Поражающие факторы ядерного взрыва

Ударная волна – основной поражающий фактор ядерного взрыва. Большинство разрушений и повреждений инженерных сооружений и боевой техники, а также поражений людей обусловлено, как правило, воздействием ударной волны. В то же время защититься от ударной волны гораздо труднее, чем от других поражающих факторов.

В зависимости от того, в какой среде распространяется волна – в воздухе, воде или грунте, ее называют воздушной ударной волной, ударной волной в воде и сейсмовзрывной волной в грунте.

Воздушная ударная волна представляет собой зону сильно сжатого воздуха, распространяющуюся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Передняя граница волны называется фронтом.

Ударная волна имеет фазу сжатия и фазу разрежения. В фазе сжатия ударной волны давление выше атмосферного, а в фазе разрежения – ниже. Наибольшее давление воздуха наблюдается на внешней границе фазы сжатия – во фронте волны. Рисунок 1.5.

Рисунок 1.5. Изменение давления в фиксированной точке пространства при прохождении через нее ударной волны

Основными параметрами ударной волны, определяющими ее поражающее действие, являются: избыточное давление Р_Ф, скоростной напор Р_СК и время действия ударной волны t_{y в}.

Избыточное давление во фронте ударной волны Р_Ф – это разница между максимальным давлением воздуха во фронте ударной волны Р_ф и атмосферным давлением Р_о: Р_Ф=Р_ф-Р_о. Единицей физической величины избыточного давления в системе СИ является Паскаль (Па). Единица технической системы – кгс/см², 1 кгс/см² 100 кПа.

Избыточное давление в данной точке зависит от расстояния до центра взрыва и мощности ядерного боеприпаса q, измеряемой тротиловым эквивалентом в тоннах, килотоннах или мегатоннах (т, кт, Мт).

Скоростной напор Р _СК – это динамические нагрузки, создаваемые потоками воздуха. Как и избыточное давление, скоростной напор измеряется в паскалях (Па).

Скоростной напор зависит от плотности воздуха, скорости воздушных масс и связан с избыточным давлением ударной волны.

Разрушающее (метательное) действие скоростного напора заметно сказывается в местах с избыточным давлением более 50 кПа, где скорость перемещения воздуха более 100 м/с. Рисунок 1.5.

Рисунок 1.6. Направление движения воздуха в ударной волне

Время действия ударной волны t_yB – это время действия избыточного давления. Величина t_{y B} зависит, главным образом, от мощности взрыва q и измеряется в секундах.

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 склонов 15-30° 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 волны 200-300 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) – на 30 %. При взрывах в условиях снегопада давление в ударной волне снижается весьма незначительно и его можно не учитывать.

Таблица 1.1. Избыточное давления во фронте ударной волны при различных мощностях ядерного боеприпаса и расстояниях до центра взрыва

Мощность боеприпаса, кт	Избыточное давление ΔРф, кПа
Расстояние до центра (эпицентра) взрыва, км
	0,15 0,22	0,18 0,29	0,32 0,43	0,46 0,59	0,77 0,85	1,15 1,15	1,6 1,5	3,0 2,4
	0,18 0,27	0,24 0,37	0,4 0,54	0,6 0,7	1,0 1,1	1,5 1,5	2,0 1,9	3,2 3,0
	0,21 0,31	0,27 0,42	0,46 0,62	0,7 0,8	1,1 1,2	1,65 1,65	2,23 2,13	3,65 3,4
	0,25 0,37	0,32 0,5	0,54 0,75	0,8 1,0	1,3 1,4	2,0 2,0	2,7 2,6	4,5 4,2
	0,32 0,46	0,4 0,62	0,68 0,92	1,0 1,2	1,7 1,9	2,6 2,5	3,8 3,2	6,5 5,2
	0,4 0,58	0,51 0,79	0,86 1,15	1,2 1,5	1,9 2,2	2,9 3,0	4,4 3,8	7,9 6,4
	0,46 0,67	0,58 0,9	0,98 1,35	1,37 1,7	2,27 2,55	3,35 3,6	4,95 4,4	9,1 7,3
	0,54 0,79	0,69 1,05	1,15 1,6	1,7 2,1	3 3,2	4,2 4,4	6,0 5,5	11,5 9,0

