Ядерну зброю

Ядерною зброєю (ЯО) називаються боєприпаси, дія яких заснована на використанні внутрішньоядерної енергії, що виділяється при вибухових ядерних реакціях.

До ядерних боєприпасів відносять бойові частини ракет і торпед, авіаційні бомби, артилерійські снаряди, глибинні бомби і міни (атомні фугаси), споряджені ядерними зарядами.

Ядерна зброя є найпотужнішою зброєю масового ураження. Його вражаючими факторами є ударна хвиля, світлове випромінювання, проникаюче радіоактивне зараження і електромагнітний імпульс.

Вражаюча дія ядерного вибуху залежить від потужності боєприпасу, виду вибуху, типу ядерного заряду.

Потужність ядерного боєприпасу прийнято характеризувати тротиловим еквівалентом - масою звичайної вибухової речовини (тротилу), енергія вибуху якого еквівалентна енергії вибуху даного ядерного боєприпасу. Тротиловий еквівалент вимірюється в кілотонн або мегатоннах (кт, Мт).

За потужністю ядерні боєприпаси поділяються на сверхмалі (менше 1 кт), малі (1-10 кт), середні (10-100 кт), великі (100-1000 кт) і надвеликі (понад 1000 кт).

Джерелом енергії ядерного вибуху є процеси, що відбуваються в ядрах атомів хімічних елементів. При різних перетвореннях ядер - поділі важких ядер на дві частини (осколки) або з'єднанні легких ядер - протягом досить малого проміжку часу звільняється величезна кількість енергії, званої ядерною енергією. Наприклад, при розподілі всіх ядер атомів, що знаходяться в 1 г урану-235, звільняється така ж кількість енергії, як при вибуху тротилового заряду масою 20 т.

Залежно від типу ядерного заряду і характеру відбуваються вибухових реакцій розрізняють два основних види ядерних боєприпасів: атомні (ядерні) і термоядерні.

В атомних боєприпасах енергія вибуху виходить в результаті ланцюгової реакції поділу важких атомних ядер речовини заряду - ядерного вибухової речовини (ЯВВ).

Як ядерного заряду в атомних боєприпасах використовуються плутоній-239, уран-235 і уран-233. Розподіл атомних ядер радіоактивних хімічних елементів може відбуватися мимовільно або при впливі на них різних елементарних частинок.

У ядерних боєприпасах ядра атомів речовини заряду діляться за допомогою нейтронів, які порівняно легко проникають в ядра атомів, і, оскільки вони нейтральні, їм не доводиться долати електричні сили відштовхування.

При певній масі заряду (більше його критичного значення) протікає ланцюгова реакція розподілу атомних ядер в мільйонні частки секунди, що супроводжується виділенням великої кількості енергії.

Критична маса - це така кількість ядерного речовини, що знаходиться в певних умовах, в якому протікає самопідтримується реакція розподілу атомних ядер - процес поділу йде з постійною швидкістю. У цьому випадку коефіцієнт розвитку реакції До рр = 1 (КРР визначає число ділень ядер, викликане одним поділом в попередньому ланці реакції). При високому ступені надкритичність КРР> 1, тобто коли число наступних поділів значно перевищує число попередніх поділів, реакція протікає лавиноподібно в мільйонні частки секунди і являє собою ядерний вибух.

Критична маса залежить від виду речовини, що ділиться, його чистоти і щільності, а також форми заряду. При збільшенні домішок в що діляться речовині його критична маса зростає. Критична маса зменшується обернено пропорційно квадрату щільності речовини, що ділиться.

Основними частинами ядерних боєприпасів є: ядерна зарядний пристрій (ядерний заряд), блок підриву з запобіжниками і джерелами живлення і корпус боєприпасу.

Існують два способи здійснення ядерного вибуху.

1. Спосіб "гарматного" типу полягає в тому, що до вибуху ядерне речовина заряду в боєприпасі розділене на окремі частини (шматки), кожна з яких має масу менше критичної і, отже, немає умов для протікання ядерної реакції (рис. 9.2). Для вибуху необхідно швидко з'єднати окремі частини заряду в один шматок, розміри і маса якого більше критичної. Для з'єднання двох шматків заряду можна використовувати постріл однієї частини заряду в іншу, закріплену в протилежному кінці міцного металевого циліндра, що нагадує гарматний ствол. Реакція поділу ініціюється від спеціального джерела нейтронів.

