В процессе ядерного (термоядерного) взрыва образуется поражающие факторы, ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение местности и объектов, а также электромагнитный импульс.
Воздушная ударная волна ядерного взрыва
Воздушной ударной волной называется резкое сжатие воздуха, распространяющееся в атмосфере со сверхзвуковой скоростью. Она является основным фактором, вызывающим разрушения и повреждения вооружения, боевой техники, инженерных сооружений и местных предметов.
Воздушная ударная волна ядерного взрыва образуется в результате того, что расширяющаяся светящаяся область сжимает окружающие её слои воздуха, и это сжатие, передаваясь от одного слоя атмосферы к другому, распространяющееся со скоростью, значительно превышающей скорость звука и скорость поступательного движения частиц воздуха.
Ударная волна проходит первые 1000 м за 2 с, 2000 м за 5 с, 3000 м за 8 с.
Рис.5. Изменение давления в точке на местности в зависимости от времени действия ударной волны на окружающие предметы: 1 - фронт ударной волны; 2 - кривая изменения давления
Повышение давления воздуха во фронте ударной волны над атмосферным давлением, так называемое избыточное давление во фронте ударной волны Рф измеряется в Паскалях (1Па=1н/м 2 , в барах (I бар=10 5 Па) или в килограммах силы на см 2 (1кгс/см 2 =0,9807 бар). Оно характеризует силу поражающего действия ударной волны и является одним из её основных параметров.
После прохода фронта ударной волны давление воздуха в данной точке быстро падает, но в течение некоторого времени продолжает оставаться выше атмосферного. Время, в течение которого давление воздуха превышает атмосферное, получило название длительности фазы сжатия ударной волны (r+). Она также характеризует поражающее действие ударной волны.
В зоне сжатия частицы воздуха движутся вслед за фронтом ударной волны со скоростью меньшей, чем скорость движения фронта ударной волны примерно на 300 м/с. На расстояниях от центра взрыва, где ударная волна обладает поражающим действием (Рф0,2-0,3бар), скорость движения воздуха в ударной волне превышает 50 м/с. При этом суммарное поступательное перемещение частиц воздуха в ударной волне может достигать нескольких десятков и даже сотен метров. В следствие этого в зоне сжатия возникает сильное давление скоростного (ветрового) напора, обозначается Рск.
В конце фазы сжатия давление воздуха в ударной волне становится ниже атмосферного, т.е. за фазой сжатия следует фаза разряжения.
В результате воздействия ударной волны человек может получить контузии и травмы различной степени тяжести, которые вызываются как всесторонним обжатием тела человека избыточным давлением в фазе сжатия ударной волны, так и действием скоростного напора и давлением отражения. Кроме того, в результате действия скоростного напора ударная волна по пути своего движения подхватывает и несет с большой скоростью обломки разрушенных зданий и сооружений и сучья деревьев, мелкие камни и другие предметы, способные наносить поражения открыто расположенным людям.
Непосредственно поражение людей избыточным явлением ударной волны, давлением скоростного напора и давлением отражения называется первичным, а поражения, вызванные действием различных обломков - косвенным или вторичным.
Таблица 4. Расстояния, на которых наблюдается выход из строя личного состава от действия ударной волны при открытом расположении на местности в положении стоя, км
|
Приведенная высота взрыва, м/т 1/3 |
Мощность взрыва, кт |
|||||
На распространение ударной волны и ее разрушающее и поражающее действие существенное влияние могут оказать рельеф местности и лесные массивы в районе взрыва, а также метеоусловия.
Рельеф местности может усилить или ослабить действие ударной волны. Так. на передних (обращенных в сторону взрыва) склонах возвышенностей и в лощинах, расположенных вдоль направления движения волны, давление выше, чем на равнинной местности. При крутизне склонов (угол наклона склона к горизонту) 10-15 давление на 15-35% выше, чем на равнинной местности; при крутизне склонов15-30° давление может увеличиться в 2 раза.
На обратных по отношению к центру взрыва склонах возвышенностей, а также в узких лощинах и оврагах, расположенных под большим углом к направлению распространения волны, возможно уменьшение давления волны и ослабление ее поражающего действия. При крутизне склона 15-30° давление уменьшается в 1,1-1,2 раза, а при крутизне 45-60° - в 1,5-2 раза.
В лесных массивах избыточное давление на 10-15% больше, чем на открытой местности. Вместе с тем в глубине леса (на расстоянии 50-200 м и более от опушки в зависимости от густоты леса) наблюдается значительное снижение скоростного напора.
Метеорологические условия оказывают существенное влияние только на параметры слабой воздушной ударной волны, т.е. на волны с избыточным давлением не более 10 кПа.
Так, например, при воздушном взрыве мощностью 100 кт это влияние будет проявляться на расстоянии 12...15 км от эпицентра взрыва. Летом в жаркую погоду характерно ослабление волны по всем направлениям, а зимой - ее усиление, особенно в направлении ветра.
Дождь и туман также могут заметно повлиять на параметры ударной волны, начиная с расстояний, где избыточное давление волны200-300 кПа и менее. Например, где избыточное давление ударной волны при нормальных условиях 30 кПа и менее, в условиях среднего дождя давление уменьшается на 15%, и сильного (ливневого) - на30%. При взрывах в условиях снегопада давление в ударной волне снижается весьма незначительно и его можно не учитывать.
Защита личного состава от ударной волны достигается уменьшением воздействия на человека избыточного давления и скоростного напора. Поэтому укрытие личного состава за холмами и насыпями в оврагах, выемках и молодых лесах, использование фортификационных сооружений, танков, БМП, БТР, снижает степень его поражения ударной волной.
Если принять, что при воздушном ядерном взрыве безопасное расстояние для незащищённого человека доставляет несколько км, то личный состав, находящийся в открытых фортификационных сооружениях (траншеи, хода сообщения, открытые щели), не будет поражен ужена удалении 2/3 от безопасного расстояния. Перекрытые щели и траншеи уменьшают радиус поражающего действия в 2 раза, а блиндажи - в 3 раза. Личный состав, находящийся в подземных прочных сооружениях на глубине более 10 м, не поражается даже в том случае если это сооружение находится в эпицентре воздушного взрыва. Радиус поражения техники, расположенной в окопах и котлованных укрытиях, в 1,2-1,5раза меньше, чем при открытом расположении.
Введение
1. Последовательность событий при ядерном взрыве
2. Ударная волна
3. Световое излучение
4. Проникающая радиация
5. Радиоактивное заражение
6. Электромагнитный импульс
Заключение
Выделение огромного количества энергии, происходящее в ходе цепной реакции деления, приводит к быстрому разогреву вещества взрывного устройства до температур порядка 10 7 К. При таких температурах вещество представляет собой интенсивно излучающую ионизированную плазму. На этом этапе в виде энергии электромагнитного излучения выделяется около 80% энергии взрыва. Максимум энергии этого излучения, называемого первичным, приходится на рентгеновский диапазон спектра. Дальнейший ход событий при ядерном взрыве определяется в основном характером взаимодействия первичного теплового излучения с окружающей эпицентр взрыва средой, а также свойствами этой среды .
В случае если взрыв произведен на небольшой высоте в атмосфере, первичное излучение взрыва поглощается воздухом на расстояниях порядка нескольких метров. Поглощение рентгеновского излучения приводит к образованию облака взрыва, характеризующегося очень высокой температурой. На первой стадии это облако растет в размерах за счет радиационной передачи энергии из горячей внутренней части облака к его холодному окружению. Температура газа в облаке примерно постоянна по его объему и снижается по мере его увеличения. В момент, когда температура облака снижается до примерно 300 тысяч градусов, скорость фронта облака уменьшается до величин, сравнимых со скоростью звука. В этот момент формируется ударная волна, фронт которой "отрывается" от границы облака взрыва. Для взрыва мощностью 20 кт это событие наступает примерно через 0.1 м/сек после взрыва. Радиус облака взрыва в этот момент составляет около 12 метров.