Таблица 1.2. Степень поражения незащищенного личного состава в зависимости от избыточного давления во фронте ударной волны

Рф (кПа)	Поражения (травмы)
20-40	Легкие	Легкая общая контузия организма, временно повреждение слуха, ушибы и вывих конечностей.
40-60	Средние	Серьезные контузии, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей сильные вывихи и переломы конечностей.
60-100	Тяжелые	Сильная контузия всего организма, повреждение внутренних органов и мозга, тяжелые переломы конечностей. Возможны смертельные исходы.
свыше 100	Крайне тяжелые	Полученные травмы приводят к смертельному исходу.

Световое излучение ядерного взрыва представляет собой электромагнитное излучение в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра.

Источником светового излучения является светящаяся область (огненный шар), состоящая из раскаленных продуктов взрыва и воздуха. Из этой области излучается огромное количество лучистой энергии в чрезвычайно короткий промежуток времени, вследствие чего происходит быстрый нагрев облучаемых предметов, обугливание или воспламенение горючих материалов и ожог живых тканей.

На долю светового излучения приходится 30-40 % всей энергии атомного или термоядерного взрыва. На открытой местности световое излучение обладает большим радиусом действия по сравнению с ударной волной и проникающей радиацией.

Основным параметром, характеризующим поражающее действие светового излучения, является световой импульс И_св.

Световой импульс – это количество световой энергии, падающей на 1 м² освещаемой поверхности, перпендикулярной к направлению излучения, за все время свечения области взрыва (огненного шара).

В единицах СИ световой импульс измеряется в Дж/м². Внесистемная единица кал/см², 1 кал/см² 42 кДж/м². Продолжительность светового импульса t _с, с, зависит от мощности боеприпаса и определяется по формуле

,

где q - мощность боеприпаса, кт.

Световой импульс в данной точке прямо пропорционален мощности ядерного взрыва и обратно пропорционален квадрату расстояния до центра взрыва. На световой импульс также влияют вид ядерного взрыва, состояние (прозрачность) атмосферы и другие факторы.

При наземных взрывах световой импульс на поверхности земли при тех же расстояниях примерно на 40 % меньше, чем при воздушных взрывах такой же мощности. Объясняется это тем, что в горизонтальном направлении излучает не вся поверхность сферы огненного шара, а лишь полусферы, хотя и большего радиуса.

Если земная поверхность хорошо отражает свет (снежный покров, асфальт, бетон и др.), то суммарный световой импульс (прямой и отраженный) при воздушном взрыве может быть больше прямого в 1,5-2 раза.

В атмосфере лучистая энергия всегда ослабляется из-за рассеивания и поглощения света частицами пыли, дыма, каплями влаги (туман, дождь, снег).

Световое излучение, падающее на объект, частично поглощается, частично отражается, а если объект пропускает излучение, то частично проходит сквозь него. Стекло, например, пропускает более 90 % энергии светового излучения. Поглощенная световая энергия преобразуется в тепловую, вызывает нагрев, воспламенение или разрушение объекта.

Таблица 1.3. Световые импульсы при различных мощностях ядерного боеприпаса и расстояниях до центра взрыва

Мощность боеприпаса (кт)	Световой импульс (кДж/м2)
	0,87 0,58	0,97 0,65	1,12 0,75	1,37 0,92	1,94 1,3	2,75 1,83
	1,15 0,75	1,25 0,8	1,5 0,95	1,8 1,2	2,5 1,7	3,6 2,4
	1,3 0,9	1,5 1,0	1,7 1,1	2,1 1,4	2,9 1,9	4,1 2,7
	2,0 1,1	2,2 1,2	2,6 1,4	3,2 1,7	4,6 2,4	6,3 3,4
	2,8 1,6	3,1 1,9	3,7 2,15	4,6 2,7	6,5 3,8	8,2 5,4
	3,4 2,0	3,7 2,2	4,5 2,6	6,9 3,2	9,5 4,6	10,6 6,6
	3,4 2,0	3,7 2,2	4,5 2,6	6,9 3,2	9,5 4,6	10,6 6,6
	4,2 2,4	4,5 2,6	5,4 3,1	7,7 3,7	11,2 5,6	12,7 7,8
	5,5 3,0	5,9 3,2	6,8 3,9	9,0 4,8	14,0 7,0	16,4 9,6
	8,6 4,9	8,8 5,1	10,6 6,6	14,8 7,8	17,6 12,4	24,0 16,0
	9,5 5,7	9,7 5,9	11,6 7,2	18,0 8,7	24,2 12,7	28,0 17,2
	13,8 8,4	14,5 8,8	16,9 10,4	23,0 12,2	31,2 18,3	36,0 23,8
	21,0 13,2	22,0 14,0	27,0 16,5	30,5 19,0	38,8 27,8	48,0 35,0