Ядерний заряд ділення "гарматного" типу

Мал. 9.2. Ядерний заряд ділення "гарматного" типу:

а - до вибуху; б - після вибуху ВВ;

  • 1 - детонатор; 2 - заряд ВВ; 3 - відбивач нейтронів; 4 - ЯВВ; 5 - джерело нейтронів; 6 - корпус ядерного заряду
  • 2. Другий спосіб передбачає сильне обтиснення надкрітіческой маси ядерного речовини, що підвищує щільність речовини заряду і переводить систему в надкрітіческое стан рр> 1), так як критична маса обернено пропорційна квадрату щільності речовини.

Необхідна для цього обтиснення можна отримати за допомогою вибуху звичайного вибухової речовини, що оточує з усіх боків сферичний ядерний заряд, в якому розвивається ланцюгова реакція поділу. Такі заряди називають імплозівного (рис. 9.3).

В термоядерних боєприпасах використовуються ядерні реакції синтезу (з'єднання) атомних ядер легких елементів дейтерію і тритію. Умови для протікання реакції синтезу можуть виникнути при температурі в десятки мільйонів градусів. Оскільки таку температуру вдалося отримати поки лише в зоні ланцюгової ядерної реакції, як за-

Ядерний заряд поділу имплозивного типу

Мал. 9.3. Ядерний заряд поділу имплозивного типу:

а - до вибуху ВВ щільність ЯВВ нормальна, маса його менше критичної; б - в момент вибуху ВВ щільність ЯВВ вище нормальної, маса більше критичної;

1 - детонатор; 2 заряд ВВ; 3 - відбивач нейтронів; 4 - ЯВВ; 5 - джерело нейтронів; 6 '- корпус ядерного заряду

пального (ініціюючого) пристрою в термоядерних боєприпасах використовуються ядерні заряди ділення.

У термоядерному боєприпасі слідом за вибуховою реакцією поділу, яка викликає нагрів термоядерного пального, відбувається інтенсивна реакція сполуки ядерних атомів дейтерію і тритію, що супроводжується виділенням великої кількості енергії. Ядерні заряди, в яких крім реакції поділу відбувається реакція синтезу атомних ядер легких елементів, називаються термоядерними зарядами типу "поділ - синтез" (двофазні). У таких зарядах, крім плутонію-239, урану-235 або урану-233, ядерним пальним є також суміш дейтерію і тритію або з'єднання дейтерію з літієм (дейтерид літію). При використанні дейтериду літію освіту тритію відбувається в процесі самої реакції.

Термоядерна реакція супроводжується виділенням нейтронів, що володіють дуже великою енергією, - швидких нейтронів. Такі нейтрони можуть викликати ділення ядер урану-238, що дозволяє створити заряди, в яких реакція синтезу використовується як потужне джерело швидких нейтронів, що обумовлюють розподіл великого числа ядер урану-238, з якого виконується корпус заряду. У таких зарядах основна частка енергії утворюється розподілом урану-238 - найпоширенішого і дешевого ядерного речовини.

Ядерні заряди, енергія вибуху яких звільняється в результаті трьох ядерних реакцій - реакції поділу ядер урану або плутонію в атомному заряді, реакції синтезу легких елементів термоядерного заряду і реакції поділу ядер урану-238 швидкими нейтронами, що утворюються при реакції синтезу, - називають комбінованими зарядами, або термоядерними зарядами типу "поділ - синтез - поділ" (трифазні).

Слід підкреслити, що якщо потужність боєприпасів, в яких використовується реакція розподілу важких ядер, обмежена певною величиною (близько 100 кт), то застосування реакції синтезу в термоядерних і комбінованих зарядах дозволяє створити зброю практично з необмеженою потужністю. Принципова схема пристрою термоядерного боєприпасу (водневої бомби) приведена на рис. 9.4.

Ядерні боєприпаси, вибухи яких супроводжуються підвищеним нейтронним випромінюванням, прийнято називати нейтронними.

Схема пристрою термоядерного заряду типу "поділ - синтез" (воднева бомба)

Мал. 9.4. Схема пристрою термоядерного заряду типу "поділ - синтез" (воднева бомба):

1 - ядерний детонатор (заряд ділення); 2 - заряд для реакції синтезу (дейтерид літію); 3 - корпус термоядерного заряду

Нейтронний боєприпас являє собою малогабаритний термоядерний заряд потужністю не більше 10 кт, у якого основна частка енергії виділяється за рахунок реакцій синтезу ядер дейтерію і тритію, а кількість енергії, одержуваної в результаті розподілу важких ядер в детонаторі (ініціатора), мінімально, але досить для початку реакції синтезу (рис. 9.5).