Интенсивность теплового излучения облака взрыва целиком определяется видимой температурой его поверхности. На некоторое время воздух, нагретый в результате прохождения взрывной волны, маскирует облако взрыва, поглощая излучаемую им радиацию, так что температура видимой поверхности облака взрыва соответствует температуре воздуха за фронтом ударной волны, которая падает по мере увеличения размеров фронта. Через примерно 10 миллисекунд после начала взрыва температура во фронте падает до 3000 °С и он вновь становится прозрачным для излучения облака взрыва. Температура видимой поверхности облака взрыва вновь начинает расти и через примерно 0.1 сек после начала взрыва достигает примерно 8000 °С (для взрыва мощностью 20 кт). В этот момент мощность излучения облака взрыва максимальна. После этого температура видимой поверхности облака и, соответственно, излучаемая им энергия быстро падает. В результате, основная доля энергии излучения высвечивается за время меньшее одной секунды.
Формирование импульса теплового излучения и образование ударной волны происходит на самых ранних стадиях существования облака взрыва. Поскольку внутри облака содержится основная доля радиоактивных веществ, образующихся в ходе взрыва, дальнейшая его эволюция определяет формирование следа радиоактивных осадков. После того как облако взрыва остывает настолько, что уже не излучает в видимой области спектра, процесс увеличения его размеров продолжается за счет теплового расширения и оно начинает подниматься вверх. В процессе подъема облако увлекает за собой значительную массу воздуха и грунта. В течение нескольких минут облако достигает высоты в несколько километров и может достичь стратосферы. Скорость выпадения радиоактивных осадков зависит от размера твердых частиц, на которых они конденсируются. Если в процессе своего формирования облако взрыва достигло поверхности, количество грунта, увлеченного при подъеме облака, будет достаточно велико и радиоактивные вещества оседают в основном на поверхности частиц грунта, размер которых может достигать нескольких миллиметров. Такие частицы выпадают на поверхность в относительной близости от эпицентра взрыва, причем за время выпадения их радиоактивность практически не уменьшается.
В случае если облако взрыва не касается поверхности, содержащиеся в нем радиоактивные вещества конденсируются в гораздо меньшие частицы с характерными размерами 0.01-20 микрон. Поскольку такие частицы могут достаточно долго существовать в верхних слоях атмосферы, они рассеиваются над очень большой площадью и за время, прошедшее до их выпадения на поверхность, успевают потерять значительную долю своей радиоактивности. В этом случае радиоактивный след практически не наблюдается. Минимальная высота, взрыв на которой не приводит к образованию радиоактивного следа, зависит от мощности взрыва и составляет примерно 200 метров для взрыва мощностью 20 кт и около 1 км для взрыва мощностью 1 Мт .
Основные поражающие факторы - ударная волна и световое излучение - аналогичны поражающим факторам традиционных взрывчатых веществ, но значительно мощнее.
Ударная волна, формирующаяся на ранних стадиях существования облака взрыва, представляет собой один из основных поражающих факторов атмосферного ядерного взрыва. Основными характеристиками ударной волны являются пиковое избыточное давление и динамическое давление во фронте волны. Способность объектов выдерживать воздействие ударной волны зависит от множества факторов, таких как наличие несущих элементов, материал постройки, ориентация по отношению ко фронту. Избыточное давление в 1 атм (15 фунтов/кв. дюйм), возникающее на расстоянии 2.5 км от наземного взрыва мощностью 1 Мт, способно разрушить многоэтажное здание из железобетона. Радиус области, в которой при взрыве в 1 Мт создается подобное давление составляет около 200 метров.
На начальных стадиях существования ударной волны ее фронт представляет собой сферу с центром в точке взрыва. После того как фронт достигает поверхности, образуется отраженная волна. Так как отраженная волна распространяется в среде, через которую прошла прямая волна, скорость ее распространения оказывается несколько выше. В результате, на некотором расстоянии от эпицентра две волны сливаются возле поверхности, образуя фронт, характеризуемый примерно в два раза большими значениями избыточного давления .
Так, при взрыве 20-килотонного ядерного боеприпаса ударная волна за 2 секунды проходит 1000 м, за 5 секунд – 2000 м, за 8 сек – 3000 м. Передняя граница волны называется фронтом ударной волны. Степень поражения УВ зависит от мощности и положения на ней объектов. Поражающее действие УВ характеризуется величиной избыточного давления.
Поскольку для взрыва данной мощности расстояние, на котором образуется подобный фронт, зависит от высоты взрыва, высоту взрыва можно подобрать для получения максимальных значений избыточного давления на определенной площади. Если целью взрыва является уничтожение укрепленных военных объектов, оптимальная высота взрыва оказывается очень малой, что неизбежно приводит к образованию значительного количества радиоактивных осадков.
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 °С. 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).
Ядерный взрыв сопровождается выделением огромного количества энергии, поэтому по разрушающему и поражающему действию он в сотни и тысячи раз может превосходить взрывы самых крупных авиационных бомб, снаряжённых обычными взрывчатыми веществами.
Поражение войск ядерным оружием происходит на больших площадях и носит массовый характер. Ядерное оружие позволяет в короткие сроки наносить противнику крупные потери в живой силе и боевой технике, разрушать сооружения и другие объекты.
Поражающими факторами ядерного взрыва являются:
- Ударная волна;
- Световое излучение;
- Проникающая радиация;
- Электромагнитный импульс (ЭМИ);
- Радиоактивное заражение.
Ударная волна ядерного взрыва – один из его основных поражающих факторов. В зависимости от того, в какой среде возникает и распространяется ударная волна – в воздухе, воде или грунте, ее называют соответственно: воздушной, подводной, сейсмовзрывной.
Воздушной ударной волной называют область резкого сжатия воздуха, распространяющегося во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Обладая большим запасом энергии, ударная волна ядерного взрыва способна наносить поражения людям, разрушать различные сооружения, вооружение и военную технику и другие объекты на значительных расстояниях от места взрыва.
При наземном взрыве фронт ударной волны представляет собой полусферу, при воздушном взрыве в первый момент – сферу, затем полусферу. Кроме того, при наземном и воздушном взрыве часть энергии расходуется на образование сейсмовзрывных волн в грунте, а также на испарение грунта и образование воронки.
Для объектов большой прочности, например, убежищ тяжелого типа, радиус зоны разрушающего действия ударной волны будет наибольшим при наземном взрыве. Для таких малопрочных объектов, как жилые здания, наибольшим радиус разрушения будет при воздушном взрыве.
Поражение людей воздушной ударной волной может возникать в результате непосредственного и косвенного воздействия (летящими обломками сооружений, падающими деревьями, осколками стекла, камнями грунтом).
В зоне, где избыточное давление во фронте ударной волны превышает 1 кгс/см 2 , имеют место крайне тяжелые и смертельные поражения открыто расположенного личного состава, в зоне с давлением 0,6…1 кгс/см 2 – тяжелые поражения, при 0,4…0,5 кгс/см 2 – поражения средней тяжести и при 0,2…0,4 кгс/см 2 – легкие поражения.
Радиусы зон поражения личного состава в положении лежа в значительно меньше, чем в положении стоя. При расположении людей в траншеях, щелях радиусы зон поражения уменьшаются примерно в 1,5 — 2 раза.
Лучшими защитными свойствами обладают закрытые помещения подземного и котлованного типа (блиндажи, убежища), уменьшая радиус поражения ударной волной не менее, чем в 3 – 5 раз.
Таким образом, надежной защитой личного состава от ударной волны являются инженерные сооружения.
Ударная волна выводит из строя и вооружение. Так, слабые повреждения ЗУР наблюдаются при избыточном давлении ударной волны 0,25 – 0,3 кгс/см 2 . При слабых повреждениях у ракет происходит местное обжатие корпуса, могут выйти из строя отдельные приборы и агрегаты. К примеру, при взрыве боеприпаса мощностью 1 Мт ракеты выходят из строя на расстоянии 5…6 км, автомобили и подобная им техника – 4…5 км.
Световое излучение ядерного взрыва представляет собой электромагнитное излучение оптического диапазона, включающее ультрафиолетовую (0,01 — 0,38 мк), видимую (0,38 — 0,77 мк) и инфракрасную (0,77-340 мк) области спектра.
