1.2.6.2. Ядерное оружие и его поражающие факторы

Ядерное оружие (ЯО) - оружие массового поражения взрыв­ного действия, основанное на использовании энергии, выделя­ющейся при цепных реакциях деления тяжелых ядер некоторых изотопов урана и плутония или при термоядерных реакциях синтеза легких ядер изотопов водорода (дейтерия и трития) в более тяжелые, например ядра изотопов гелия.

Это оружие включает различные ядерные боеприпасы (бое­вые части ракет и торпед, авиационные и глубинные бомбы, артиллерийские снаряды и мины, снаряженные ядерными за­рядными устройствами), средства управления ими и доставки их к цели (носители).

Поражающее действие ядерного взрыва зависит от мощности боеприпаса, вида взрыва, типа ядерного зарядного устройства.

Поражающие факторы ядерного взрыва (рис. 1.10):

• воздушная ударная волна;

• световое излучение;

• проникающая радиация;

• радиоактивное заражение местности.

Рис.1.10.

При ядерном взрыве за миллионные доли секунды в зоне протекания ядерных реакций температура повышается до не­скольких миллионов градусов, а максимальное давление дости­гает миллиардов атмосфер. Высокие температура и давление вызывают мощную воздушную ударную волну.

Воздушная ударная волна — область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверх­звуковой скоростью.

Поражения, наносимые людям (рис. 1.11.):

• легкие - скоропроходящие нарушения функций организма (звон в ушах, головокружение, головная боль, возможные вывихи и ушибы);

• средние — вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей;

• тяжелые — сильные контузии всего организма, потеря со­знания, переломы конечностей, возможны повреждения внут­ренних органов;

• крайне тяжелые — переломы конечностей, внутренние кро­вотечения, сотрясение мозга, потеря сознания, возможны смертельные исходы.

Разрушения хозяйственных объектов, три степени:

• слабая - объект не выходит из строя, необходим незначи­тельный ремонт;

• средняя - когда разрушены главным образом второстепенные части объекта, а основные элементы могут быть восстановлены путем проведения среднего и капитального ремонта;

• сильная — когда разрушены основные элементы объекта и объект не может быть восстановлен.

Рис. 1.11.

Для жилых и промышленных зданий обычно берется еще и четвертая степень — их полное разрушение.

Защита населения. Основной способ — укрытие, для чего используются все виды защитных сооружений: убежища, укры­тия (окопы, открытые и перекрытые траншеи, погреба, подвалы и т.д.). Перекрытые траншеи уменьшают поражение людей в 2 раза, убежища с заглублением более 10 м полностью исключа­ют поражение людей.

Световое излучение ядерного взрыва — электромагнитное излучение оптического диапазона в видимой, ультрафиолето­вой и инфракрасной областях спектра.

Источником светового излучения является светящаяся об­ласть ядерного взрыва, состоящая из нагретых до высокой тем­пературы паров конструкционных материалов боеприпаса и воз­духа, а при наземных взрывах — и испарившегося грунта. Тем­пература светящейся области может достигать 8—10 000 °С. Время свечения светящейся области зависит от мощности ядер­ного взрыва и составляет от 0,2 до 40 с.

Поражающий фактор светового излучения: световой импульс — это количество энергии светового излучения, падающей за вре­мя излучения на единицу площади неподвижной неэкранированной поверхности, расположен-ной перпендикулярно к направ­лению прямого излучения, без учета отражен-ного излучения. Световой импульс измеряется в джоулях на квадратный метр (кДж/м²) или калориях на квадратный сантиметр (кал/см²). 1 кал/см² ~ 40 кДж/м².

При оценке воздействия светового излучения на людей и объекты экономики необходимо учитывать и отраженные лучи. За счет отражения от облаков или снежного покрова поражаю­щее действие светового излучения может увеличиваться в 2 раза.

Световое излучение ядерного взрыва при непосредственном воздействии на людей вызывает ожоги открытых участков тела, ослепление или ожоги сетчатки глаз. Ожоги могут происходить непосредственно от излучения или пламени, возникшего от возго­рания различных материалов под действием светового излучения.

Независимо от причин возникновения ожоги разделяют по тяжести поражения организма на четыре степени (рис. 1.12).

Рис. 1.12.

Ожоги первой степени выражаются в болезненности, покрас­нении и припухлости кожи. Ожоги второй степени характеризу­ются образованием пузырей. Для ожогов третьей степени ха­рактерно омертвение кожи с частичным поражением ростково­го слоя. При ожогах четвертой степени происходит обугливание кожи и подкожной клетчатки.

Пораженные с ожогами первой и второй степени обычно выздоравливают, а с третьей и четвертой при значительной ча­сти поражения кожного покрова могут погибнуть.

Поражения глаз световым излучением, три вида:

• временное ослепление — может длиться днем 2 — 5 мин, а ночью — до 30 мин;

• ожоги глазного дна — возникают в том случае, когда человек фиксирует взгляд на точке взрыва. Это может происходить даже на таких расстояниях, на которых световое излучение не вызывает никаких ожогов. Поражение глазного дна воз­ можно при световом импульсе 6 кДж/м²;

• ожоги роговицы и век — возникают на тех же расстояниях, что и ожоги кожи.