Вражаючими факторами вибуху нейтронного боєприпасу є: ударна хвиля, світлове випромінювання, проникаюча радіація і радіоактивне зараження. Однак розподіл енергії по вражаючих факторів в нейтронном боєприпасі відрізняється від ядерного боєприпасу реакцією поділу і залежить від співвідношення енергії основного та ініціюючого зарядів.

Схема пристрою нейтронного боєприпасу "гарматного" типу

Мал. 9.5. Схема пристрою нейтронного боєприпасу "гарматного" типу:

1 - корпус боєприпасу з системою утримання плазми в зоні реакції; 2 - суміш дейтерію і тритію; 3 - відбивач нейтронів; 4 - заряд плутонію-239; 5 - заряд ВВ; 6 - детонатор; 7 - джерела нейтронів

При ідеальної реакції синтезу до 80% енергії може виділитися у вигляді нейтронів і лише 20% - у вигляді ударної хвилі, теплового та світлового випромінювання.

Таким чином, принциповою відмінністю нейтронного боєприпасу від звичайного атомного є істотне збільшення частки проникаючої реакції за рахунок зменшення енергії на утворення інших вражаючих факторів.

Нейтронні боєприпаси призначені, перш за все, для ураження людей. Вражаюча дія проникаючої радіації вибуху нейтронного боєприпасу на людину визначається впливом на організм нейтронів і супутнього гамма-випромінювання, в результаті якого розвивається променева хвороба, тяжкість якої визначається дозою випромінювання.

Осередок ураження при вибуху нейтронного боєприпасу характеризується утворенням великої зони поразки проникаючою радіацією, що викликає масові ураження людей і сільськогосподарських тварин.

Радіус ураження людей нейтронним потоком перевищує радіус вражаючої дії ударної хвилі і світлового випромінювання майже в чотири рази.

Осередок ураження при вибуху нейтронного боєприпасу умовно можна поділити на зони: комбінованого ураження, вкрай важких, середніх і легких радіаційних уражень.

Зона комбінованого ураження - територія, в межах якої люди уражаються як проникаючою радіацією, так і іншими вражаючими факторами. У цій зоні руйнуються (слабо або сильно) виробничі та житлові будівлі, техніка, захисні споруди. Особливістю цієї зони є сильна наведена радіоактивність в грунті, матеріалах техніки і споруд.

У зоні вкрай важких радіаційних уражень незахищені люди можуть отримати дозу випромінювань, що викликає захворювання променевою хворобою вкрай важкого ступеня.

В межах зони важких радіаційних уражень люди хворіють на променеву хворобу 3-го ступеня тяжкості, в зоні середніх радіаційних уражень - 2-го ступеня, а в зоні легких радіаційних уражень - 1-го ступеня.

Види ядерних вибухів. Вибухи ядерних боєприпасів можуть проводитися в повітрі на різній висоті, на поверхні землі (води), а також під землею (водою). Залежно від цього ядерні вибухи прийнято розділяти на наступні види: висотний, повітряний, наземний, підземний, надводний, підводний.

Вид вибухового ядерного боєприпасу визначається завданнями застосування ядерної зброї, властивостями об'єктів ураження, їх захищеністю, а також характеристиками носія ядерної зброї.

Точка, в якій відбувається спалах або знаходиться центр вогняної кулі, називається центром ядерного вибуху. Проекція центру вибуху на землю називається епіцентром ядерного вибуху.

Висотним вибухом називається вибух вище межі тропосфери. Найменша висота такого вибуху - 10 км. Висотний вибух застосовується для ураження в польоті повітряних і космічних цілей, до числа яких відносяться літаки, крилаті ракети, головні частини балістичних ракет і інші літальні апарати. Наземні об'єкти, захищені споруди, обладнання та техніка при висотному вибуху істотних руйнувань, як правило, не отримують.

Повітряним вибухом називається вибух, при якому світиться область не стосується поверхні землі і має форму сфери. Висота повітряних вибухів в залежності від потужності ядерних боєприпасів може коливатися від сотень метрів до кількох кілометрів.

Повітряний вибух супроводжується яскравим спалахом, слідом за якою утворюється швидко збільшується в розмірах і піднімається вгору вогненна куля. Через кілька секунд він перетворюється в клубочиться темно-буре хмара. В цей час до хмари з землі піднімається стовп пилу, який приймає грибовидную форму. Максимальної висоти хмара досягає через 10-15 хв. Після вибуху висота підйому верхньої кромки хмари в залежності від потужності боєприпасу може досягати 5-30 км. Потім хмара втрачає свою форму і, рухаючись у напрямку вітру, розсіюється.