Источником светового излучения является светящаяся область ядерного взрыва, температура которой вначале достигает нескольких десятков миллионов градусов, а затем остывает и в своем развитии проходит три фазы: начальную, первую и вторую.
В зависимости от мощности взрыва длительность начальной фазы светящейся области составляет доли миллисекунды, первой – от нескольких миллисекунд до десятков и сотен миллисекунд, а второй – от десятых долей секунды до десятков секунд. За время существования светящейся области температура внутри ее изменяется от миллионов до нескольких тысяч градусов. Основная доля энергии светового излучения (до 90%) приходится на вторую фазу. Время существования светящейся области возрастает с увеличением мощности взрыва. При взрывах боеприпасов сверхмалого калибра (до 1 кт) свечение продолжается десятые доли секунды; малого (от 1 до 10 кт) – 1 … 2 с; среднего (от 10 до 100 кт) – 2…5 с; крупного (от 100 кт до 1 Мт) – 5 … 10 с; сверхкрупного (свыше 1 Мт) – несколько десятков секунд. Размеры светящейся области также возрастают с увеличением мощности взрыва. При взрывах боеприпасов сверхмалого калибра максимальный диаметр светящейся области составляет – 20 … 200 м, малого – 200 … 500, среднего – 500 … 1000 м, крупного – 1000 … 2000 м и сверхкрупного – несколько километров.
Основным параметром, определяющим поражающую способность светового излучения ядерного взрыва, является световой импульс.
Световой импульс – количество энергии светового излучения, падающей за все время излучения на единицу площади неподвижной неэкранированной поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению прямого излучения, без учета отраженного излучения. Световой импульс измеряется в джоулях на квадратный метр (Дж/м 2) или в калориях на квадратный сантиметр (кал/см 2); 1 кал/см 2 4,2*10 4 Дж/м 2 .
Световой импульс уменьшается с увеличением расстояния до эпицентра взрыва и зависит от вида взрыва и состояния атмосферы.
Поражение людей световым излучением выражается в появлении ожогов различных степеней открытых и защищенных обмундированием участков кожи, а также в поражении глаз. Например, при взрыве мощностью 1 Мт (U = 9 кал/см 2) поражаются открытые участки кожи человека, вызывая ожог 2-ой степени.
Под воздействием светового излучения возможно возгорание различных материалов и возникновение пожаров. Световое излучение в значительной степени ослабляется облачностью, зданиями населенных пунктов, лесом. Однако, в последних случаях поражение личного состава может быть вызвано за счет образования обширных зон пожаров.
Надежной защитой от светового излучения личного состава и боевой техники являются подземные инженерные сооружения (блиндажи, убежища, перекрытые щели, котлованы, капониры).
Защита от светового излучения в подразделениях включает выполнение следующих мероприятий:
повышение коэффициента отражения светового излучения поверхностью объекта (применение материалов, красок, обмазок светлых тонов, различных металлических отражателей);
повышение стойкости и защитных свойств объектов к действию светового излучения (применение увлажнения, снежных обсыпок, использование огнестойких материалов, покрытие глиной и известью, пропиткой чехлов и тентов огнестойкими составами);
проведение противопожарных мероприятий (расчистка районов расположения личного состава и боевой техники от легко воспламеняющихся материалов, подготовка сил и средств для тушения пожаров);
использование индивидуальных средств защиты, таких как общевойсковой комплексный защитный костюм (ОКЗК), общевойсковой защитный комплект (ОЗК), импрегнированное обмундирование, защитные очки и т.п.
Таким образом, ударная волна и световое излучение ядерного взрыва являются его основными поражающими факторами. Своевременное и умелое использование простейших укрытий, рельефа местности, инженерных фортификационных сооружений, индивидуальных средств защиты, профилактических мероприятий позволит ослабить, а в ряде случаев исключить воздействие ударной волны и светового излучения на личный состав, вооружение и военную технику.
Проникающая радиация ядерного взрыва представляет собой поток γ- излучения и нейтронов. Нейтронное и γ-излучение различны по своим физическим свойствам, а общим для них является то, что они могут распространяться в воздухе во все стороны на расстояния до 2,5 – 3 км. Проходя через биологическую ткань, γ -кванты и нейтроны ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав живых клеток, в результате чего нарушается нормальный обмен веществ и изменяется характер жизнедеятельности клеток, отдельных органов и систем организма, что приводит к возникновению заболевания – лучевой болезни. Схема распространения гамма-излучения ядерного взрыва показана на рисунке 1.
Рис. 1. Схема распространения гамма-излучения ядерного взрыва
Источником проникающей радиации являются ядерные реакции деления и синтеза, протекающие в боеприпасах в момент взрыва, а также радиоактивный распад осколков деления.
Поражающее действие проникающей радиации характеризуется дозой излучения, т.е. количеством энергии ионизирующих излучений, поглощенной единицей массы облучаемой среды, измеряемой в радах (рад ).
Нейтроны и γ-излучение ядерного взрыва действуют на любой объект практически одновременно. Поэтому общее поражающее действие проникающей радиации определяется суммированием доз γ-излучения и нейтроно, где:
- суммарная доза излучения, рад;
- доза γ- излучения, рад;
- доза нейтронов, рад (ноль у символов доз показывает, что они определяются перед защитной преградой).
Доза излучения зависит от типа ядерного заряда, мощности и вида взрыва, а также от расстояния до центра взрыва.
Проникающая радиация является одним из основных поражающих факторов при взрывах нейтронных боеприпасов и боеприпасов деления сверхмалой и малой мощности. Для взрывов большой мощности радиус поражения проникающей радиацией значительно меньше радиусов поражения ударной волной и световым излучением. Особо важное значение проникающая радиация приобретает в случае взрывов нейтронных боеприпасов, когда основная доля дозы излучения образуется быстрыми нейтронами.
Поражающее воздействие проникающей радиации на личный состав и на состояние его боеспособности зависит от полученной дозы излучения и времени, прошедшего после взрыва, что вызывает лучевую болезнь. В зависимости от полученной дозы излучения различают четыре степени лучевой болезни.
Лучевая болезнь I степени (легкая) возникает при суммарной дозе излучения 150 – 250 рад. Скрытый период продолжается 2 – 3 недели, после чего появляется недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, периодическое повышение температуры. В крови уменьшается содержание лейкоцитов и тромбоцитов. Лучевая болезнь I степени излечивается в течение 1,5 – 2 месяцев в стационаре.
Лучевая болезнь II степени (средняя) возникает при суммарной дозе излучения 250 – 400 рад. Скрытый период длится около 2 – 3 недель, затем признаки заболевания выражаются более ярко: наблюдается выпадение волос, меняется состав крови. При активном лечении наступает выздоровление через 2 — 2,5 месяца.
Лучевая болезнь III степени (тяжелая) наступает при дозе излучения 400 – 700 рад. Скрытый период составляет от несколько часов до 3 недель.
Болезнь протекает интенсивно и тяжело. В случае благоприятного исхода выздоровление может наступить через 6 – 8 месяцев, но остаточные явления наблюдаются значительно дольше.
Лучевая болезнь IV степени (крайне тяжелая) наступает при дозе излучения свыше 700 рад, которая является наиболее опасной. Смерть наступает через 5 – 12 дней, а при дозах, превышающих 5000 рад, личный состав утрачивает боеспособность через несколько минут.
Тяжесть поражения в известной мере зависит от состояния организма до облучения и его индивидуальных особенностей. Сильное переутомление, голодание, болезнь, травмы, ожоги повышают чувствительность организма к воздействию проникающей радиации. Сначала человек теряет физическую работоспособность, а затем – умственную.
При больших дозах излучения и потоках быстрых нейтронов утрачивают работоспособность комплектующие элементы систем радиоэлектроники. При дозах более 2000 рад стекла оптических приборов темнеют, окрашиваясь в фиолетово – бурый цвет, что снижает или полностью исключает возможность их использования для наблюдения. Дозы излучения 2 – 3 рад приводят в негодность фотоматериалы, находящиеся в светонепроницаемой упаковке.
Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие γ-излучение и нейтроны. При решении вопросов защиты следует учитывать разницу в механизмах взаимодействия γ-излучения и нейтронов со средой, что определяет выбор защитных материалов. Излучение сильнее всего ослабляется тяжелыми материалами, имеющими высокую электронную плотность (свинец, сталь, бетон). Поток нейтронов лучше ослабляется легкими материалами, содержащими ядра легких элементов, например водорода (вода, полиэтилен).
В подвижных объектах для защиты от проникающей радиации необходима комбинированная защита, состоящая из легких водородосодержащих веществ и материалов с высокой плотностью. Средний танк, например, без специальных противорадиационных экранов имеет кратность ослабления проникающей радиации равную примерно 4, что недостаточно для обеспечения надежной защиты экипажа. Поэтому вопросы защиты личного состава должны решаться выполнением комплекса различных мероприятий.
Наибольшей кратностью ослабления от проникающей радиации обладают фортификационные сооружения (перекрытые траншеи – до 100, убежища – до 1500).
В качестве средств, ослабляющих действие ионизирующих излучений на организм человека, могут быть использованы различные противорадиационные препараты (радиопротекторы).
Ядерные взрывы в атмосфере и в более высоких слоях приводят к возникновению мощных электромагнитных полей с длинами волн от 1 до 1000 м и более. Эти поля ввиду их кратковременного существования принято называть электромагнитным импульсом (ЭМИ).
Поражающее действие ЭМИ обусловлено возникновением напряжений и токов в проводниках различной протяженности, расположенных в воздухе, земле, на вооружении и военной технике и других объектах.
Основной причиной генерации ЭМИ длительностью менее 1с считают взаимодействие γ-квантов и нейтронов с газом во фронте ударной волны и вокруг него. Важное значение имеет также возникновение асимметрии в распределении пространственных электрических зарядов, связанных с особенностями распространения излучения и образования электронов.
При наземном или низком воздушном взрыве γ-кванты, испускаемые из зоны протекания ядерных реакций, выбивают из атомов воздуха быстрые электроны, которые летят в направлении движения квантов со скоростью, близкой к скорости света, а положительные ионы (остатки атомов) остаются на месте. В результате такого разделения электрических зарядов в пространстве образуются элементарные и результирующие электрические и магнитные поля, которые и представляют собой ЭМИ.
При наземном и низком воздушном взрывах поражающее воздействие ЭМИ наблюдается на расстоянии порядка нескольких километров от центра взрыва.
При высотном ядерном взрыве (Н > 10 км) могут возникать поля ЭМИ в зоне взрыва и на высотах 20 – 40 км от поверхности земли. ЭМИ в зоне такого взрыва возникает за счет быстрых электронов, которые образуются в результате взаимодействия квантов ядерного взрыва с материалом оболочки боеприпаса и рентгеновского излучения с атомами окружающего разреженного воздушного пространства.
Испускаемое из зоны взрыва излучение в направлении поверхности земли начинает поглощаться в более плотных слоях атмосферы на высотах 20 – 40 км, выбивая из атомов воздуха быстрые электроны. В результате разделения и перемещения положительных и отрицательных зарядов в этой области и в зоне взрыва, а также при взаимодействии зарядов с геомагнитным полем земли возникает электромагнитное излучение, которое достигает поверхности земли в зоне радиусом до нескольких сот километров. Продолжительность ЭМИ – несколько десятых долей секунды.
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, сгорание разрядников, порчу полупроводниковых приборов, перегорание плавких вставок и других элементов радиотехнических устройств.
Наиболее подвержены воздействию ЭМИ линии связи, сигнализации и управления. Когда амплитуда ЭМИ не слишком большая, то возможно срабатывание средств защиты (плавких вставок, грозоразрядников) и нарушение работоспособности линий.
Кроме того, высотный взрыв способен создать помехи в работе средств связи на очень больших площадях.
Защита от ЭМИ достигается экранированием как линий энергоснабжения и управления, так и собственно аппаратуры, а также созданием такой элементной базы радиотехнических средств, которая устойчива к воздействию ЭМИ. Все наружные линии, например, должны быть двухпроводными, хорошо изолированными от земли, с малоинерционными разрядниками и плавкими вставками. Для защиты чувствительного электронного оборудования целесообразно использовать разрядники с небольшим порогом зажигания. Важное значение имеют правильная эксплуатация линий, контроль исправности средств защиты, а также организация обслуживания линий в процессе эксплуатации.
Радиоактивное заражение местности, приземного слоя атмосферы, воздушного пространства, воды и других объектов возникает в результате выпадения радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва при его перемещении под воздействием ветра.
Значение радиоактивного заражения как поражающего фактора определяется тем, что высокие уровни радиации могут наблюдаться не только в районе, прилегающем к месту взрыва, но и на расстоянии десятков и даже сотен километров от него. В отличие от других поражающих факторов, действие которых проявляется в течение относительно короткого времени после ядерного взрыва, радиоактивное заражение местности может быть опасным на протяжении нескольких лет и десятков лет после взрыва.
Наиболее сильное заражение местности происходит от наземных ядерных взрывов, когда площади заражения с опасными уровнями радиации во много раз превышают размеры зон поражения ударной волной, световым излучением и проникающей радиацией. Сами радиоактивные вещества и испускаемые ими ионизирующие излучения не имеют цвета, запаха, а скорость их распада не может быть измерена какими – либо физическими или химическими методами.
Зараженную местность по пути движения облака, где выпадают радиоактивные частицы диаметром более 30 – 50 мкм, принято называть ближним следом заражения. На больших расстояниях – дальний след – небольшое заражение местности, которое в течение длительного времени не влияет на боеспособность личного состава. Схема формирования следа радиоактивного облака наземного ядерного взрыва представлена на рисунке 2.
Рис. 2. Схема формирования следа радиоактивного облака наземного ядерного взрыва
Источниками радиоактивного заражения при ядерном взрыве являются:
- продукты деления (осколки деления) ядерных взрывчатых веществ;
- радиоактивные изотопы (радионуклиды), образующиеся в грунте и др. материалах под воздействием нейтронов – наведенная активность;
- не разделившаяся часть ядерного заряда.
При наземном ядерном взрыве светящаяся область касается поверхности земли и образуется воронка выброса. Значительное количество грунта, попавшего в светящуюся область, плавится, испаряется и перемешивается с радиоактивными веществами.
По мере остывания светящейся области и ее подъема пары конденсируются, образуя радиоактивные частицы разных размеров. Сильный прогрев грунта и приземного слоя воздуха способствует образованию в районе взрыва восходящих потоков воздуха, которые формируют пылевой столб («ножку» облака). Когда плотность воздуха в облаке взрыва станет равной плотности окружающего воздуха, подъем облака прекращается. При этом, в среднем за 7 – 10 мин. облако достигает максимальной высоты подъема, которую иногда называют высотой стабилизации облака.
Границы зон радиоактивного заражения с разной степенью опасности для личного состава можно характеризовать как мощностью дозы излучения (уровнем радиации) на определенное время после взрыва, так и дозой до полного распада радиоактивных веществ.
По степени опасности зараженную местность по следу облака взрыва принято делить на 4 зоны.
Зона А (умеренного заражения), площадь которой составляет 70 – 80% площади всего следа.
Зона Б (сильного заражения). Дозы излучения на внешней границе этой зоны Д внешн = 400 рад, а на внутренней — Д внутр. = 1200 рад. На долю этой зоны приходится примерно 10% площади радиоактивного следа.
Зона В (опасного заражения). Дозы излучения на ее внешней границе Д внешн = 1200 рад, а на внутренней — Д внутр = 4000 рад. Эта зона занимает примерно 8 – 10% площади следа облака взрыва.
Зона Г (чрезвычайно опасного заражения). Дозы излучения на ее внешней границе более 4000 рад.
На рисунке 3 показана схема нанесения прогнозируемых зон заражения при одиночном наземном ядерном взрыве. Синим цветом наносится зона Г, зеленым – Б, коричневым – В, черным – Г.
Рис. 3. Схема нанесения прогнозируемых зон заражения при одиночном ядерном взрыве
Потери людей, вызванные действием поражающих факторов ядерного взрыва, принято делить на безвозвратные исанитарные.
К безвозвратным потерям относят погибших до оказания медицинской помощи, а к санитарным – пораженных, поступивших для лечения в медицинские подразделения и учреждения.