Степень воздействия светового излучения на элементы объек­та зависят от свойств конструкционных материалов.

Защита от светового излучения более проста, чем от других поражающих факторов ядерного взрыва, поскольку любая не­прозрачная преграда, любой объект, создающий тень, могут слу­жить защитой от светового излучения.

Проникающая радиация — поток гамма-излучения и нейтро­нов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва.

В зависимости от энергии гамма-излучений и нейтронов их поток может распространяться в воздухе во все стороны на рас­стояние 2,5 - 3 км. Время действия проникающей радиации 10 - 15 с.

Поражающее действие проникающей радиации на людей зак­лючается в ионизации атомов и молекул биологической ткани гамма-излучением и нейтронами, в результате чего нарушается нормальный обмен веществ и изменяется характер жизнедея­тельности клеток, отдельных органов и систем организма, что приводит к возникновению специфического заболевания — лу­чевой болезни.

В зависимости от поглощенной биологическими тканями орга­низма дозы различают четыре степени лучевой болезни (рис. 1.13).

Рис. 1.13.

Поглощенная доза характеризуется количеством энергии, поглощенной тканями организма человека. Единицей ее изме­рения в системе СИ является грей (Гр), а внесистемной — рад. 1 Гр = 100 рад = 1 Дж/кг.

Лучевая болезнь первой степени — скрытый период продолжа­ется 2 — 3 недели, после чего появляются недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, периодическое повышение температуры. В крови уменьшается содержание белых кровяных шариков (лейкоцитов). Лучевая болезнь первой степени изле­чима.

Лучевая болезнь второй степени — скрытый период длится около недели. Признаки заболевания выражены более ярко. При активном лечении излечение наступает через 1,5 — 2 мес.

Лучевая болезнь третьей степени — скрытый период состав­ляет несколько часов. Болезнь протекает интенсивно и тяжело. В случае благоприятного исхода выздоровление может насту­пить через 6-8 мес.

Лучевая болезнь четвертой степени является наиболее опас­ной. Без лечения обычно оканчивается смертью в течение 2 не­дель.

Тяжесть поражения, в известной мере, зависит от состояния организма до облучения и его индивидуальных особенностей.

В элементах объектов экономики при действии нейтронов может образовываться наведенная активность, которая при пос­ледующей эксплуатации объекта будет оказывать поражающее действие на обслуживающий персонал. Под воздействием боль­ших доз нейтронных потоков теряют работоспособность систе­мы радиоэлектроники и автоматики.

Радиоактивное заражение местности, приземного слоя атмо­сферы и воздушного пространства возникает в результате про­хождения радиоактивного облака ядерного взрыва или газо­аэрозольного облака радиационной аварии.

Источники радиоактивного заражения:

при ядерном взрыве:

• продукты деления ядерных - взрывчатых веществ (Pu-239, U- 235, U-238);

• радиоактивные изотопы (радионуклиды), образующиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов — наведенная активность;

• непрореагировавшая часть ядерного заряда;

при радиационной аварии:

• отработанное ядерное топливо;

• часть ядерного топлива.

При наземном ядерном взрыве светящаяся область касается поверхности земли и сотни тонн грунта мгновенно испаряются. Восходящие за огненным шаром воздушные потоки подхваты­вают и поднимают значительное количество пыли. В результате образуется мощное облако, состоящее из огромного количе­ства радиоактивных и неактивных частиц, размеры которых ко­леблются от нескольких микрон до нескольких миллиметров.

На следе облака ядерного взрыва в зависимости от степени заражения и опасности поражения людей на картах (схемах) принято наносить четыре зоны (А, Б, В, Г). При радиационной аварии на карты наносятся пять зон (М, А, Б, В, Г) заражения. Каждая зона характеризуется мощностью дозы излучения — Р_ди и дозой излучения за период полного распада (ипр) радиоак­тивного вещества при ядерном взрыве - Д_ипр или дозой излуче­ния за первый год облучения (ипго) при радиационных авариях — Д_ипго (зоны заражения на следе радиоактивного облака представле­ны на рис 1.14).

Зона М - "Радиационная опасность", наносится при ради­ационных авариях красным цветом и только в мирное время.

Зона А — "Умеренное заражение", наносится синим цветом.

Зона Б — "Сильное заражение", наносится зеленым цветом.

Зона В — "Опасное заражение", наносится коричневым цве­том.

Зона Г — "Чрезвычайно опасное заражение", наносится чер­ным цветом.

Рис.1.14.

Поражения человеку на следе облака наносится ионизирую­щими излучениями: альфа-частицами (потоком ядер гелия), бета-частицами (потоком электронов), гамма-лучами (потоком фотонов, корпускул лучистой энергии), а также нейтронами. Опасность поражения людей на открытой местности на следе радиоактивного облака с течением времени уменьшается.

Радиоактивные загрязнения, как и проникающая радиация, могут вызвать у человека лучевую болезнь. Степень лучевой бо­лезни зависит от величины полученной дозы излучения и вре­мени, в течение которого человек подвергается облучению. Раз­личают однократное, многократное и острое облучения. Одно­кратным считается облучение, полученное в течение первых четырех суток. Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, является многократным. Острым называют облу­чение однократной дозой в 100 рад и более.

Возможные последствия облучения человека в зависимости от времени и полученной дозы приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2.