Примечание: 1. Числитель – для воздушного взрыва, знаменатель – для наземного взрыва.

2. Расстояния даны для условий – слабая дымка, видимость до 10 км. Для других условий вводится коэффициент «К»: воздух очень прозрачен (видимость до 100 км) К=1,5; воздух прозрачен (видимость до 50 км) К=1,4; средняя прозрачность (видимость до 20 км) К=1,2; сильная дымка (видимость до 5 км) К=0,5; очень сильная дымка, туман (видимость до 1 км) К=0,2.

Таблица 1.4. Световые импульсы, вызывающие воспламенение некоторых материалов при различных мощностях ядерного взрыва (кДж/м²)

Наименование материала	Мощность взрыва (кт)
Доски, окрашенные в темный цвет
Стружка потемневшая, сухая, солома, сено
Обрывки газетной бумаги
Сухая потемневшая древесина, обтирочные материала, сухие опавшие листья, сухая растительность
Дерматин
Ткань х/б цвета хаки
Парусина брезентовая, сукно черное
Сукно шинельное серое, брезент прорезиненный

Таблица 1.5. Характеристика ожогов открытых участков тела человека в зависимости от светового импульса

Степень ожога	Световой импульс, кДж/м2	Характер поражения	Последствия ожогов
Первая	100-200	Покраснение и припухлость кожи, сопровождающаяся некоторой болезненностью.	Не теряют работоспособности и не нуждаются в специальном лечении. Ожоги заживают сравнительно быстро.
Вторая	200-400	Образование на коже пузырей, наполненных жидкостью.	Как правило теряют работоспособность и нуждаются в лечении.
Третья	400-600	Полное разрушение кожного покрова по всей его толщине, образование язв.	Нуждаются в длительном лечении. Если не применять пересадку кожи образуются шрамы.
Четвертая	более 600	Омертвление под кожной клетчатки мышц, костей, обугливание.	Нуждаются в длительном лечении. Возможен смертельный исход.

Проникающая радиация. Ядерный взрыв сопровождается силь­ными ионизирующими излучениями, возникающими при радиоактивном распаде ядер атомов. Ионизирующее излучение, образующееся непосредственно при ядерном взрыве, называется проникающей радиацией.

Проникающая радиация представляет собой гамма – и нейтронное излучения из зоны ядерного взрыва. Источниками проникающей радиации являются цепная реакция и распад радиоактивных продуктов, образовавшихся в результате ядерной реакции. Время действия проникающей радиации на наземные объекты зависит от мощности боеприпаса и может составить 15-25 с с момента взрыва. Гамма- и нейтронное излучения, так же как и альфа- и бета-излучения, различаются по своему характеру, однако общим для них является то, что они могут ионизировать атомы той среды, в которой они распространяются.

Альфа-излучение, представляет собой поток альфа-частиц, (ядер гелия), распространяющихся с начальной скоростью около 20 000 км/с. Альфа-частицей называется ядро гелия, состоящее из двух нейтронов и двух протонов. Каждая альфа-частица несет с собой определенную энергию. Из-за относительно малой скорости и значительного заряда альфа-частицы взаимодействуют с веществом наиболее эффективно, т. е. обладают большой ионизирующей способностью, вследствие чего их проникающая способность незначительна. Лист бумаги полностью задерживает альфа-частицы. Надежной защитой от альфа-частиц при внешнем облучении является одежда человека.