К поражающим факторам ядерного оружия относятся:
ударная волна;
световое излучение;
проникающая радиация;
радиоактивное заражение;
электромагнитный импульс.
При взрыве в атмосфере примерно 50% энергии взрыва расходуется на образование ударной волны, 30-40% - на световое излучение, до 5% - на проникающую радиацию и электромагнитный импульс и до 15% - на радиоактивное заражение. Действие поражающих факторов ядерного взрыва на людей и элементы объектов происходит не одновременно и различается по длительности воздействия, характеру и масштабам.
Ударная волна. Ударная волна - это область резкого сжатия среды, которая распространяется в виде сферического слоя во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью. В зависимости от среды распространения различают ударную волну в воздухе, в воде или грунте.
Ударная волна в воздухе образуется за счет колоссальной энергии, выделяемой в зоне реакции, где исключительно высокая температура, а давление достигает миллиардов атмосфер (до 105 млрд. Па). Раскаленные пары и газы, стремясь расшириться, производят резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимают их до больших давления и плотности и нагревают до высокой температуры. Эти слои воздуха приводят в движение последующие слои.
Таким образом, сжатие и перемещение воздуха происходит от одного слоя к другому во все стороны от центра взрыва, образуя воздушную ударную волну. Вблизи центра взрыва скорость распространения ударной волны в несколько раз превышает скорость звука в воздухе.
С увеличением расстояния от места взрыва скорость распространения волны быстро падает, а ударная волна ослабевает. Воздушная ударная волна при ядерном взрыве средней мощности проходит примерно 1000 метров за 1,4 секунды, 2000 метров - за 4 секунды, 3000 метров - за 7 секунд, 5000 метров - за 12 секунд.
ядерное оружие боеприпас взрыв
Основные параметры ударной волны, характеризующие ее разрушающее и поражающее действие: избыточное давление во фронте ударной волны, давление скоростного напора, продолжительность действия волны - длительность фазы сжатия и скорость фронта ударной волны.
Ударная волна в воде при подводном ядерном взрыве качественно напоминает ударную волну в воздухе. Однако на одних и тех же расстояниях давление во фронте ударной волны в воде гораздо больше, чем в воздухе, а время действия - меньше.
При наземном ядерном взрыве часть энергии взрыва расходуется на образование волны сжатия в грунте. В отличие от ударной волны в воздухе она характеризуется менее резким увеличением давления во фронте волны, а также более медленным его ослаблением за фронтом.
При взрыве ядерного боеприпаса в грунте основная часть энергии взрыва передается окружающей массе грунта и производит мощное сотрясение грунта, напоминающее по своему действию землетрясения.
Механическое воздействие ударной волны. Характер разрушения элементов объекта (предмета) зависит от нагрузки, создаваемой ударной волной, и реакции предмета на действие этой нагрузки. Общую оценку разрушений, вызванных ударной волной ядерного взрыва, принято давать по степени тяжести этих разрушений.
- 1) Слабое разрушение. Разрушаются оконные и дверные заполнения и легкие перегородки, частично разрушается кровля, возможны трещины в стеклах верхних этажей. Подвалы и нижние этажи сохраняются полностью. Находиться в здании безопасно и оно может эксплуатироваться после проведения текущего ремонта.
- 2) Среднее разрушение проявляется в разрушении крыш и встроенных элементов - внутренних перегородок, окон, а также в возникновении трещин в стенах, обрушении отдельных участков чердачных перекрытий и стен верхних этажей. Подвалы сохраняются. После расчистки и ремонта может быть использована часть помещений нижних этажей. Восстановление зданий возможно при проведении капитального ремонта.
- 3) Сильное разрушение характеризуется разрушением несущих конструкций и перекрытий верхних этажей, образованием трещин в стенах и деформацией перекрытий нижних этажей. Использование помещений становится невозможным, а ремонт и восстановление - чаще всего нецелесообразным.
- 4) Полное разрушение. Разрушаются все основные элементы здания, включая и несущие конструкции. Использовать здание невозможно. Подвальные помещения при сильных и полных разрушениях могут сохраняться и после разбора завалов частично использоваться.
Воздействие ударной волны на людей и животных. Ударная волна может нанести незащищенным людям и животным травматические поражения, контузии или быть причиной их гибели.
Поражения могут быть непосредственными (в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха) или косвенными (в результате ударов обломками разрушенных зданий и сооружений). Воздействие воздушной ударной волны на незащищенных людей характеризуется легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми травмами.
- 1) Крайне тяжелые контузии и травмы возникают при избыточном давлении более 100 кПа. Отмечаются разрывы внутренних органов, переломы костей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга, длительная потеря сознания. Эти травмы могут привести к смертельному исходу.
- 2) Тяжелые контузии и травмы возможны при избыточных давлениях от 60 до 100 кПа. Они характеризуются сильной контузией всего организма, потерей сознания, переломами костей, кровотечением из носа и ушей; возможны повреждения внутренних органов и внутренние кровотечения.
- 3) Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40-60 кПа. При этом могут быть вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждения органов слуха, кровотечение из носа и ушей.
- 4) Легкие повреждения наступают при избыточном давлении 20-40 кПа. Они выражаются в скоро проходящих нарушениях функций организма (звон в ушах, головокружение, головная боль). Возможны вывихи, ушибы.
Гарантированная защита людей от ударной волны обеспечивается при укрытии их в убежищах. При отсутствии убежищ используются противорадиационные укрытия, подземные выработки, естественные укрытия и рельеф местности.
Световое излучение. Световое излучение ядерного взрыва - совокупность видимого света и близких к нему по спектру ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Источник светового излучения - светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры веществ ядерного боеприпаса, воздуха и грунта (при наземном взрыве).
Температура светящейся области в течение некоторого времени сравнима с температурой поверхности солнца (максимум 8000-100000С и минимум 18000С). Размеры светящейся области и ее температура быстро изменяются во времени. Продолжительность светового излучения зависит от мощности и вида взрыва и может продолжаться до десятков секунд. Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом. Световым импульсом называется отношение количества световой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпендикулярно распространению световых лучей.
При ядерном взрыве на большой высоте рентгеновские лучи, излучаемые исключительно сильно нагретыми продуктами взрыва, поглощаются большими толщами разреженного воздуха. Поэтому температура огненного шара (значительно больших размеров, чем при воздушном взрыве) ниже.
Количество световой энергии, достигающей объекта, находящегося на определенном расстоянии от наземного взрыва, может составлять для малых расстояний порядка трех четвертей, а на больших - половину импульса при воздушном взрыве такой же мощности.
При наземных и надводных взрывах световой импульс на тех же расстояниях меньше, чем при воздушных взрывах той же мощности.
При подземных или подводных взрывах поглощается почти все световое излучение.
Пожары на объектах и в населенных пунктах возникают от светового излучения и вторичных факторов, вызванных воздействием ударной волны. Большое влияние оказывает наличие горючих материалов.
С точки зрения производства спасательных работ пожары классифицируют по трем зонам: зона отдельных пожаров, зона сплошных пожаров и зона горения и тления.
- 1) Зоны отдельных пожаров представляют собой районы, на территории которых пожары возникают в отдельных зданиях, сооружениях. Маневр формирования между отдельными пожарами без средств тепловой защиты невозможен.
- 2) Зона сплошных пожаров - территория, на которой горит большинство сохранившихся зданий. Через эту территорию невозможен проход или нахождение на ней формирований без средств защиты от теплового излучения или проведения специальных противопожарных мероприятий по локализации или тушению пожара.
- 3) Зона горения и тления в завалах представляет собой территорию, на которой горят разрушенные здания и сооружения. Она характеризуется продолжительным горением в завалах (до нескольких суток).
Воздействие светового излучения на людей и животных. Световое излучение ядерного взрыва при непосредственном воздействии вызывает ожоги открытых участков тела, временное ослепление или ожоги сетчатки.
Ожоги разделяются по тяжести поражения организма на четыре степени.
Ожоги первой степени выражаются в болезненности, покраснении и припухлости кожи. Они не представляют серьезной опасности и быстро вылечиваются без каких-либо последствий.
