Поражающие факторы ядерного взрыва

Ядерный взрыв сопровождается выделением огромного количества энергии, которая расходуется на создание:

воздушной ударной волны (50%);

светового излучения (35%);

радиоактивного заражения (10%);

проникающей радиации (4%);

электромагнитного импульса (1%).

Рассмотрим вкратце каждый из основных факторов поражения.

Воздушная ударная волна — это зона сжатого воздуха, распространяющаяся от центра взрыва. Ее источник — высокое давление и температура в точке взрыва. При воздействии на людей ударная волна вызывает различные по степени тяжести поражения (травмы):

прямые — от избыточного давления и скоростного напора;

косвенные — от ударов обломками ограждающих конструкций, осколков стекла и т. д.

По степени тяжести поражения людей от ударной волны делятся на:

легкие при ДР_ф = 20−40 кПа, (вывихи, ушибы);

средние при ДР_ф = 40−60 кПа, (контузии, кровь из носа и ушей);

тяжелые при ДР_ф? 60 кПа (тяжелые контузии, повреждения слуха и внутренних органов, потеря сознания, переломы);

смертельные при ДР_ф? 100 кПа.

Световое излучение — электромагнитное излучение, включающее в себя ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра. Световое излучение ЯВ поражает людей, воздействует на здания, сооружения, технику и леса, вызывая пожары.

Основным параметром, характеризующим поражающее действие светового излучения, является световой импульс (U_св), которое измеряется в Дж/м². Его величина зависит от интенсивности и продолжительности излучения, а также вид взрыва и прозрачность атмосферы. Воздействие светового излучения на людей может выражаться в ожогах кожных покровов разной степени:

• 1 степени при U_св = 80−160 кДж/м²(покраснение, припухлость кожных покровов);
• 2 степени при U_св = 160−400 кДж/м² (образование пузырей);
• 3 степени при U_св = 400−600 кДж/м² (омертвление кожи и мышечных тканей);
• 4 степени при U_св? 600 кДж/м² (обугливание кожи, тканей, возможна как временная, так и полная потеря зрения и т. д.).

Большую опасность для людей в очаге ядерного поражения представляют пожары. В Хиросиме и Нагасаки ожоги от пожаров составили 70−80%. 6 августа 1945 г. в Хиросиме огневой шторм продолжался 6 ч, сгорело около 60 тысяч домов, высота пламени достигала 7 км, скорость ветра в зоне огневого шторма была равна 50−60 км/ч.

Радиоактивное заражение происходит в результате оседания из облака взрыва радиоактивной пыли, состоящей из продуктов деления ядер и непрореагировавшего ядерного горючего. В районе взрыва оно образуется также при воздействии на грунт нейтронов, испускаемых из огненного шара (наведенная радиоактивность). Ионизирующие излучения радиоактивных веществ (РВ) могут быть трех видов: альфа-лучи, бета-лучи и гамма-лучи.

Масштабы и уровни локальных радиоактивных загрязнений после ядерных взрывов зависят от многих факторов: типа ядерных боеприпасов, вида взрывов, мощности, топографических и метеорологических условий.

Сначала радиоактивные вещества, образующиеся при взрыве, находятся в газообразном состоянии. Затем, охлаждаясь, они конденсируются и оседают на капельках тумана и частицах пыли. Если взрывы производятся непосредственно на поверхности земли или вблизи нее, то часть радиоактивных веществ может быть вкраплена в оплавленные частицы грунта.

При движении облака ядерного взрыва радиоактивные частицы под воздействием силы тяжести выпадают из него и оседают на землю в виде шлейфа радиоактивного облака, загрязняя приземной слой воздуха, окружающую местность и находящиеся на ней объекты. В результате образуется зона радиоактивного заражения, представляющая собой вытянутый по направлению ветра загрязненный участок территории сигарообразной формы. Радиоактивные излучения, испускаемые радиоактивными веществами при их распаде, могут быть обнаружены только при помощи специальных дозиметрических приборов.

По степени опасности поражения людей радиоактивными излучениями на радиоактивно зараженной местности по следу движения облака обычно выделяют три зоны — опасного, сильного и умеренного заражения. Размеры зон зависят от мощности взрыва и скорости ветра.

Наиболее сильное заражение наблюдается на местности сразу после оседания радиоактивных частиц из облака. Затем оно с каждым часом непрерывно убывает. Так, если уровень радиации через 1 ч после наземного взрыва принять за 100%, то через 2 ч он уменьшиться почти вдвое, спустя 3 ч — в 4 раза, через сутки — в 45 раз, через двое суток — в 100 раз.

Для защиты от радиоактивных излучений следует использовать убежища, подвалы, погреба и другие укрытия. Жилые и производственные здания также снижают воздействие радиоактивных излучений. Так, радиоактивные излучения людей, укрытых в одноэтажном каменном доме, ослабляются примерно в 10 раз, находящихся на 305 м этаже — в 20−30 раз, в подвале под одноэтажным каменным домом — в 40 раз, а под трех-, пятиэтажным — в 400 раз. Слоем земли, толщиной в один метр, радиоактивные излучения ослабляются более чем в 1000 раз.

Проникающая радиация — ионизирующее излучение, исходящее из эпицентра взрыва и длящееся на протяжении первых 15−20 секунд. Проникающая радиация — это поток нейтронов и гамма-лучей, и, так как они достаточно сильно поглощаются атмосферой, радиус поражения проникающей радиацией невелик даже при мощном ядерном взрыве, составляя около двух-трех километров.

Большая доза проникающей радиации приводит к лучевой болезни: происходит разрушение, а потом и смерть белков клеток, организм загрязняется продуктами распада. В основном страдают интенсивно делящиеся клетки — лимфатической системы и костного мозга. На втором месте после них — волосяные фолликулы и клетки желудочно-кишечного тракта. На последнем месте по чувствительности к радиации — клетки нервной системы.

При однократном внешнем общем облучении человека в зависимости от поглощенной дозы излучения (Дп) различают 4 степени лучевой болезни (см. Приложение 2).

Проникающая радиация может не только поразить людей, но и вывести из строя различные приборы. Мощный поток нейтронов и гамма-лучей приводит к изменениям на молекулярном уровне, затрагивая кристаллические решетки веществ и вмешиваясь в физико-химические процессы.

Защититься от проникающей радиации можно в укрытии — 11 сантиметров стали, 35 сантиметров бетона, 50 сантиметров грунта, 1 метр древесины снизят уровень ионизирующего излучения как минимум в десять раз.

Электромагнитный импульс (ЭМИ) — это электрические и магнитные поля, возникающие в результате воздействия гамма-излучения ядерного взрыва на атомы окружающей среды и образования в этой среде потока электронов и положительных ионов.

ЭМИ искажает магнитное поле земли, что приводит к ухудшению или исчезновению радиосвязи. Под воздействием ЭМИ наводятся токи силой до нескольких тысяч ампер и напряжением 10−15 тысяч вольт в воздушных, наземных и подземных линиях проводной связи, сигнализации и электроснабжения, расположенных на удалении 50−300 км от района взрыва.

ЭМИ может вывести из строя станционную и оконечную аппаратуру, вызвать плавление проводов, пробить изоляцию подземных кабелей и полевых линий проводной связи. В некоторых случаях возможно поражение обслуживающего персонала и абонентов.

Для защиты от ЭМИ все линейные провода подключаются к коммутаторам, телефонным или телеграфным аппаратам через предохранители. Чтобы уменьшить величину наведенных токов и напряжений, предохранители и разрядники целесообразно ставить также на участках, подходящих к оконечным устройствам.