Краткая характеристика поражающих факторов ядерного взрыва

Поражающее действие ядерного взрыва определяется механическим воздействием ударной волны, тепловым воздействием светового излучения, радиоактивным воздействием проникающей радиации и радиоактивного заражения. Для некоторых элементов объектов поражающим фактором является электромагнитное излучение (электромагнитный импульс) ядерного взрыва.

Распределение энергии между поражающими факторами ядерного взрыва зависит от вида взрыва и условий, в которых он происходит. При взрыве в атмосфере примерно: 50% энергии взрыва расходуется на образование ударной волны, 30-40% на световое излучение, до 5% на проникающую радиацию и электромагнитный импульс и до 15% на радиоактивное заражение.

Для нейтронного взрыва характерны те же поражающие факторы, однако, несколько по-иному распределяется энергия взрыва: 8-10% на образование ударной волны; 5-8% на световое излучение; около 85% расходуется на образование нейтронного и гамма-излучения.

Ударная волна ядерного взрыва возникает в результате расширения светящейся раскаленной массы газов в центре взрыва и представляет собой область резкого сжатия воздуха, которая распространяется от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Действие ее продолжается несколько секунд, расстояние 1 км ударная волна проходит за 2 секунды, 2 км – за 5 секунд, 3 км – за 8 секунд.

В зависимости от среды распространения различают ударную волну в воздухе, в воде или грунте (сейсмовзрывные волны).

Поражения ударной волной вызываются как действием избыточного давления, так и метательным ее действием (скоростным напором), обусловленным движением воздуха в волне. Личный состав, вооружение и техника, расположенные на открытой местности, поражаются главным образом в результате метательного действия ударной волны, а объекты больших размеров (здания и др.) – действием избыточного давления. Поражения могут быть нанесены также в результате косвенного воздействия ударной волны (обломками зданий, деревьев и т.д.).

На параметры ударной волны заметное влияние оказывают рельеф местности, лесные массивы и растительность. На скатах, обращенных к взрыву с крутизной более 10⁰, давление увеличивается: чем круче скат, тем больше давление. На обратных скатах возвышенностей имеет место обратное явление. В лощинах, траншеях и других сооружениях земляного типа, расположенных перпендикулярно к направлению распространения ударной волны, метательное действие значительно меньше, чем на открытой местности. Давление в ударной волне внутри лесного массива выше, а метательное действие меньше, чем на открытой местности. Это объясняется сопротивлением деревьев воздушным массам, движущимся с большой скоростью за фронтом ударной волны.

Укрытие личного состава за холмами и насыпями, в оврагах, выемках и молодых лесах, использование фортификационных сооружений и техники снижает степень его поражения ударной волной.

Световое излучение ядерного взрыва – это видимое ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, действующее в течение нескольких секунд. У личного состава оно может вызвать ожоги кожи, поражение глаз и временное ослепление. Ожоги возникают от непосредственного воздействия светового излучения на открытые участки кожи (первичные ожоги), а также от горящей одежды, в очагах пожаров (вторичные ожоги). В зависимости от тяжести поражения ожоги делятся на четыре степени: первая – покраснение, припухлость и болезненность кожи; вторая – образование пузырей; третья – омертвление кожных покровов и тканей; четвертая – обугливание кожи.

В целях защиты глаз от ослепления личный состав должен находиться, по возможности, в закрытой технике, необходимо использовать фортификационные сооружения и защитные свойства местности.

Световое излучение ядерного взрыва вызывает возгорание и обугливание различных горючих материалов. Энергия светового импульса, падая на поверхность предмета, частично отражается его поверхностью, поглощается им и проходит через него, если предмет прозрачный. Поэтому характер (степень) поражения элементов объекта зависит как от светового импульса и времени его действия, так и от плотности, теплоемкости, теплопроводности, толщины, цвета, характера обработки материалов, расположения поверхности к падающему световому излучению – всего, что будет определять степень поглощения световой энергии ядерного взрыва.