При ожогах второй степени образуются пузыри, заполненные прозрачной белковой жидкостью; при поражении значительных участков кожи человек может потерять на некоторое время трудоспособность и нуждается в специальном лечении.
Ожоги третьей степени характеризуются омертвлением кожи с частичным поражением росткового слоя.
Ожоги четвертой степени: омертвление кожи более глубоких слоев тканей. Поражение ожогами третьей и четвертой степеней значительной части кожного покрова может привести к смертельному исходу.
Защита от светового излучения более проста, чем от других поражающих факторов. Световое излучение распространяется прямолинейно. Любая непрозрачная преграда могут служить защитой от него. Используя для укрытия ямы, канавы, бугры, насыпи, простенки между окнами, различные виды техники, кроны деревьев и тому подобное, можно значительно ослабить или вовсе избежать ожогов от светового излучения. Полную защиту обеспечивают убежища и противорадиационные укрытия. Одежда также защищает кожу от ожогов, поэтому ожоги чаще бывают на открытых участках тела.
Степень ожогов световым излучением закрытых участков кожи зависит от характера одежды, ее цвета, плотности и толщины (предпочтительна свободная одежда светлых тонов или одежда из шерстяных тканей).
Проникающая радиация. Проникающая радиация представляет собой гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва. Также выделяются еще и ионизирующие излучения в виде альфа и бета частиц, имеющих малую длину свободного пробега, вследствие чего их воздействием на людей и материалы пренебрегают. Время действия проникающей радиации не превышает 10-15 секунд с момента взрыва.
Основные параметры, характеризующие ионизирующие излучения, - доза и мощность дозы излучения, поток и плотность потока частиц.
Ионизирующая способность гамма-излучения характеризуется экспозиционной дозой излучения. Единицей экспозиционной дозы гамма-излучения является кулон на килограмм (Кл/кг). В практике в качестве единицы экспозиционной дозы применят несистемную единицу рентген (Р). Рентген - это такая доза (количество энергии) гамма-излучения, при поглощении которой в 1 см3 сухого воздуха (при температуре 0оС и давлении 760 мм рт. ст.) образуется 2,083 миллиарда пар ионов, каждый из которых имеет заряд, равный заряду электрона.
Степень тяжести лучевого поражения главным образом зависит от поглощенной дозы. Для измерения поглощенной дозы любого вида ионизирующего излучения установлена единица грей (Гр.). Распространяясь в среде, гамма-излучения и нейтроны ионизируют ее атомы и изменяют физическую структуру веществ. При ионизации атомы и молекулы клеток живой ткани за счет нарушения химических связей и распада жизненно важных веществ погибают или теряют способность к дальнейшей жизнедеятельности.
При воздушных и наземных ядерных взрывах близких к земле настолько, что ударная волна может выводить из строя здания и сооружения, проникающая радиация в большинстве случаев для объектов является безопасной. Но с увеличением высоты взрыва она приобретает все большее значение в поражении объектов. При взрывах на больших высота и в космосе основным поражающим фактором становится импульс проникающей радиации.
Поражение людей и животных проникающей радиацией. При воздействии проникающей радиации у людей и животных может возникнуть лучевая болезнь. Степень поражения зависит от экспозиционной дозы излучения, времени, в течение которого эта доза получена, площади облучения тела, общего состояния организма. Также учитывают, что облучение может быть однократным и многократным. Однократным считается облучение, полученное за первые четверо суток. Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, является многократным. При однократном облучении организма человека в зависимости от полученной экспозиционной дозы различают 4 степени лучевой болезни.
Лучевая болезнь первой (легкой) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 100-200 Р. Скрытый период может продолжаться 2-3 недели, после чего появляется недомогание, общая слабость, чувство тяжести в голове, стеснение в груди, повышение потливости, может наблюдаться периодическое повышение температуры. В крови уменьшается содержание лейкоцитов. Лучевая болезнь первой степени излечима.
Лучевая болезнь второй (средней) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 200-400 Р. Скрытый период длится около недели. Лучевая болезнь проявляется в более тяжелом недомогании, расстройстве функций нервной системы, головных болях, головокружениях, вначале часто бывает рвота, возможно повышение температуры тела; количество лейкоцитов в крови, особенно лимфоцитов, уменьшается более чем наполовину. При активном лечении выздоровление наступает через 1,5-2 месяца. Возможны смертельные исходы (до 20%).
Лучевая болезнь третьей (тяжелой) степени возникает при общей экспозиционной дозе 400-600 Р. Скрытый период - до нескольких часов. Отмечают тяжелое общее состояние, сильные головные боли, рвоту, иногда потерю сознания или резкое возбуждение, кровоизлияния в слизистые оболочки и кожу, некроз слизистых оболочек в области десен. Количество лейкоцитов, а затем эритроцитов и тромбоцитов резко уменьшается. Ввиду ослабления защитных сил организма появляются различные инфекционные осложнения. Без лечения болезнь в 20-70% случаев заканчивается смертью, чаще от инфекционных осложнений или от кровотечений.
При облучении экспозиционной дозой более 600 Р. развивается крайне тяжелая четвертая степень лучевой болезни, которая без лечения обычно заканчивается смертью в течение двух недель.
Защита от проникающей радиации. Проникающая радиация, проходя через различные среды (материалы), ослабляется. Степень ослабления зависит от свойств материалов и толщины защитного слоя. Нейтроны ослабляются в основном за счет столкновения с ядрами атомов. Энергия гамма квантов при прохождении их через вещества расходуется в основном на взаимодействие с электронами атомов. Защитные сооружения ГО надежно обеспечивают защиту людей от проникающей радиации.
Радиоактивное заражение. Радиоактивное заражение возникает в результате выпадения радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва.
Основные источники радиоактивности при ядерных взрывах: продукты деления веществ, составляющих ядерное горючее (200 радиоактивных изотопов 36 химических элементов); наведенная активность, возникающая в результате воздействия потока нейтронов ядерного взрыва на некоторые химические элементы, входящие в состав грунта (натрий, кремний и другие); некоторая часть ядерного горючего, которая не участвует в реакции деления и попадает в виде мельчайших частиц в продукты взрыва.
Излучение радиоактивных веществ состоит из трех видов лучей: альфа, бета и гамма.
Наибольшей проникающей способностью обладают гамма лучи, меньшей - бета частицы и незначительной - альфа частицы. Поэтому основную опасность для людей при радиоактивном заражении местности представляют гамма и бета излучения.
Радиоактивное заражение имеет ряд особенностей: большая площадь поражения, длительность сохранения поражающего действия, трудности обнаружения радиоактивных веществ, не имеющих цвета, запаха и других внешних признаков.
Зоны радиоактивного заражения образуются в районе ядерного взрыва и на следе радиоактивного облака. Наибольшая зараженность местности будет при наземных (надводных) и подземных (подводных) ядерных взрывах.
При наземном (подземном) ядерном взрыве огненный шар касается поверхности земли. Окружающая среда сильно нагревается, значительная часть грунта и скальных пород испаряется и захватывается огненным шаром. Радиоактивные вещества оседают на расплавленных частицах грунта. В результате образуется мощное облако, состоящее из огромного количества радиоактивных и неактивных оплавленных частиц, размеры которых колеблются от нескольких микрон до нескольких миллиметров. В течение 7-10 минут радиоактивное облако поднимается и достигает своей максимальной высоты, стабилизируется, приобретая характерную грибовидную форму, и под действием воздушных потоков перемещается с определенной скоростью и в определенном направлении. Большая часть радиоактивных осадков, которая вызывает сильное заражение местности, выпадает из облака в течение 10-20 часов после ядерного взрыва.
При выпадении радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва происходит заражение поверхности земли, воздуха, водоисточников, материальных ценностей и тому подобное.
При воздушном и высотном взрывах огненный шар не касается поверхности земли. При воздушном взрыве почти вся масса радиоактивных продуктов в виде очень маленьких частиц уходит в стратосферу и только небольшая часть остается в тропосфере. Из тропосферы радиоактивные вещества выпадают в течение 1-2 месяцев, а из стратосферы - 5-7 лет. За это время радиоактивно зараженные частицы уносятся воздушными потоками на большие расстояния от места взрыва и распределяются на огромных площадях. Поэтому они не могут создать опасного радиоактивного заражения местности. Опасность может лишь представлять радиоактивность, наведенная в грунте и предметах, расположенных вблизи эпицентра воздушного ядерного взрыва. Размеры этих зон, как правило, не будут превышать радиусов зон полных разрушений.
