Ядерна зброя

ВСТУП

Досягнувши незалежності Україна стала без’ядерною державою. Вона виступила за повне знищення хімічної та біологічної зброї. Але поки на планеті існують спроби вирішення суперечностей між країнами нерідко з допомогою військовій сили, доти існує реальна загроза і для України бути залученою до військового конфлікту з застосуванням зброї масового ураження. Крім того, навіть застосування звичайних видів озброєння з пошкодженням об'єктів ядерної енергетики та хімічної промисловості, призведуть до ураження військових частин, з'єднань, цивільного населення радіоактивним випроміненням, отруйними речовинами, забрудненню великої території, військових та цивільних об’єктів радіоактивними та сильнодіючими отруйними речовинами.

Так при зруйнуванні всіх ядерних реакторів на Південно Українській АЕС /три реактори ВВЕР/ глибина розповсюдження радіоактивних речовин може досягти 234 км, площа радіоактивного забруднення 4100 км², зона А - до 74,5 км, зона Б - до 9,9 км; на Запорізькій АЕС /4 реактори ВВЕР/ глибина розповсюдження РР до 331,5 км, площа РЗ - 5820 км², зона А - 82,5 км, зона Б - 16,8 км; на Чорнобильській АЕС /4 реактора РШК/ глибина розповсюдження РР - 583 км, площа РЗ - 19 600 км², зона А- 191 км, зона Б- 41,2 км, зона Б - 13,7 км, зона Г -9,41 км. Що означають ці зони ми поговоримо пізніше.

На території України велика кількість хімічних об’єктів, наприклад:

- Одеський припортовий завод, де щодобово зберігається до 120 тисяч тон аміаку;

- Ізмаїльська водопроводноочисна станція має щодобово запаси хлору 140 тон;

- Біляївська водопроводноочисна станція має запаси хлору 50 тон;

- Запорізька водопроводноочисна станція має запаси хлору 400 тон;

- в м. Горлівка запаси аміаку складають22 тисячі тон;

- в м. Констянтинівка щодобово зберігається 49 тис. тон сірчаної кислоти; 3 тис. тон азотної кислоти та 630 тон соляної кислоти.

Ядерна зброя.

Ядерною називається зброя, вражаючі дії якої основані на використанні внутрішньої енергії звільненої під час ядерного вибуху.

Пристрої призначені для проведення вибухового процесу звільнення внутрішньої енергії називаються ядерними зарядами. Потужність ядерних зарядів та ядерних боєзапасів прийнято характеризувати тротиловим еквівалентом - тоною ваги тротилу, енергія вибуху якої рівна енергії яка виділяється під час повітряного вибуху ядерного заряду.

За потужністю вибуху ядерні боєприпаси умовно поділяються на:

Надмалі – менше 1кт (енергія вибуху = 1000 тон тротилу)

Малі – 1-10 кт

Середні – 10-100 кт

Великі – 100-1000 кт

Надвиликі – більше І мгт

Ядерні боєприпаси основних капіталістичних країн фарбуються в зелений колір і маркіруються жовтою фарбою.

В залежності від положення світного шару ядерного вибуху відносно поверхні землі /води/ розрізняють: висотний, повітряний/високий та низький/, надземний /надводний/, підземний /підводний/ ядерні вибухи.

Висотний вибух - це вибух вище границі тропосфери, але не нижче 10 км. Спочатку спостерігається яскравий короткочасний спалах, а потім розширюється світна куля.

Застосовуються для знищення повітряних та космічних засобів нападу противника.

Повітряний високий вибух - це вибух нижче кордону тропосфери на таких висотах, коли світна частинамає форму кулі. Світла частина, яка збільшується в розмірах та піднімається вверх, при цьому яскравість її зменшуються через хмару вибуху яка поширюється. Одночасно з підняттям світної частини, з землі підіймається стовп пилу, який, як правило, не сполучається з хмарою вибуху. Під час цього вибуху радіоактивне зараження місцевості тільки поблизу епіцентру вибуху і то незначне. Високий повітряний вибух забезпечує максимальну поразку відкрито розташованого особового складу, озброєння та не міцних споруд.