При високому повітряному вибуху піднімається з землі стовп пилу не з'єднується з хмарою вибуху.

Повітряний ядерний вибух застосовується для руйнування наземних об'єктів і поразки людей. Він викликає ураження ударною хвилею, світловим випромінюванням і проникаючою радіацією. Радіоактивне зараження при повітряному ядерному вибуху практично відсутня, оскільки радіоактивні продукти вибуху піднімаються разом з вогненною кулею, не змішуючись з частинками грунту.

Наземний ядерний вибух - вибух на поверхні землі або на такій висоті від неї, коли світиться область торкається поверхні землі і має, як правило, форму півсфери. Якщо наземний вибух здійснюється безпосередньо на поверхні землі або на деякій висоті ( H < 0,5 × 3 g, м; g - гравітація), в грунті утворюється воронка, в хмару вибуху втягується величезна кількість грунту, який надає йому темне забарвлення і обумовлює радіоактивне зараження місцевості як в районі вибуху, так і в напрямку руху радіоактивної хмари.

Радіус ураження від дії ударної хвилі, світлового випромінювання і проникаючої радіації при наземному вибуху дещо менше, ніж при повітряному, але руйнування більш значні. Наземний вибух застосовується для ураження об'єктів, що складаються з споруд великою міцністю, і для сильного радіоактивного зараження місцевості.

Підземний вибух - вибух, вироблений під землею. При підземному ядерному вибуху з викидом грунту хмара не має характерної грибовидной форми. На місці вибуху утворюється велика воронка, розміри якої більше, ніж при наземному вибуху, і залежать від потужності заряду, глибини вибуху і типу грунту. Основним вражаючим чинником підземного ядерного вибуху є хвиля стиснення, що розповсюджується в ґрунті. На відміну від ударної хвилі в повітрі, в грунті виникають поздовжні і поперечні сейсмічні хвилі, а ударна хвиля не має яскраво вираженого фронту.

Швидкість поширення сейсмічних хвиль в грунті залежить від його складу і може становити 5-10 км / с. Руйнування підземних споруд в результаті дії хвилі стиснення в грунті подібні руйнувань від місцевого землетрусу.

Світлове випромінювання і проникаюча радіація поглинаються грунтом. Утворюється сильне радіоактивне зараження в районі вибуху і по напрямку руху хмари.

Надводний вибух - це вибух на поверхні води або на такій висоті, при якій світиться область торкається поверхні води.

Під дією ударної хвилі піднімається стовп води, а на її поверхні в епіцентрі вибуху утворюється западина, заповнення якої супроводжується розходяться концентричними хвилями.

У хмара вибуху залучається велика кількість води і пара, що утворилася під дією світлового випромінювання. Після охолодження хмари пар конденсується, і краплі води випадають у вигляді радіоактивного дощу, викликаючи сильне радіоактивне зараження прибережної смуги місцевості і об'єктів, що знаходяться на суші і в акваторії.

Основними вражаючими факторами надводного ядерного вибуху є повітряна ударна хвиля і хвилі, які утворюються на поверхні води. Дії світлового випромінювання і проникаючої радіації значно послаблюються в результаті екранізує дії великої маси водяної пари.

Підводний вибух - вибух, вироблений під водою на глибині, яка може коливатися у великих межах. Під час вибуху викидається стовп води з грибоподібним хмарою, який називається вибуховим султаном. Діаметр водяного стовпа досягає кілька сотень метрів, а висота - декількох кілометрів в залежності від потужності боєприпасу і глибини вибуху. При осіданні водяного стовпа у його заснування утворюється вихровий кільце радіоактивного туману з крапель і водяних бризок - так звана базисна хвиля.

Надалі з вибухового султана і базисної хвилі утворюються водяні хмари, з яких випадає радіоактивний дощ.

Основним вражаючим чинником підводного вибуху є ударна хвиля в воді, швидкість поширення якої дорівнює швидкості поширення звуку у воді, тобто приблизно 1500 м / с. Світлове випромінювання і проникаюча радіація при підводному вибуху поглинаються товщею води і водяними парами.

Дія вражаючих факторів. Вражаюча дія ядерного вибуху визначається механічним впливом ударної хвилі, тепловим впливом світлового випромінювання, радіаційним впливом проникаючої радіації і радіоактивного зараження. Для деяких елементів об'єктів вражаючим фактором є електромагнітне випромінювання (електромагнітний імпульс) ядерного вибуху.