Форма следа радиоактивного облака зависит от направления и скорости среднего ветра. На равнинной местности при неменяющемся направлении ветра радиоактивный след имеет форму вытянутого эллипса. Наиболее высокая степень заражения наблюдается на участках следа, расположенных недалеко от центра взрыва и на оси следа. Здесь выпадают более крупные оплавленные частицы радиоактивной пыли. Наименьшая степень заражения наблюдается на границах зон заражения и на участках, наиболее удаленных от центра наземного ядерного взрыва.
Степень радиоактивного заражения местности характеризуется уровнем радиации на определенное время после взрыва и экспозиционной дозой радиации (гамма излучения), полученной за время от начала заражения до времени полного распада радиоактивных веществ.
В зависимости от степени радиоактивного заражения и возможных последствий внешнего облучения в районе ядерного взрыва и на следе радиоактивного облака выделяют зоны умеренного, сильного, опасного и чрезвычайно опасного заражения.
Зона умеренного заражения (зона А). Экспозиционная доза излучения за время полного распада радиоактивных веществ колеблется от 40 до 400 Р. Работы на открытой местности, расположенной в середине зоны или у ее внутренней границы, должны быть прекращены на несколько часов.
Зона сильного заражения (зона Б). Экспозиционная доза излучения за время полного распада радиоактивных веществ колеблется от 400 до 1200 Р. В зоне Б работы на объектах прекращаются сроком до 1 суток, рабочие и служащие укрываются в защитных сооружениях ГО, подвалах или других укрытиях.
Зона опасного заражения (зона В). На внешней границе зоны экспозиционного гамма излучения до полного распада радиоактивных веществ составляет 1200 Р., на внутренней границе - 4000 Р. В этой зоне работы прекращаются от 1 до 3-4 суток, рабочие и служащие укрываются в защитных сооружениях ГО.
Зона чрезвычайно опасного заражения (зона Г). На внешней границе зоны экспозиционная доза гамма излучения до полного распада радиоактивных веществ составляет 4000 Р. В зоне Г работы на объектах прекращаются на 4 и более суток, рабочие и служащие укрываются в убежищах. По истечении указанного срока уровень радиации на территории объекта спадает до значений, обеспечивающих безопасную деятельность рабочих и служащих в производственных помещениях.
Действие продуктов ядерного взрыва на людей. Как и проникающая радиация в районе ядерного взрыва, общее внешнее гамма облучение на радиоактивно зараженной местности вызывает у людей и животных лучевую болезнь. Дозы излучения, вызывающие заболевание, такие же, как и от проникающей радиации.
При внешнем воздействии бета частиц у людей наиболее часто отмечаются поражения кожи на руках, в области шеи, на голове. Различают кожные поражения тяжелой (появление незаживающих язв), средней (образование пузырей) и легкой (посинение и зуд кожи) степени.
Внутреннее поражение людей радиоактивными веществами может произойти при попадании их внутрь организма главным образом с пищей. С воздухом и водой радиоактивные вещества в организм, по-видимому, будут попадать в таких количествах, которые не вызовут острого лучевого поражения с потерей трудоспособности людей.
Всасывающиеся радиоактивные продукты ядерного взрыва распределяются в организме крайне неравномерно. Особенно много концентрируется их в щитовидной железе и печени. В связи с этим указанные органы подвергаются облучению в очень больших дозах, приводящих либо разрушению ткани, либо к развитию опухолей (щитовидная железа), либо к серьезному нарушению функций.
Ядерное оружие является одним из основных видов оружия массового поражения, основанного на использовании внутриядерной энергии, выделяющейся при цепных реакциях деления тяжелых ядер некоторых изотопов урана и плутония или при термоядерных реакциях синтеза легких ядер - изотопов водорода (дейтерия и трития).
В результате выделения огромного количества энергии при взрыве поражающие факторы ядерного оружия существенно отличаются от действия обычных средств поражения. Основные поражающие факторы ядерного оружия: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение, электромагнитный импульс.
Ядерное оружие включает в себя ядерные боеприпасы, средства доставки их к цели (носители) и средства управления.
Мощность взрыва ядерного боеприпаса принято выражать тротиловым эквивалентом, то есть количеством обычного взрывчатого вещества (тротила), при взрыве которого выделяется столько же энергии.
Основными частями ядерного боеприпаса являются: ядерное взрывчатое вещество (ЯВВ), источник нейтронов, отражатель нейтронов, заряд взрывчатого вещества, детонатор, корпус боеприпаса.
Поражающие факторы ядерного взрыва
Ударная волна - это основной поражающий фактор ядерного взрыва, так как большинство разрушений и повреждений сооружений, зданий, а также поражения людей обусловлены, как правило, ее воздействием. Она представляет собой область резкого сжатия среды, распространяющуюся во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью. Передняя граница сжатого слоя воздуха называется фронтом ударной волны.
Поражающее действие ударной волны характеризуется величиной избыточного давления. Избыточное давление - это разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением перед ним.
При избыточном давлении 20-40 кПа незащищенные люди могут получить легкие поражения (легкие ушибы и контузии). Воздействие ударной волны с избыточным давлением 40-60 кПа приводит к поражениям средней тяжести: потере сознания, повреждению органов слуха, сильным вывихам конечностей, кровотечению из носа и ушей. Тяжелые травмы возникают при избыточном давлении свыше 60 кПа. Крайне тяжелые поражения наблюдаются при избыточном давлении свыше 100 кПа.
Световое излучение - это поток лучистой энергии, включающий видимые ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Его источник - светящаяся область, образуемая раскаленными продуктами взрыва и раскаленным воздухом. Световое излучение распространяется практически мгновенно и длится в зависимости от мощности ядерного взрыва до 20 с. Однако сила его такова, что, несмотря на кратковременность, оно способно вызывать ожоги кожи (кожных покровов), поражение (постоянное или временное) органов зрения людей и возгорание горючих материалов и объектов.
Световое излучение не проникает через непрозрачные материалы, поэтому любая преграда, способная создать тень, защищает от прямого действия светового излучения и исключает ожоги. Значительно ослабляется световое излучение в запыленном (задымленном) воздухе, в туман, дождь, снегопад.
Проникающая радиация - это поток гамма-лучей и нейтронов, распространяющийся в течение 10-15 с. Проходя через живую ткань, гамма-излучение и нейтроны ионизируют молекулы, входящие в состав клеток. Под влиянием ионизации в организме возникают биологические процессы, приводящие к нарушению жизненных функций отдельных органов и развитию лучевой болезни. В результате прохождения излучений через материалы окружающей среды уменьшается их интенсивность. Ослабляющее действие принято характеризовать слоем половинного ослабления, то есть такой толщиной материала, проходя через которую, интенсивность излучения уменьшается в два раза. Например, в два раза ослабляют интенсивность гамма-лучей сталь толщиной 2,8 см, бетон -10 см, грунт - 14 см, древесина - 30 см.
Открытые и особенно перекрытые щели уменьшают воздействие проникающей радиации, а убежища и противорадиационные укрытия практически полностью защищают от нее.
Радиоактивное заражение местности, приземного слоя атмосферы, воздушного пространства, воды и других объектов возникает в результате выпадения радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва. Значение радиоактивного заражения как поражающего фактора определяется тем, что высокий уровень радиации может наблюдаться не только в районе, прилегающем к месту взрыва, но и на расстоянии десятков и даже сотен километров от него. Радиоактивное заражение местности может быть опасным на протяжении нескольких недель после взрыва.
Источниками радиоактивного излучения при ядерном взрыве являются: продукты деления ядерных взрывчатых веществ (Ри-239, U-235, U-238); радиоактивные изотопы (радионуклиды), образующиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов, то есть наведенная активность.