Основні його вражаючі чинники це повітряна ударна хвиля, світлове випромінення та проникаюча радіація.

Повітряний низький вибух - це вибух в повітрі на невеликій висоті. Світна частина трохи деформована знизу, але не торкається поверхні землі. Стовп пилу з'єднується з хмарою вибуху і утворює характерну грибоподібну хмару. Радіоактивне зараження місцевості утворюється поблизу епіцентру, а на сліді хмари - незначне і вплив на дію військ незначний. Вражаючі чинники такі ж.

Наземний вибух - вибух на поверхні землі і має форму напівкулі або в повітрі на такій висоті, коли світна частина торкається поверхні землі. Для нього характерно утворення більш потужної грибоподібної хмари куди попадає велика кількість ґрунту. В ґрунті утворюється яма діаметром 100-200 метрів і глибиною в декілька десятків метрів. На кожну кілотону потужності ядерних боєприпасів піднімається (втягується) в повітря 10 тон ґрунту, що стає радіоактивним і потім, переміщаючись за напрямком вітру, випадає на місцевості викликаючи сильне радіоактивне зараження місцевості і предметів, що знаходяться на ній. Під час оцінки вражаючих дій даного вибуху необхідно враховувати дію всіх вражаючих чинників.

Підземний вибух - це вибух під землею на різних глибинах. Світна частина на поверхні не спостерігається. Під час вибухів на невеликій глибині спостерігається потім викид газоподібних речовин вибуху, великої кількості роздрібненого та розплавленого ґрунту, який перемішується з речовинами вибуху, утворює радіоактивну хмару, але не грибоподібну. Підземний вибух застосовується для утворення зон руйнування та зараження з метою ускладнити дію військ противника. Основними вражаючими чинниками підземного вибуху є сейсмовибухові хвилі в ґрунті і радіоактивне зараження.

Під час ядерного вибуху на утворення вражаючих чинників енергія витрачаеться:

Повітряною ударною хвилею називається частина різко стиснутого повітря, яке розповсюджується в атмосфері з надзвуковою швидкістю.

Повітряна ударна хвиля утворюється як наслідок того, що світна частина поширюється, стискує оточуючі її шари повітря і цей тиск передається від одного шару атмосфери до іншого.

Максимальний тиск буде у фронті ударної хвилі,а за ним тиск буде плавно зменшуватись і на деякій відстані /приблизно 150 м/ стає менше атмосферного.

Починаючи з цієї відстані вся частина підхоплена ударною хвилею являє собою два концентричних шари. В зовнішньому шарі тиск вище атмосферного/зона стиску/, а у внутрішньому нижче /зона розрядження/.

Ударна хвиля характеризується:

- надлишковим тиском у фронті ударної хвилі;

- швидкісним напором.

Під час ядерного вибуху ударна хвиля розповсюджується від центру вибуху в усі сторони. Під час наземного вибуху фронт ударної хвилі має форму півкулі, а об'єм і поверхня півкулі складає половину об'єму і поверхні кулі того ж радіусу, щільність енергії в ударній хвилі наземного вибуху майже вдвічі більший, ніж в ударній хвилі вибуху проведеного в однорідній атмосфері.

Під час повітряного вибуху фронт ударної хвилі має форму сфери. Повітря, яке рухається у вражаючій ударній хвилі досягнувши поверхні землі, відбивається від неї. А оскільки фронт відбитої хвилі рухається швидше фронту падаючої хвилі, то відбувається їх злиття і утворення головної ударної хвилі. Висота головної ударної хвилі швидко зростає зі збільшенням відстані від епіцентру вибуху і стає такою, що всі наземні об'єкти підлягають дії тільки цієї хвилі. Термін дії - декілька секунд.

Поверхня землі, метеоумови, рельєф місцевості можуть помітно вплинути на характер розповсюдження і дію ударної хвилі.

Зі збільшенням потужності ядерного боєзапасу радіуси враження ударною хвилею зростають пропорційно до потужності вибуху.