Бета-излучение представляет собой поток бета-частиц. Бета-частицей называется излученный электрон или позитрон. Бета-частицы в зависимости

от энергии излучения, могут распространяться со скоростью, близкой к скорости света. Их заряд меньше, а скорость больше, чем альфа-частиц. Поэтому бета-частицы обладают меньшей ионизирующей, но большей проникающей способностью, чем альфа-частицы. Одежда человека поглощает до 50 % бета-частиц. Следует отметить, что бета-частицы почти полностью поглощаются оконными или автомобильными стеклами и металлическими экранами толщиной в несколько миллиметров.

Поскольку альфа и бета - излучения обладают малой проникающей, но большой ионизирующей способностью, то они более опасны при попадании внутрь организма или непосредственно на кожу (особенно на глаза).

Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов при радиоактивных превращениях. По своей природе гамма-излучение подобно рентгеновскому, но обладает значительно большей энергией (меньшей длиной волны), испускается отдельными порциями (квантами) и распространяется со скоростью света (300 000 км/с). Гамма-кванты не имеют электрического заряда, поэтому ионизирующая способность гамма-излучения значительно меньше, чем у бета-частиц и тем более у альфа-частиц (в сотни раз меньше, чем у бета - и в десятки тысяч, чем у альфа-частиц). Зато гамма-излучение обладает наибольшей проникающей способностью и является важнейшим фактором поражающего действия радиоактивных излучений.

Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов. Скорость нейтронов может достигать 20 000 км/с. Так как нейтроны не имеют электрического заряда, они легко проникают в ядра атомов и захватываются ими. Нейтронное излучение оказывает сильное поражающее действие при внешнем облучении.

Сущность ионизации заключается в том, что под воздействием радиоактивных излучений электрически нейтральные в нормальных условиях атомы и молекулы вещества распадаются на пары положительно и отрицательно заряженных частиц-ионов. Ионизация вещества сопровождается изменением его основных физико-химических свойств, в биологической ткани – нарушением ее жизнедеятельности. И то и другое при определенных условиях может нарушить работу отдельных элементов, приборов и систем наведения и управления, а также вызвать поражение личного состава, что в конечном итоге повлияет на боеспособность.

Основным параметром, характеризующим поражающие действия проникающей радиации, является доза излучения (Д).

Доза излучения – это количество энергии ионизирующих излучений, поглощенной единицей массы облучаемой среды. Различают дозу излучения в воздухе (экспозиционную дозу) и поглощенную дозу.

Экспозиционная доза характеризует потенциальную опасность воздействия ионизирующей радиации при общем и равномерном облучении тела человека. Внесистемной единицей измерения экспозиционной дозы является рентген Р. Один рентген – это такая доза рентгеновского или гамма-излучения, которая создает в 1 см³ сухого воздуха при нормальных условиях

(температура 0 °С и давление 10⁵ Па) 2,1×10⁹ пар ионов, несущих одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака. В системе единиц СИ экспозиционная доза измеряется в кулонах на килограмм (1Р = 2,58 10^-4 Кл/кг).

Поглощенная доза более точно определяет воздействие ионизирующих излучений на биологические ткани организма, имеющие различ­ный атомный состав и плотность. Единицей поглощенной дозы в СИ является грэй (Гр). Один грэй - это такая единица поглощенной дозы, при которой 1 кг облучаемого вещества поглощает энергию в 1 джоуль (Дж), следовательно, 1 Гр = 1 Дж/кг, Единица поглощенной дозы излучения, не входящая в СИ, - рад. 1 рад соответствует поглощению 100 эрг/г. Поскольку 1 Дж = 10⁷ эрг, а 1 кг = 1000 г, то 1 рад = 10^-2 Дж/кг, или 1 рад = 10 ^{- 2} Гр.

Дозиметрическими единицами Гр. и рад можно пользоваться для измерения любого вида излучений в любой среде.

В связи с тем что различные виды излучений обладают разной биологической эффективностью (при равных затратах энергии на ионизацию производят различное биологическое воздействие, например, нейтронами и гамма-излучением), введено понятие биологической дозы, Единица ее измерения, не входящая в СИ, - бэр (биологический эквивалент рентгена), 1 бэр – это доза излучения (любого вида излучений), действие которой на ткани живого организма эквивалентно действию 1 Р гамма-излучения. Поэтому при оценке общего эффекта воздействия проникающей радиации рентгены и биологический эквивалент рентгена можно суммировать:

где - суммарная доза проникающей радиации; - доза гамма-излучения; - доза нейтронов (ноль у символов доз показывает, что они определяются перед защитной преградой).