На местности, подвергшейся радиоактивному заражению при ядерном взрыве, образуются два участка: район взрыва и след облака. В свою очередь в районе взрыва различают наветренную и подветренную стороны.
Преподаватель может коротко остановиться на характеристике зон радиоактивного заражения, которые по степени опасности принято делить на следующие четыре зоны:
зона А - умеренного заражения площадью 70-80 % от площади всего следа взрыва. Уровень радиации на внешней границе зоны через 1 час после взрыва составляет 8 Р/ч;
зона Б - сильного заражения, на долю которой приходится примерно 10 % площади радиоактивного следа, уровень радиации 80 Р/ч;
зона В - опасного заражения. Она занимает примерно 8-10% площади следа облака взрыва; уровень радиации 240 Р/ч;
зона Г - чрезвычайно опасного заражения. Ее площадь составляет 2-3% площади следа облака взрыва. Уровень радиации 800 Р/ч.
Постепенно уровень радиации на местности снижается, ориентировочно в 10 раз через отрезки времени, кратные 7. Например, через 7 часов после взрыва мощность дозы уменьшается в 10 раз, а через 50 часов - почти в 100 раз.
Объем воздушного пространства, в котором происходит осаждение радиоактивных частиц из облака взрыва и верхней части пылевого столба, принято называть шлейфом облака. По мере приближения шлейфа к объекту уровень радиации возрастает вследствие гамма-излучения радиоактивных веществ, содержащихся в шлейфе. Из шлейфа наблюдается выпадение радиоактивных частиц, которые, попадая на различные объекты, заражают их. О степени заражения радиоактивными веществами поверхностей различных объектов, одежды людей и кожных покровов принято судить по величине мощности дозы (уровню радиации) гамма-излучения вблизи зараженных поверхностей, определяемой в миллирентгенах в час (мР/ч).
Еще один поражающий фактор ядерного взрыва - электромагнитный импульс. Это кратковременное электромагнитное поле, возникающее при взрыве ядерного боеприпаса в результате взаимодействия гамма-лучей и нейтронов, испускаемых при ядерном взрыве, с атомами окружающей среды. Следствием его воздействия может быть перегорание или пробои отдельных элементов радиоэлектронной и электротехнической аппаратуры.
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 необходимо при возможности использовать противогазы, респираторы, противопыльные тканевые маски и ватно-марлевые повязки, а также средства защиты кожи, в том числе и одежду.
Химическое оружие, способы защиты от него
Химическое оружие - это оружие массового поражения, действие которого основано на токсических свойствах химических веществ. Главными компонентами химического оружия являются боевые отравляющие вещества и средства их применения, включая носители, приборы и устройства управления, используемые для доставки химических боеприпасов к целям. Химическое оружие было запрещено Женевским протоколом 1925 года. В настоящее время в мире принимаются меры по полному запрещению химического оружия. Однако оно пока еще имеется в ряде стран.
К химическому оружию относятся отравляющие вещества (0В) и средства их применения. Отравляющими веществами снаряжаются ракеты, авиационные бомбы, артиллерийские снаряды и мины.
По действию на организм человека 0В делятся на нервно-паралитические, кожно-нарывные, удушающие, общеядовитые, раздражающие и психохимические.
0В нервно-паралитического действия: VX (Ви-Икс), зарин. Поражают нервную систему при действии на организм через органы дыхания, при проникании в парообразном и капельно-жидком состоянии через кожу, а также при попадании в желудочно-кишечный тракт вместе с пищей и водой. Стойкость их летом более суток, зимой несколько недель и даже месяцев. Эти 0В самые опасные. Для поражения человека достаточно очень малого их количества.
Признаками поражения являются: слюнотечение, сужение зрачков (миоз), затруднение дыхания, тошнота, рвота, судороги, паралич.
В качестве средств индивидуальной защиты используются противогаз и защитная одежда. Для оказания пораженному первой помощи на него надевают противогаз и вводят ему с помощью шприц-тюбика или путем приема таблетки противоядие. При попадании 0В нервно-паралитического действия на кожу или одежду пораженные места обрабатываются жидкостью из индивидуального противохимического пакета (ИПП).
0В кожно-нарывного действия (иприт). Обладают многосторонним поражающим действием. В капельно-жидком и парообразном состоянии они поражают кожу и глаза, при вдыхании паров - дыхательные пути и легкие, при попадании с пищей и водой - органы пищеварения. Характерная особенность иприта - наличие периода скрытого действия (поражение выявляется не сразу, а через некоторое время - 2 ч и более). Признаками поражения являются покраснение кожи, образование мелких пузырей, которые затем сливатся в крупные и через двое-трое суток лопаются, переходя в трудно заживающие язвы. При любом местном поражении 0В вызывают общее отравление организма, которое проявляется в повышении температуры, недомогании.
В условиях применения 0В кожно-нарывного действия необходимо находиться в противогазе и защитной одежде. При попадании капель 0В на кожу или одежду пораженные места немедленно обрабатываются жидкостью из ИПП.
0В удушающего действия (фостен). Воздействуют на организм через органы дыхания. Признаками поражения являются сладковатый, неприятный привкус во рту, кашель, головокружение, общая слабость. Эти явления после выхода из очага заражения проходят, и пострадавший в течение 4-6 ч чувствует себя нормально, не подозревая о полученном поражении. В этот период (скрытого действия) развивается отек легких. Затем может резко ухудшиться дыхание, появиться кашель с обильной мокротой, головная боль, повышение температуры, одышка, сердцебиение.
При поражении на пострадавшего надевают противогаз, выводят его из зараженного района, тепло укрывают и обеспечивают ему покой.
Ни в коем случае нельзя делать пострадавшему искусственное дыхание!
0В общеядовитого действия (синильная кислота, хлорциан). Поражают только при вдыхании воздуха, зараженного их парами (через кожу они не действуют). Признаками поражения являются металлический привкус во рту, раздражение горла, головокружение, слабость, тошнота, резкие судороги, паралич. Для защиты от этих 0В достаточно использовать противогаз.
Для оказания помощи пострадавшему надо раздавить ампулу с антидотом, ввести ее под шлем-маску противогаза. В тяжелых случаях пострадавшему делают искусственное дыхание, согревают его и отправляют в медицинский пункт.
0В раздражающего действия: CS (Си-Эс), адамеит и др. Вызывают острое жжение и боль во рту, горле и в глазах, сильное слезотечение, кашель, затруднение дыхания.
0В психохимического действия: BZ (Би-Зет). Специфически действуют на центральную нервную систему и вызывают психические (галлюцинации, страх, подавленность) или физические (слепота, глухота) расстройства.
При поражении 0В раздражающего и психохимического действия необходимо зараженные участки тела обработать мыльной водой, глаза и носоглотку тщательно промыть чистой водой, а обмундирование вытряхнуть или вычистить щеткой. Пострадавших следует вывести с зараженного участка и оказать им медицинскую помощь.
Основными способами защиты населения является укрытие его в защитных сооружениях и обеспечение всего населения средствами индивидуальной и медицинской защиты.
Для укрытия населения от химического оружия могут использоваться убежища и противорадиационные укрытия (ПРУ).
При характеристике средств индивидуальной защиты (СИЗ) указать, что они предназначаются для защиты от попадания внутрь организма и на кожу отравляющих веществ. По принципу действия СИЗ делят на фильтрующие и изолирующие. По назначению СИЗ подразделяют на средства защиты органов дыхания (фильтрующие и изолирующие противогазы, респираторы, противо-пыльные тканевые маски) и средства защиты кожи (одежда специальная изолирующая, а также обычная).
Далее указать, что медицинские средства защиты предназначены для профилактики поражения отравляющими веществами и оказания первой медицинской помощи пострадавшему. Аптечка индивидуальная (АИ-2) включает набор лекарственных средств, предназначенных для само- и взаимопомощи при профилактике и лечении поражений химическим оружием.
Пакет перевязочный индивидуальный предназначен для дегазации 0В на открытых участках кожи.
В заключение урока необходимо отметить, что длительность поражающего действия 0В тем меньше, чем сильнее ветер и восходящие потоки воздуха. В лесах, парках, оврагах и на узких улицах 0В сохраняются дольше, чем на открытой местности.