Приблизно половина усієї енергії ядерного вибуху приходиться на ударну хвилю, яка може впливати на людину безпосередньо, або через інші предмети. Ці дії можуть визвати у людини різні пошкодження: поранення, переломи, кровотечі, розвиток синдрому тривалого розчавлення, пошкодження внутрішніх органів. Дія ударної хвилі прямо пропорціональна величині надлишкового тиску (вище атмосферного) у її фронті. Так легкі травми (удари, контузії, вивихи, інколи пошкодження барабанної перетинки) виникають при надлишковому тиску 0.2 – 0.4 кгс/ см².

Травми середньої ваги (з втратою свідомості, пам'яті, явищами контузії, вивихами в суглобах) виникають під час надлишкового тиску 0..4 – 0.6 кгс/см².

Важкі пошкодження (розриви внутрішніх органів, множинні переломи кісток, суглобів, явища важкої контузії з тривалою втратою свідомості і мозковими явищами) виникають під час надлишкового тиску 0.6 – 0.9 кгс/см².

Так, для наземного ядерного вибуху потужністю 20 кілотонн (кт), величина надлишкового тиску складає на відстані 0.7 км – 1 кгс/см², 1.5 км – 0.3-0.9 кгс/см², 3 км – 0.1-0.3 кгс/см².

Світлове випромінення ядерного вибуху це потік променевої енергії який складається із ультрафіолетових, видимих та інфрачервоних променів.

Елементами світлового випромінення є світлова частина ядерного вибуху, яка утворилась внаслідок підігріву до високих температур повітря навколишнього середовища вибуху. На початку температурана поверхні світлової частини досягає тисяч градусів.

Світлове випромінення розповсюджується зі швидкістю світла / 300 000 км/с/. Основним параметром, який характеризує світлове випромінення на різних відстанях від центру вибуху є світловий імпульс / І /, тобто кількість енергії світлового випромінення, яка приходиться на 1 см² опроміненої поверхні, перпендикулярній напрямку випромінення, за період свічення.

Під час ядерних вибухів боєзапасів середньої, великої та надвеликої потужності вони здатні викликати спалахи горючих матеріалів на таких відстанях, на які ударна хвиля та проникаюча радіація суттєво не впливають.

Під час ядерних вибухів над малої і малої потужності світлове випромінення вражає незахищений особовий склад на менших відстанях ніж проникаюча радіація. Під час поганої видимості (тумані) світлове випромінення може не спостерігатися і не має вражаючого впливу. Вражаюча дія світлового випромінення на людей та різні об'єкти обумовлена миттєвим нагрівом опроміненої поверхні, яке викликає опіки шкіри людини та вражає очі, підпалює горючі матеріали. Термін дії – декілька секунд.

Світлове випромінювання викликає спалах горючих речовин і масові пожежі, а у людей і тварин – опіки тіла різного ступеню. Ступінь вражаючої дії визначається світловим імпульсом, тобто кількістю енергії на 1 м² поверхні освітленого тіла і вимірюється Дж/м². Ступінь опіку залежить від величини цього імпульсу. Так при повітряному вибусі потужністю 20 кт опіки 3-го ступеню будуть спостерігатися в радіусі 1.8 км, опіки 2-го ступеню – в радіусі 2.9 км, опіки 1-го ступеню – в радіусі 4.4 км.

Крім цього, світловий імпульс викликає осліплення людини, особливо вночі, коли зіниці розширені. Осліплення частіше буває тимчасовим в наслідок виснаження зорового пурпуру (родопсину). Але на невеликій відстані можливий опік сітчатки і більш стійке осліплення.

Опіки, які викликаються світловим випромінюванням, підрозділяються на первинні і повторні. Первинні опіки обумовлені безпосередньою дією світлового випромінювання. Вони виникають тільки на тій поверхні тіла людини, яка звернена до ядерного вибуху. Повторні опіки виникають в наслідок пожеж і ні чим не відрізняються від звичайних термічних опіків. Люба перешкода, яка здатна утворити під час спалаху тінь, що може сховати людину, є ефективним захистом від дії світлового випромінювання. Одяг людини на близьких відстанях від центру вибуху може загорітися, але на більш далеких відстанях здатна захистити її від безпосередньої дії світлового випромінювання. Ефективним захистом від світлового випромінювання є КЗС (комплект захисний від світлового випромінювання).