Розподіл енергії між вражаючими факторами ядерного вибуху залежить від виду вибуху і умов, в яких він відбувається. Під час вибуху в атмосфері приблизно 50% енергії вибуху витрачається на освіту ударної хвилі, 30-40% - на світлове випромінювання, до 5% - на проникаючу радіацію і електромагнітний імпульс і до 15% - на радіоактивне зараження.

Дія вражаючих факторів ядерного вибуху на людей і елементи об'єктів відбувається не одночасно і розрізняється по тривалості впливу, характером і масштабами ураження.

Ударна хвиля - це область різкого стиску середовища, що у вигляді сферичного шару розповсюджується в усі сторони від місця вибуху з надзвуковою швидкістю. Залежно від середовища поширення розрізняють ударну хвилю в повітрі, у воді або грунті.

Ударна хвиля в повітрі утворюється за рахунок колосальної енергії, що виділяється в зоні реакції, де виключно висока температура, а тиск досягає мільярдів атмосфер (до 105 млрд Па). Розпечені пари і гази в процесі розширення виробляють різкий удару оточуючим верствам повітря, які стискаються до граничних величин тиску, чим створюють високу щільність, і нагріваються на першому етапі до гігантської температури. Ці шари повітря приводять в рух наступні шари.

Отже, стиснення і переміщення повітря походить від одного шару до іншого в усі сторони від центру вибуху, утворюючи повітряну ударну хвилю (рис. 9.6). Розширення розпечених газів відбувається в порівняно малих обсягах, тому їхня дія на більшій відстані від центру ядерного вибуху зникає, а основним носієм можливого ураження від вибуху стає повітряна ударна хвиля. Поблизу центру вибуху швидкість поширення ударної хвилі в кілька разів перевищує швидкість звуку в повітрі. Зі збільшенням відстані від місця вибуху швидкість поширення хвилі швидко падає, а ударна хвиля слабшає; на великих удалениях ударна хвиля переходить, по суті, в звичайну акустичну хвилю, і швидкість її

Зміна тиску в фіксованій точці простору при проходженні через неї ударної хвилі

Мал. 9.6. Зміна тиску в фіксованій точці простору при проходженні через неї ударної хвилі

розповсюдження наближається до швидкості звуку в навколишньому середовищі, тобто 340 м / с.

Ударна хвиля у воді при підводному ядерному вибуху нагадує ударну хвилю в повітрі. Однак підводний ударна хвиля відрізняється від повітряної своїми параметрами. На одних і тих же відстанях тиск на фронті ударної хвилі у воді набагато більше, ніж в повітрі, а час дії - менше (рис. 9.7).

При наземному ядерному вибуху частина енергії витрачається на освіту хвилі стиснення в грунті. На відміну від ударної хвилі в повітрі вона характеризується менш різким збільшенням тиску у фронті хвилі, а також більш повільним його ослабленням за фронтом. Тиск у фронті хвилі стиснення зменшується досить швидко з віддаленням від центру вибуху, і на великих відстанях хвиля стиснення подібна сейсмічної хвилі.

Ударна хвиля може нанести незахищеним людям і тваринам травматичні ураження, контузії або бути причиною їх загибелі. Характер і ступінь ураження людей

Напрямок руху повітря в ударній хвилі

Мал. 9.7. Напрямок руху повітря в ударній хвилі

і тварин залежить від потужності і виду вибуху, а також від місця знаходження і положення людини.

За своєю природою світлове випромінювання ядерного вибуху - сукупність видимого світла та близьких до нього по спектру ультрафіолетових та інфрачервоних променів. Джерело світлового випромінювання - світиться область вибуху, що складається з нагрітих до високої температури речовин ядерного боєприпасу, повітря та грунту (при наземному вибуху).

Температура що світиться області протягом деякого часу можна порівняти з температурою поверхні сонця (максимум 8000-10 000 і мінімум 1800 ° С). Розміри що світиться області та її температура швидко змінюються в часі. Тривалість світлового випромінювання залежить від потужності і виду вибуху і може тривати до десятків секунд.

Вражаюча дія світлового випромінювання характеризується світловим імпульсом. Світловим імпульсом називається відношення кількості світлової енергії на площу освітленої поверхні, розташованої перпендикулярно поширенню світлових променів. Світлове випромінювання ядерного вибуху при безпосередньому впливі викликає опіки відкритих ділянок тіла, тимчасове осліплення або опіки сітківки очей. Можливі вторинні опіки, що виникають від полум'я палаючих будівель, споруд.

