЗС), дозы за время эвакуации из заражённой зоны (Д_эв).

На местности в районе объекта

Д_РОм = 0,5×Р_0,27×t_вып = 0,5×2724×0,17 =231,5 рад.

 

При нахождении в ЗС Д_РО = Д_РОм / К_осл = 231,5/500 = 0,46 рад.

Определим дозу облучения при нахождении в ЗС от конца выпадения РО до конца пребывания в ЗС с учетом того, что люди укрылись в ЗС через 1 ч после взрыва (Т_к = 1 ч + 48 ч = 49 ч):

.

Определим дозу облучения за время эвакуации из заражённой зоны (Д_эв).

Время конца пребывания в ЗС – 49 ч после взрыва. За это время мощность дозы на местности составит

Р₄₉ = Р_0,27×(49/t_РО)^-1,2 = 2724×(49/0,27)^-1,2 = 5,3 рад/ч

Коэффициент ослабления внешней радиации при нахождении в автотранспорте К_осл = 2.

Доза, полученная при эвакуации (за 1 ч)

Д_эв = 0,5 × Р₄₉ × Т_эв = 0,5 × 5,3 × 1 = 2,7 рад,

а с учётом ослабления в автотранспорте в два раза

Д_эв = 2,7 / 2 = 1,35 рад.

Общая доза внешнего облучения составит

Д = Д_РО + Д_ЗС + Д_эв = 0,46 + 4,75 + 1,35 = 6,56 рад.

Примем общую дозу внешнего облучения равной 7 рад.

Приняв величину погрешности ориентировочного расчёта до 50 %, видим, что в данных условиях люди получат дозу внешнего облучения менее 10 рад. Внешняя доза облучения не вызывает радиационных поражений. Большую опасность в данных условиях будет представлять вероятное внутреннее радиационное заражение (главным образом ингаляционным путём) и внешнее заражение одежды, обуви и кожных покровов радиоактивной пылью.

8. Так как спад активности ПЯВ по закону Вэя–Вигнера происходит в первые 100 суток (2400 ч), можно определить мощность дозы внешнего облучения на данной местности через 100 сут:

Р₂₄₀₀ = К×Р₁×  = 0,01×56600×2400^-1,2 = 0,05 рад/ч.

Мощность дозы внешнего облучения в 50 мрад/ч – большая величина, следовательно, местность с такой мощностью дозы внешнего облучения не пригодна для пребывания людей.

Дальнейший спад активности ПЯВ (мощности дозы) следует считать по распаду оставшихся (долгоживущих) радионуклидов, таких как стронций-90, цезий-137.

9. Для ориентировочной оценки опасности внешнего облучения можно определить дозу внешнего облучения с окончания выпадения РО до их полного распада:

Д_¥ = 5 × Р_0,27 × Т = 5 × 2724 × 0,27 = 3677 рад.

Возможные последствия облучения людей по табл. 1.17: Молниеносная форма лучевой болезни. Пораженные теряют работоспособность практически немедленно и погибают в первые дни после получения дозы.

10. Начертим диаграмму воздействия ВУВ на людей, здания и сооружения, учитывая азимут ветра^** и угол разворота ветра^*** (табл. 1.18).

 

(**Азимут ветра А_в – это угол от направления на север по ходу часовой стрелки до направления, откуда дует ветер.

***Угол разворота ветра α_в – это угол отклонения ветра от его среднего значения в приземном слое в зависимости от высоты.)