Для захисту очей від світлового випромінювання використовуються сонцезахисні окуляри.

Проникаюча радіація - це потік гамма g- променів та нейтронів в навколишнє середовище із зони ядерного вибуху. Термін дії – декілька секунд.

Гамма(g) - промені та нейтрони розповсюджуючись в навколишньому середовищі іонізують його атоми. Радіус дії 3-4 км.

Ступінь іонізації середовища характеризується дозою радіації. Розрізняють експозиційну та поглинуту дозу радіації

Експозиційна доза визначає ступінь іонізації середовища та вимірюється в рентгенах.

Поглинута доза визначає ступінь іонізації середовища через величину енергії, яка губиться випроміненням в одиниці ваги речовини.

Вимірюється в радах 1 рад= 1.02 рентген.

В міжнародній системі одиниць /МСО/ поглинута доза випромінювання вимірюється в греях /Гр/ І Гр = 100 рад

Для оцінки біологічних наслідків дії дози різних випромінювань /в тому числі і нейтронного/ - використовується БЕР.

І-БЕР - це доза нейтронів, дія якої на людину рівна дії І рада -випромінювання.

Доза проникаючої радіації залежить від:

- типу ядерного заряду;

- потужності і типу вибуху;

- відстані від центру вибуху.

Проникаюча радіація під час дії на організм людини викликає специфічне захворювання - променеву хворобу.

Променева хвороба може розвиватися як при загальній зовнішній дії гама-променів і нейтронів, так і при попаданні в середину організму радіоактивних речовин.

Розрізняють дві форми променевої хвороби – гостру і хронічну.

Гостра променева хвороба виникає внаслідок загальної зовнішньої дії на організм проникаючої радіації протягом короткого часу в дозах, які перевищують 1 Грей (100 Рад), або, набагато рідше, після одноразового попадання в середину організму великої кількості радіоактивних речовин.

Розрізняють 4 ступені променевої хвороби:

- І-й ступінь (легкий) виникає при дозі опромінення 100 – 250 рад (1-2.5 гр);

- ІІ-й ступінь (середній) виникає при дозі опромінення 250 – 400 рад (2.5-4 гр);

- ІІІ-й ступінь (важкий) виникає при дозі опромінення 400 – 600 рад (4-6 гр);

- IV-й ступінь (надто важкий, смертельний) виникає при дозі опромінення більше 600 рад (більше 6 гр).

Радіус дії проникаючої радіації під час повітряного вибуху 20-кілотонної бомби:

- до 800 м доза опромінення до 10 000 рад;

- до 1.2 км доза опромінення до 1 000 рад;

- до 2 км доза опромінення 50 – 200 рад.

У розвитку гострої променевої хвороби розрізняють 4 періоди:

· період первинної реакції організму на опромінення (початковий період або період появи перших ознак променевої хвороби);

· прихований період;

· період розпалу хвороби або період виражених клінічних проявів;

· період визначення.

Період первинної реакції організму на опромінення починається згодом після радіоактивного опромінення. При великих дозах перші ознаки з’являються через декілька хвилин, а при менших – через декілька годин.

Першими ознаками променевої хвороби є:

- головний біль;

- фізична слабкість (людина дуже швидко втомлюється);

- нудота;

- блювота тощо.

У важких випадках початковий період триває 2-3 доби, в легких – декілька годин.

Прихований період називають також періодом “уявного благополуччя”, так як в цей час відсутні суб’єктивні (видимі) ознаки радіаційного ураження.

При важкому ступені променевої хвороби прихований період дуже короткий, а іноді може бути відсутнім. При захворюваннях середньої важкості і легких цей період триває до двох тижнів і більше.

В період розпалу хвороби підвищується температура тіла, з’являється пронос з кров’ю і слизом у випорожненнях, крововилив в слизові оболонки очей, ротової порожнини, а також на шкірі. Іноді бувають кровотечі із носа, зменшується вага тіла, починає випадати волосся. Ці ознаки супроводжуються різким погіршенням загального стану, безсонням, відновленням головного болю, загальною слабкістю, пониженням апетиту, появою болей у животі. Цей період може тривати, в залежності від ступеню важкості хвороби, до 6 тижнів.