Доза проникающей радиации 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.

Таблица 1.6. Дозы проникающей радиации при различных мощностях ядерного боеприпаса и расстояниях до центра взрыва

Мощность взрыва (кт)	Доза проникающей радиации (Р)
Расстояние до центра взрыва (км)
	1,5	1,35	1,15	1,05	0,6	0,45	0,3
	1,6	1,45	1,3	1,15	0,75	0,55	0,4
	1,75	1,6	1,4	1,2		0,75	0,6
	1,8	1,7	1,5	1,35	1,1	0,8/5	0,7

Таблица 1.7. Характеристика лучевой болезни

Степень лучевой болезни	Поглощенная доза излучения (Р)	Развитие болезни	Исход болезни
Первичная реакция	Скрытый период	Разгар болезни
Легкие	100-200	1-2 дня, слабость, головная боль, тошнота, рвота.	3-5 недель. Состояние вполне удовлетворительное.	Состояние удовлетворительное. Слабость, головная боль, головокружение, снижение аппетита, тошнота.	Выздоровление через 1-2, месяца. Восстановление крови через 2-4 месяца. Без смертельных случаев.
Средние	200-300	2-3 дня. Через 2-3 часа после облучение 2-3 ч, слабость, головная боль, головокружение, расстройство желудка, эмоциональное возбуждение, переходящее в депрессию.	2-3 недели. Состояние удовлетворительное, но отмечается слабость, нарушение сна.	2-3 недели. Выраженная общая слабость, головная боль, головокружение, бессонница, повышение температуры до 38°С, кожные кровоизлияния, кровоточивость десен, инфекционные осложнения.	Выздоровление через 2-3 месяца, полное восстановление крови через 3-5 месяцев. В результате осложнений смертности до 20%.
Тяжелые	300-600	2-4 дня. Через 10-60 мин многократная неукротимая рвота. В течение 4-8 ч резкая слабость, головокружение, жажда, потливость, расстройство желудка, повышение температуры до 38°.	2-10 суток. Отмечается слабость, снижение аппетита, нарушение сна, головные боли.	2-3 недели общее состояние тяжелое, слабость, озноб, температура до 40° отказ от пищи, кровотечение и исхудание, инфекционно септические осложнения.	Выздоровление возможно при своевременном лечении через 5-10 месяцев. В тяжелых случаях смерть через 10-30 суток. Смертность до 50%.

Радиоактивное заражение – это заражение поверхности земли, атмосферы, водоемов и различных предметов радиоактивными веществами, выпавшими из облака ядерного взрыва.

Радиоактивное заражение, как поражающий фактор, при наземном ядерном взрыве отличается масштабностью, продолжительностью воздействия, скрытностью поражающего действия, снижением степени воздействия со временем.

Источниками радиоактивного заражения являются: продукты цепной ядерной реакции деления; непрореагировавшая часть ядерного заряда; наведенная радиоактивность в грунте под воздействием нейтронов.

Радиоактивные вещества, распадаясь, излучают (по законам естественной радиоактивности), главным образом, бета-частицы и гамма-кванты, превращаясь в устойчивые (нерадиоактивные) вещества. В отличие от проникающей радиации радиоактивное заражение действует в течение продолжительного времени (несколько суток, недель и т. д.).

Каждый радиоизотоп (радионуклид) распадается со своей скоростью: в единицу времени распадается определенная часть ядер атомов от их общего числа. Для любого количества данного радиоактивного изотопа характерна следующая закономерность: половина общего числа ядер атомов распадается всегда за одинаковое время, называемое периодом полураспада (Т). Чем больше Т, тем дольше «живет» изотоп, создавая ионизирующие излучения. Период полураспада для данного изотопа – величина постоянная. Период полураспада для разных изотопов колеблется в широких пределах. Так, для ио иода-131 Т = 8,05 сут, для стронция-81 – 51 сут, стронция-90 – 26 лет, кобаль-та-60 – 5,3 года, плутония-239 – 24 000 лет, урана-235 – 710 млн. лет,тория-232 – 14 млрд. лет.