Світловий імпульс і час висвічування світлового випромінювання залежать від потужності ядерного вибуху. При тривалій дії світлового випромінювання відбувається більший відтік тепла від освітленої поверхні вглиб матеріалу, отже, для нагріву її до тієї ж температури, що і при короткочасному освітленні, потрібна більша кількість світлової енергії. Тому, чим вище тротиловий еквівалент, тим більший світловий імпульс потрібно для займання матеріалу. Світлове випромінювання не проникає через непрозорі матеріали, тому будь-яка перешкода, що здатна створити тінь, захищає від прямої дії світлового випромінювання і виключає опіки. Вражаюча дія світлового випромінювання сильно залежить від прозорості атмосфери. Світлове випромінювання послаблюється в запиленому (задимленому) повітрі, у туман, дощ, снігопад.

Проникаюча радіація - це один з вражаючих факторів ядерної зброї, що представляє собою гамма-випромінювання і потік нейтронів, що випускаються в навколишнє середовище із зони ядерного вибуху.

Крім гамма-випромінювання і потоку нейтронів, виділяються іонізуючі випромінювання у вигляді альфа-і бета-частинок, що мають малу довжину вільного пробігу, внаслідок чого їх впливом на людей та матеріали нехтують. Час дії проникаючої радіації не перевищує 10-15 с з моменту вибуху.

Наслідком дії проникаючої радіації є променева хвороба. По тяжкості захворювання розрізняють наступні ступені променевої хвороби.

  • • Перша (легка) виникає при дозах радіації в межах 100-250 Р, протікає при слабо виражених ознаках (загальна слабкість, підвищена стомлюваність, запаморочення, нудота), які зникають через кілька днів.
  • • Друга (середньої тяжкості) виникає при дозах радіації в межах 250-400 Р, вона характеризується запамороченням, нудотою, підвищенням або пониженням тиску. Захворювання в більшості випадків закінчується одужанням.
  • • Третя (важка) виникає при дозах радіації в межах 400-700 Р. Ознаки захворювання: сильний головний біль, підвищена температура, слабкість, різке зниження апетиту, спрага, нудота, блювота, пронос, крововилив у внутрішні органи. Одужання настає через кілька місяців при своєчасному та ефективному лікуванні.
  • • Четверта (вкрай важка) виникає при дозах радіації вище 700 Р. Хвороба в більшості випадків призводить до смертельного результату.

При проходженні через будь-яке середовище дію проникаючої радіації послаблюється. Послаблює дію матеріалу прийнято характеризувати шаром половинного ослаблення, що зменшує дозу проходить через нього радіації в два рази.

Відкриті траншеї і щілини значно зменшують дозу проникаючої радіації, а сховища легкого і важкого типів повністю захищають від неї. Проникаюча радіація може виводити з ладу радіоелектронну апаратуру.

На бойову техніку проникаюча радіація шкідливого впливу не робить. Однак під дією великих доз радіації (тисячі і десятки тисяч рентген) скла оптичних приладів (біноклів, панорам, причепів) темніють, фотоплівка і фотопапір при малих дозах (2-3 Р) засвічуються.

Під дією потоку нейтронів грунт (особливо піщаний, глинистий) і деякі метали в траках танків на кілька годин стають радіоактивними.

Дія електромагнітного імпульсу полягає в наступному. При ядерному вибуху випускається величезна кількість миттєвих гамма-квантів і нейтронів.

Частина з них поглинається оболонкою боєприпасу, а інші виходять в навколишнє середовище і взаємодіють з її атомами.

При взаємодії гамма-квантів з атомами середовища останнім повідомляється імпульс енергії, невелика частка якої витрачається на іонізацію атомів, а основна - на повідомлення поступального руху електронів і іонів, що утворився в результаті іонізації. З огляду на те, що електрону повідомляється значно більше енергії, ніж йону, а також внаслідок великої різниці в масі електрони володіють більш високою швидкістю в порівнянні з іонами. Вважають, що іони залишаються на місці, а електрони віддаляються від них в радіальному напрямку від центру вибуху зі швидкостями, близькими до швидкості світла. Останні утворюють радіальні електричні струми і поля, швидко наростаючі в часі. Такі електрони прийнято називати первинними або швидкими. Володіючи великою енергією, первинні електрони виробляють подальшу іонізацію атомів навколишнього середовища і утворюють вторинні (повільні) електрони і позитивні іони.

Під дією електричного поля, створеного первинними електронами і іонами, вторинні електрони починають рухатися до центру вибуху, тобто протилежно напрямку руху первинних електронів, і разом з вторинними іонами створюють електричні поля і струми.