Період одужання при променевій хворобі середньої важкості і важкій може тривати до трьох місяців, а іноді і довше, і характеризується поступовим відновленням працездатності і боєздатності уражених.

Хронічна форма променевої хвороби розвивається при тривалій або багаторазовій зовнішній дії відносно малих доз проникаючої радіації, а також при тривалій дії радіоактивних речовин, які попали в середину організму.

Дози опромінення які не знижують боєздатність:

Однократна - до 50 рад до 0,5и Гр

10-30 днів - до 100 рад до 1 Гр

1-3 місяці - до 200 рад до 2 Гр

на протязі року - до 300 рад до 3 Гр

Під час вибухів малої потужності відкрито розташований особовий склад виходить із ладу від дії проникаючої радіації на більших відстанях, ніж від ударної хвилі.

Радіоактивне зараження - це зараження місцевості, повітря, води та об’єктів радіоактивними речовинами, які утворилися під час ядерних вибухів, являє небезпеку для здоров’я людини. Елементами радіоактивних речовин під час ядерних вибухів є:

- уламки поділу ядерних речовин заряду /речовини поділу/

- частина заряду, яка не розподілилась

- наведена радіоактивність ґрунту.

Міру радіоактивного зараження місцевості прийнято оцінювати двома величинами:

D- повною дозою радіації

P- потужністю дози випромінювання

Повна доза радіації - це доза яка випромінюється починаючи з моменту початку зараження до повного розпаду радіоактивних речовин на висоті І м над поверхнею землі.

В залежності від величини повної дози радіації на місцевості прийнято розрізняти 4 зони зараження:

/А/ 40-400 р. - зона помірного зараження

/Б/ 400-1200 р. - зона сильного зараження

/В/ 1200-1000 р. - зона небезпечного зараження

/Г/ більше 10000 р. - зона надзвичайно небезпечного зараження

Потужність дози випромінюванняхарактеризується інтенсивністю випромінювання радіоактивних речовин на зараженій місцевості. Вимірюється в р/год.

Потужність дози випромінюваннята ступінь радіоактивного зараження на протязі часу постійно зменшується внаслідок природного розпаду радіоактивних речовин. Потужність дози випромінюваннята ступень зараження різко зменшуються в перші години після вибуху за рахунок розпаду короткоживучих уламків поділу.

Під час ядерного вибуху звільняється велика кількість квантів, які взаємодіють з атомами середовища, іонізуючи їх. Електрони, які утворились під час цього, рухаються зі швидкістю світла від центру вибуху і позитивно заражені іони які утворюють короткочасні /мілі секунди/ електричні та магнітні поля, які являють собою електромагнітний імпульс ядерного вибуху.

Внаслідок дії ЕМІ на дротяні та кабельні лінії в них наводиться велика електрична напруга, яка буде викликати пробій ізоляції кабелю, пошкодження вхідних елементів апаратури. Найбільш схильні до дій ЕМІ ядерного вибуху це системи зв'язку, сигналізації та управління. (Під час вибуху 1мгт R=32 км, 10 мгт R = 115 км.)

В зв'язку з тим, що вражаючі чинники в районі вибуху діють майже одночасно у людей будуть спостерігатись комбіновані враження.

Нейтронні боєзапаси засновані на використанні реакції синтезу легких елементів.

Запалом, ініціюючим реакцію синтезу є заряд плутонію. Порівняно з реакцією поділу ядер урану та плутонію, в даному випадку нейтронів виділяється в 10 разів більше.

Нейтроні боєприпаси можуть мати потужність не більше 10 кт. Використовуються з допомогою 155 мм та 203,2 мм гаубиць, тактичних керуємих ракет "Ланс" та тактичною авіацією.

Під час підриву нейтронного боєзапасу утворюється грибоподібна хмара. Ударна хвиля та світове випромінення на площі радіусом 200-300 м. Але нейтронне випромінення проникає набагато далі, легко проходить крізь броню та цегляні стіни, вражаючи людей. Для захисту від нейтронів використовують м’які матеріали: поліетилен та поролон.