Наибольшую опасность для людей представляют вещества, у которых период полураспада от нескольких суток до нескольких лет. Интенсивность ионизирующих излучений зависит от количества радиоактивного вещества. Однако измерить его затруднительно, так как радиоактивные изотопы находятся в смеси с другими веществами. Поэтому количество радиоактивного вещества принято оценивать его активностью, т. е. числом радиоактивных распадов ядер атомов в единицу времени.

В системе СИ за единицу активности принято одно ядерное превращение в секунду (расп./с) – беккерель (Бк). Внесистемной единицей измерения активности является кюри (Ки). Кюри – это активность такого количества радиоактивного вещества, в котором происходит 37 миллиардов распадов ядер атомов в одну секунду, т. е. 1 Ки = 3,7×10¹⁰ Бк.

Масса вещества, имеющего активность в 1 Ки, составляет например: урана-238 – 3 т, радия – 1 г, кобальта-60 – 0,001 г.

Для измерения малой активности используют производные величины: милликюри (1 мКи = 10^-3 Ки = 3,7×10⁷ Бк), микрокюри (1 мкКи = 10⁶ Ки = 3,7×10⁴ Бк).

Активность данного источника ионизирующих излучений величина непостоянная: она уменьшается со временем за счет радиоактивного распада. За каждый промежуток времени, равный периоду полураспада Т, количество радиоактивного изотопа уменьшается вдвое: за 1 Т - в 2 раза, за 2 Т - в 4 раза, за З Т - в 8 раз и т. д.

Активность, радиоактивного вещества, отнесенная к единице поверхности, массы или объема, называется удельной активностью.

Следует подчеркнуть, что активность непосредственно не характеризует ионизирующего, а значит, и поражающего действия излучений. Поражающее действие ионизирующих излучений характеризуется поглощенной дозой излучений.

Масштабы и степень радиоактивного заражения местности зависят от мощности и вида взрыва, метеорологических условий, рельефа местности, типа грунта и растительности. Наиболее сильное заражение возникает при наземных и неглубоких подземных взрывах, в результате которых образуется мощное облако из радиоактивных продуктов. Так, при наземном ядерном взрыве мощностью 1 Мт испаряется и вовлекается в огненный шар около 20 тыс. т грунта. Радиоактивное облако достигает максимальной высоты подъема за 10 мин и перемещается ветром.

Часть радиоактивных веществ выпадает на поверхность земли в районе взрыва, а большая часть выпадает по мере продвижения облака, образуя на поверхности так называемый радиоактивный след, характеризуемый длиной L и шириной b.

Следовательно, 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.

При увеличении мощности ядерного взрыва увеличиваются размеры радиоактивного облака, что увеличивает продолжительность выпадения радиоактивных веществ на следе облака.

При воздушном ядерном взрыве пылевой столб имеет значительно меньшие размеры, чем при наземном. В результате в облако попадает меньше пыли, а при высоком воздушном взрыве (на высоте Н>20 ) пылевой столб вообще не соединяется с облаком взрыва. Находящиеся же в облаке мелкие частицы радиоактивных продуктов взрыва уносятся ветром на большие расстояния и рассеиваются, не вызывая опасного заражения местности. В районе эпицентра воздушного взрыва возможно сильное радиоактивное заражение в результате наведенной радиоактивности, которое может наблюдаться продолжительное время.

Располагая данными о скорости и направлении ветра, можно установить ось следа и время начала радиоактивного заражения на различном удалении от эпицентра взрыва.

Время заражения можно определить ориентировочно по формуле

где R – расстояние от центра взрыва, км; V_C..B – скорость ветра, км/ч t _вып – время выпадения радиоактивных веществ, ч.

Форма следа зависит, главным образом, от направления и скорости ветра на различных высотах в пределах подъема облака взрыва, а также от рельефа местности. На открытой равнинной местности при неизменном направлении ветра на всех высотах след имеет форму вытянутого эллипса.

Большая часть радиоактивных осадков, которая вызывает радиоактивное заражение местности, выпадает из облака за 10...20 ч после ядерного взрыва. К этому моменту и заканчивается формирование радиоактивного следа облака. Однако на том или ином участке местности, над которым проходит радиоактивное облако, выпадение радиоактивных осадков продолжается от нескольких минут до 2 ч и более.