Проникающая радиация – поток гамма-лучей и нейтронов, распространяющихся с момента взрыва во все стороны в течение 10 – 15 секунд. Гамма-кванты и нейтроны, распространяясь в любой среде, вызывают ее ионизацию. Под действием нейтронов, кроме того, нерадиоактивные атомы среды превращаются в радиоактивные, т.е. образуется так называемая наведенная активность. В результате ионизации атомов, входящих в состав живого организма, нарушаются процессы жизнедеятельности клеток и органов, что приводит к заболеванию лучевой болезнью.

Поражающее действие проникающей радиации характеризуется величиной дозы излучения, т.е. количеством энергии радиоактивных излучений, поглощенной единицей массы облучаемой среды. Различают экспозиционную и поглощенную дозу. Экспозиционную дозу измеряют в рентгенах (Р). Один рентген – это такая доза гамма-излучения, которая создает в 1 см³ воздуха около 2 млрд. пар ионов. Поглощенную дозу измеряют в радах (в системе единиц СИ – в греях. 1 Гр равен 100 рад).

При однократном облучении организма человека в зависимости от полученной экспозиционной дозы различают четыре степени лучевой болезни:

- 1 степень (легкая) – при получении дозы радиации от 100 до 250 рад;

- 2 степень (средняя) – от 250 до 400 рад;

- 3 степень (тяжелая) – от 400 до 600 рад;

- 4 степень (крайне тяжелая) – более 600 рад.

Защита личного состава от проникающей радиации обеспечивается использованием подвижных объектов и фортификационных сооружений (убежищ, блиндажей, перекрытых траншей).

Радиоактивное заражение местности возникает в результате выпадения радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва.

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. тонн грунта. Радиоактивное облако достигает максимальной высоты подъема за 10 минут 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 и шириной.

Следовательно, на местности, подвергшейся радиоактивному заражению при ядерном взрыве, образуется два участка – район взрыва и след облака. В свою очередь, в районе взрыва различают наветренную и подветренную стороны.

Форма следа зависит, главным образом, от направления и скорости ветра на различных высотах в пределах подъема облака взрыва, а так же 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 часов 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 часов и более.

Радиоактивное заражение имеет ряд особенностей, отличающих его от других поражающих факторов ядерного взрыва. К ним относятся:

- большая площадь поражения – десятки тысяч квадратных километров;

- длительность сохранения поражающего действия – дни, недели, а иногда и месяцы;

- трудности обнаружения радиоактивных веществ – нет запаха, цвета и прочих внешних признаков.

Для удобства решения задач по оценке радиационной обстановки зона радиоактивного заражения условно, по экспозиционным дозам излучения разбита на четыре зоны:

Зона А – умеренного заражения. Доза излучения до полного распада радиоактивных веществ на внешней границе зоны составляют 40 рад, на внутренней границе – 400 рад.

Зона Б – сильного заражения. Дозы излучения на границах 400 рад и 1200 рад.

Зона В – опасного заражения. Дозы излучения на ее внешней границе 1200 рад, а на внутренней границе – 4000 рад.

Зона Г – чрезвычайно опасного заражения. Дозы излучения на внешней границе 4000 рад, а в середине зоны – 7000 рад.

Радиоактивное заражение местности характеризуется уровнем радиации (мощностью экспозиционной дозы), измеряемым в рентгенах в час (Р/ч).

О степени заражения радиоактивными веществами поверхностей различных объектов, обмундирования и кожных покровов принято судить по величине мощности дозы гамма-излучения вблизи зараженных поверхностей, определяемой в миллирентгенах в час (мР\ч).

Электромагнитный импульс (ЭМИ). Ядерные взрывы приводят к возникновению мощных электромагнитных полей. Эти поля ввиду их кратковременного существования принято называть электромагнитным импульсом, который наиболее полно проявляется при наземных и низких воздушных ядерных взрывах.

ЭМИ воздействует, прежде всего, на радиоэлектронную и электротехническую аппаратуру на технике и других объектах. Под действием ЭМИ в указанной аппаратуре наводятся электрические токи и напряжения, которые могут вызвать пробой изоляции, повреждение трансформаторов, сгорание разрядников, порчу полупроводниковых приборов, перегорание плавких вставок и других элементов радиотехнических устройств.