Оскільки швидкість руху вторинних електронів набагато менше швидкості первинних електронів, процес компенсації первинних електричних полів і струмів триває довше, ніж процес їх виникнення. В результаті цих процесів в повітрі виникають короткочасні результуючі електричні та магнітні поля, які представляють собою електромагнітний імпульс ядерного вибуху.

В результаті впливу ЕМІ на провідні та кабельні лінії в них наводяться електричні напруги. Під дією цих напруг може відбуватися пробою ізоляції кабелів, пошкодження вхідних елементів апаратури, підключеної до повітряних і підземних лініях.

Найбільш схильні до впливу ЕМІ ядерного вибуху системи зв'язку, сигналізації та управління.

Найбільшу небезпеку ЕМІ представляє для апаратури особливо міцних споруд, що витримують великі механічні навантаження від дії ударної хвилі ядерного вибуху.

Радіоактивне зараження місцевості виникає в результаті випадання радіоактивних речовин (РВ) з хмари ядерного вибуху. Основні джерела радіоактивності при ядерних вибухах: продукти ділення речовин, що складають ядерне пальне (200 радіоактивних ізотопів 36 хімічних елементів); наведена активність, що виникає в результаті дії потоку нейтронів ядерного вибуху на деякі хімічні елементи, що входять до складу грунту (натрій, кремній); деяка частина ядерного пального, яка не бере участі в реакції поділу і потрапляє у вигляді дрібних частинок в продукти вибуху. Випромінювання радіоактивних речовин складається з трьох видів променів: альфа, бета і гамма. Найбільшою проникаючою здатністю володіють гамма-промені (в повітрі вони проходять шлях у кілька сот метрів), меншою - бета-частинки (кілька сантиметрів). Тому основну небезпеку для людей при радіоактивне зараження місцевості представляють гамма-і бета-випромінювання.

Радіоактивне зараження має ряд особливостей, що відрізняють його від інших вражаючих факторів ядерного вибуху. До них відносяться: велика площа ураження - тисячі і десятки тисяч квадратних кілометрів; тривалість збереження вражаючої дії - дні, тижні, а то й місяці; труднощі виявлення радіоактивних речовин, що не мають кольору, запаху та інших зовнішніх ознак.

Зони радіоактивного зараження утворюються в районі ядерного вибуху і на сліді радіоактивної хмари. Найбільша зараженість місцевості РВ буде при наземних і підземних (вироблених на невеликій глибині), надводних і підводних ядерних вибухах. Зараженість місцевості РВ може також виникнути в результаті застосування противником радіологічної зброї.

При наземному (підземному) ядерному вибуху вогненна куля торкається поверхні землі. Навколишнє середовище сильно нагрівається, значна частина грунту і скельних порід випаровується і захоплюється вогняною кулею. Радіоактивні речовини осідають на розплавлених частинках грунту.

В результаті утворюється потужне хмара, що складається з величезної кількості радіоактивних і неактивних оплавлених частинок, розміри яких коливаються від кількох мікрон до декількох міліметрів (рис. 9.8). Протягом 7-10 хв радіоактивна хмара піднімається і досягає своєї максимальної висоти, стабілізується, набуваючи характерну грибовидную форму, і під дією повітряних потоків переміщається з певною швидкістю і в певному напрямку. Велика частина радіоактивних опадів, яка викликає сильне зараження місцевості, випадає з хмари протягом 10-20 год після ядерного вибуху.

При випаданні радіоактивних речовин із хмари ядерного вибуху відбувається зараження поверхні землі, повітря, джерел води, матеріальних цінностей і т.д.

Масштаби і ступінь радіоактивного зараження місцевості залежать від потужності і виду вибуху, особливостей конструкції боєприпасу, характеру поверхні, над якою (на якій) здійснено вибух, метеорологічних умов і часу, що пройшов після вибуху.

При повітряному і висотному вибухах вогненна куля не стосується поверхні землі. При повітряному вибуху майже вся маса радіоактивних продуктів у вигляді дуже маленьке

Схема формування сліду радіоактивної хмари наземного вибуху

Мал. 9.8. Схема формування сліду радіоактивної хмари наземного вибуху

ких частинок йде в стратосферу, і тільки невелика частина залишається в тропосфері.

З тропосфери РВ випадають протягом 1-2 місяців, зі стратосфери - 5-7 років. За цей час радіоактивно заряджені частинки несуться повітряними потоками на великі відстані від місця вибуху і розподіляються на величезних площах. Тому вони не можуть створити небезпечного радіоактивного зараження місцевості.

Небезпека може представляти лише радіоактивність, наведена в грунті і предметах, розташованих поблизу епіцентру повітряного ядерного вибуху. Розміри цих зон, як правило, не перевищуватимуть радіусів зон повних руйнувань.