В районе взрыва и в ближайшей к нему зоне на следе облака радиоактивное заражение местности обусловливается, главным образом, выпадением крупных радиоактивных частиц из пылевого столба. Поэтому формирование следа на небольших расстояниях от места взрыва продолжается всего лишь несколько минут, но по мере удаления облака от центра (эпицентра) взрыва время выпадения радиоактивных час­тиц на местность увеличивается. Во всех случаях продолжительность выпадения радиоактивных осадков в той или иной точке следа зависит от мощности ядерного взрыва и скорости ветра. Чем больше скорость ветра, тем меньше, продолжительность выпадения радиоактивных осадков.

Степень заражения местности радиоактивными веществами характеризуется мощностью дозы (уровнем радиации) и обозначается буквой Р. Уровень радиации, или мощность дозы, показывает, какую дозу может получить

получить человек в единицу времени. Внесистемной единицей измерения мощности экспозиционной дозы (уровня радиации) является рентген в час (Р/ч) или рентген в секунду (Р/с), а единицей в СИ – кулон на килограмм (К/кг).

Внесистемной единицей мощности поглощенной дозы является рад в час (рад/ч) или рад в секунду (рад/с), единицей в СИ – грэй в секунду (Гр/с), Местность считается зараженной и требуется применять средства защиты, если уровень радиации, измеренный на высоте 0,7-1 м от поверхности земли, составляет 0,5 Р/ч и более.

Рисунок 1.7. Распределение уровней радиации по следу радиоактивного облака:

1 – след радиоактивного облака; 2 – ось следа; 3 – уровень радиации вдоль оси следа; 4 – уровень радиации по ширине следа.

Радиоактивное заражение местности можно характеризовать также плотностью радиоактивного заражения (загрязнения) данного участка территории, выраженной в единицах активности на единицу площади: Кюри на квадратный километр (метр, сантиметр) – Ки/км², Ки/м², Ки/см². В единицах СИ – беккерель на метр квадратный (Бк/м²).

В оценочных расчетах можно использовать ориентировочное соотношение между мощностью дозы на местности (Р/ч) и плотностью радиоактивного загрязнения (Ки/м²). Загрязнение плотностью 1 Ки/м² эквивалентно мощности дозы 10 Р/ч или 1 Р/ч соответствует 10 мкКи/см².

Степень заражения на следе облакаядерного взрыва неодинакова. Она постепенно уменьшается по мере удаления от центра взрыва и к боковым границам от оси следа. По степени опасности для людей и животных на следе облака выделяют несколько зон радиоактивного заражения. В качестве характеристик зон приняты уровни радиации и дозы излучения, которые может получить человек за время полного распада радиоактивных веществ. Связь между дозой излучения за время полного распада Д_∞и уровнем радиации Р _t на время заражения t выражается соотношением

Д_∞ = 5P _t · t.

Обычно уровни радиации на границах зон приводят к одному времени – на 1 ч после взрыва.

Зона умеренного заражения (зона А) – уровень радиации на внешней границе зоны на 1 ч после взрыва 8 Р/ч; доза излучений за время полного

распада радиоактивных веществ в границах зоны 40-400 Р. На долю этой зоны приходится 78-80% площади всего радиоактивного следа.

Зона сильного заражения (зона Б) – уровень радиации на внешней границе зоны на 1 ч после взрыва 80 Р/ч; доза излучений за время полного распада 400-1200 Р. Эта зона занимает 10-12 % площади радиоактивного следа.

Зона опасного заражения; (зона В) – уровень радиации на внешней границе зоны на 1 ч после взрыва 240 Р/ч; доза излучений за время полного распада в зоне 1200-4000 Р. На долю зоны В приходится 8-10 % площади радиоактивного следа.

Зона чрезвычайно опасного заражения (зона Г) – уровень радиации на внешней границе зоны на 1 ч после взрыва составляет 800 Р/ч; доза излучений на ее внешней границе за время полного распада 4000 Р, а в середине зоны 10 000 Р.

Рисунок 1.8. След радиоактивного облака наземного