Ядерного взрыва с уровнем радиации на 1ч после взрыва

1 - направление среднего ветра; 2 - ось следа; А - зона умеренного заражения; Б - зона сильного заражения; В - зона опасного заражения; Г - зона чрезвычайно опасного заражения; L - длина следа; b - ширина следа

Характерной особенностью радиоактивного заражения является спад уровня радиации со временем вследствие распада радиоактивных веществ. Спад уровня радиации подчиняется определенной зависи­мости, которая с достаточной точностью определяется формулой

P_t = P₁·t ^-1,2,

где P _t - уровень радиации на любое заданное время, Р/ч; P₁ - уровень радиации на 1 ч после взрыва, Р/ч; t - время, прошедшее после ядерного взрыва, ч.

Ниже приведены значения уровня радиации на разное время после взрыва, рассчитанные по указанной формуле (для удобства принято, что уровень радиации через 1 ч после взрыва составляет 100%):

Время после взрыва, ч.

0,5

Остаточный уровень радиации, %

Из закона спада вытекает следующее правило определения уровня радиации: при семикратном увеличении времени после взрыва уровень радиации уменьшается в 10 раз. Так, если уровень радиации через 1 ч после взрыва принять за 100 %, то через 7 ч он составит 10 %, через 7² ч (49 ч, или около 2 сут) - 1 % и т. д.

Изменение уровня радиации во времени в точке на местности, зараженной радиоактивными веществами (заштрихованная площадь - доза излучения)

Таблица 1.8. Высота подъема облака и радиусы зон заражения в районе эпицентра в зависимости от мощности взрыва

Мощность взрыва, кт	Максимальная высота подъема центра облака за 10 мин, км	Радиус зон заражения в районе эпицентра взрыва, км
Зона А	Зона Б	Зона В	Зона Г
		0,77	0,47	0,36	0,25
		0,9	0,57	0,45	0,33
			0,67	0,56	0,4
		1,12	0,77	0,62	0,48
		1,2	0,82	0,67	0,52
		1,3	0,9	0,74	0,59

Знание закона спада позволяет определить уровень радиации на любое время после взрыва или привести его к одному времени, используя коэффициенты пересчета на различное время.

Электромагнитный импульс. Ядерный взрыв сопровождается электромагнитным излучением в виде мощного короткого импульса, поражающего главным образом электрическую и электронную аппаратуру.

Источники возникновения электромагнитного импульса (ЭМИ). По природе ЭМИ в первом приближении можно сравнить с электромагнитным полем близкой молнии, создающим помехи для радиоприемников, Возникает ЭМИ в основном результате взаимодействия гамма-излучения, образующегося во время взрыва, с атомами окружающей среды.

При взаимодействии гамма-квантов с атомами среды последним сообщается импульс энергии, небольшая доля которой тратится на ионизацию атомов, а основная – на сообщение поступательного движения электронам и ионам, образовавшимся в результате ионизации. Ввиду того, что электрону сообщается значительно больше энергии, чем иону, а также из-за большой разницы в массе электроны обладают более высокой скоростью по сравнению с ионами. Можно считать, что ионы практически остаются на месте, а электроны удаляются от них со скоростями, близкими к скорости света в радиальном направлении от центра взрыва. Таким образом, в пространстве на некоторое время происходит разделение положительных и отрицательных зарядов.

Вследствие того, что плотность воздуха в атмосфере уменьшается с высотой, в области, окружающей место взрыва, получается асимметрия в распределении электрического заряда (потока электронов). Асимметрия потока электронов может возникнуть также из-за несимметричности самого потока гамма-квантов ввиду различной толщины оболочки бомбы, а также наличия магнитного поля Земли и других факторов. Несимметричность электрического заряда (потока электронов) в месте взрыва в воздухе вызывает импульс тока. Он излучает электромагнитную энергию так же, как и прохождение его в излучающей антенне.

Район, где гамма-излучение взаимодействует с атмосферой, называется районом источника ЭМИ. Плотная атмосфера вблизи земной поверхности ограничивает область распространения гамма-квантов (средняя длина свободного пробега составляет сотни метров). Поэтому при наземном взрыве район источника занимает площадь всего в несколько квадратных километров и примерно совпадает с районом, где воздействуют другие поражающие факторы ядерного взрыва.

При высотном ядерном взрыве гамма-кванты могут пройти сотни километров до взаимодействия с молекулами воздуха вследствии его разреженности проникнуть глубоко в атмосферу. Поэтому размеры района источника ЭМИ получаются большими. Так, при высотном взрыве мощного боеприпаса может образоваться район источника ЭМИ диаметром до 1600 км и толщиной около 20 км, нижняя граница которого пройдет на высоте около 18 км.

Большие размеры района источника при высотном взрыве порождают интенсивный ЭМИ, направленный вниз, над значительной частью земной поверхности. Поэтому очень большой район может оказаться в условиях сильного воздействия ЭМИ, где другие поражающие факторы ядерного взрыва практически не действуют.

Таким образом, при высотных ядерных взрывах объекты, находящиеся и за пределами очага ядерного поражения, могут подвергнуться сильному воздействию ЭМИ.

Рисунок 1.9. Основные варианты ЭМИ - обстановки

1 – ЭМИ – обстановка района источника и образования полей излучения наземного и воздушного взрывов; 2 – подземная ЭМИ – обстановка на некотором расстоянии от взрыва вблизи поверхности; 3 – ЭМИ – обстановка высотного взрыва

Основными параметрами ЭМИ, определяющими поражающее действие, являются характер изменения напряженности электрического и магнитного полей во времени – форма импульса и максимальная напряженность поля – амплитуда импульса.

ЭМИ наземного ядерного взрыва на расстоянии до нескольких километров от центра взрыва представляет собой одиночный сигнал с крутым передним фронтом и длительностью в несколько десятков миллисекунд. Энергия ЭМИ распределена в широком диапазоне частот от десятков герц до нескольких мегагерц. Однако высокочастотная часть спектра содержит незначительную долю энергии импульса; основная же часть его энергии приходится на частоты до 30 кГц.

Амплитуда ЭМИ в указанной зоне может достигать очень больших значений - в воздухе тысячи вольт на метр при взрыве боеприпасов малой мощности и десятки тысяч вольт на метр при взрывах боеприпасов большой мощности. В грунте амплитуда ЭМИ может доходить соответственно до сотен и тысяч вольт на метр.

Поскольку амплитуда ЭМИ быстро уменьшается с увеличением расстояния, ЭМИ наземного ядерного взрыва поражает только на расстоянии нескольких километров от центра взрыва; на больших расстояниях он оказывает только кратковременное отрицательное воздействие на работу радиотехнической аппаратуры.

Для низкого воздушного взрыва параметры ЭМИв основном остаются такими же, как и для наземного взрыва, но с увеличением высоты взрыва амплитуда импульса у поверхности земли уменьшается.

Амплитуда ЭМИ подземного и подводного взрывов значительно меньше амплитуды ЭМИ при взрывах в атмосфере, поэтому поражающее действие его при подземном и подводном взрывах практически не проявляется.

Рисунок 1.10. Изменение напряженности поля электромагнитного импульса:

а – начальная фаза; б – основная фаза; в – длительность первого квазиполу периода

Поражающее действие электромагнитного импульса обусловлено возникновением напряжений и токов в проводниках, расположенных в воздухе, земле, в радиотехнических и электронных устройствах связи, наведения и управления, что приводит к их разрушению.