Ступінь радіоактивного зараження місцевості характеризується рівнем радіації на певний час після вибуху і експозиційної дозою радіації (гамма-випромінювання), отриманої за час від початку зараження до часу повного розпаду радіоактивних речовин.

Рівень радіації залежить від щільності потоку гамма-квантів і їх енергії. Енергія гамма-квантів з часом змінюється незначно, а щільність їх зменшується прямо пропорційно зменшенню активності радіоактивних продуктів.

Залежно від ступеня радіоактивного зараження і можливих наслідків зовнішнього опромінення в районі ядерного вибуху і на сліді радіоактивної хмари виділяють зони помірного, сильного, небезпечного і надзвичайно небезпечного зараження (рис. 9.9).

Межі зон на радіоактивно зараженій місцевості визначають за значеннями доз гамма-випромінювання, що отримуються за час від 1 години після вибуху до повного розпаду радіоактивних речовин.

Зона помірного зараження (А). Експозиційна доза випромінювання за час повного розпаду РВ коливається від 40 до 400 Р (0,01-0,1 КП / кг). Рівень радіації на зовнішній межі зони через 1 год після вибуху - 8 Р / год, через 10 год - 0,5 Р / год. Роботи на об'єктах, як правило, не припиняються. Роботи на відкритій місцевості, розташованої в середині зони або у її внутрішньої межі, повинні бути припинені на кілька годин.

Зона сильного зараження (Б). Експозиційна доза випромінювання за час повного розпаду РВ коливається від 400 до 1200 Р (0,1-0,3 КП / кг). Рівень радіації через 1 год після вибуху становить 80 Р / ч, через 10 год - 5 Р / год. Роботи на об'єктах припиняються строком до однієї доби, робітники і службовці ховаються в захисних спорудах цивільної оборони, підвалах.

Зона небезпечного зараження (В). Експозиційна доза гамма-випромінювання до повного розпаду РВ становить 1200 Р (0,3 Кп / кг), рівень радіації через 1 год - 240 Р / год, через 10 год - 15 Р / ч. У цій зоні роботи припиняються від 1 до 3-4 діб, робітники і службовці ховаються в захищених спорудах.

Схема радіоактивного зараження місцевості в районі вибуху і по сліду руху хмари (а) і характеристика зон радіоактивного зараження (б)

Мал. 9.9. Схема радіоактивного зараження місцевості в районі вибуху і по сліду руху хмари (а) і характеристика зон радіоактивного зараження (б)

Зона надзвичайно небезпечного зараження (Г). Експозиційна доза гамма-випромінювання до повного розпаду РВ становить 4000 Р (1 Кп / кг), рівень радіації через 1 год - 800 Р / год, через 10 год - 50 Р / ч. Роботи на об'єктах припиняються на четверо і більше доби, робітники і службовці ховаються в притулках. Після закінчення зазначеного терміну рівень радіації на території об'єкта спадає до значень, які забезпечують безпечну діяльність робочих і службовців.

На сліді радіоактивної хмари вражаючою дією володіють: а) гамма-випромінювання, що викликають загальне зовнішнє опромінення; б) бета-частинки, що викликають при зовнішньому впливі радіаційне ураження шкіри, а при попаданні бета-частинок всередину організму - ураження внутрішніх органів.

Як проникаюча радіація в районі ядерного вибуху, загальне зовнішнє гамма-опромінення на радіоактивно зараженій місцевості викликає у людей і тварин променеву хворобу.

При зовнішньому впливі бета-частинок у людей найбільш часто відзначаються ураження шкіри на руках, в області шиї, на голові; у тварин - на спині.

Для захисту людей від попадання радіоактивних речовин в органи дихання і на шкіру при роботі в умовах радіоактивного зараження застосовують засоби індивідуального захисту.

Таким чином, радіоактивне зараження місцевості, хоча і представляє надзвичайну небезпеку для людей, але якщо вчасно вжити заходів щодо захисту, то можна повністю забезпечити безпеку людей і їх постійну працездатність.

При високих рівнях радіації відпочинок робітників і службовців організують в захисних спорудах, найпростіших укриттях, а також в пристосованих галереях, тунелях, кам'яних будівлях.

В умовах сильного зараження спад радіоактивного випромінювання до безпечного для людей рівня радіації може продовжуватися тривалий час. Щоб забезпечити умови для виробничої роботи, буде потрібно провести дезактивацію території підприємства або її найважливіших ділянок, споруд, верстатів, агрегатів та іншого обладнання.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >