§ 4.7.4. Радиоактивное заражение местности
Особое место среди поражающих факторов ядерного взрыва принадлежит радиоактивному заражению. Это объясняется тем, что, во-первых, продолжительность поражающего действие радиоактивного заражения охватывает месяцы и даже годы, в то время как продолжительность поражающего действия остальных факторов исчисляется секундами или минутами. Во-вторых, поражающее действие радиоактивного заражения распространяется на огромные территории, достигающие даже при одиночных взрывах десятков тысяч квадратных километров, что в десятки и сотни раз превышает площади поражающего действия ударной волны, светового излучения и проникающей радиации при взрывах аналогичной мощности.
Источником радиоактивного заражения при ядерном взрыве являются радиоактивные вещества, которые образуются вследствие деления ядерного горючего, а также в результате неполного вовлечения в ядерную реакцию.(Рис.4.9). Кроме того, радиоактивные вещества образуются под действием нейтронного потока в результате так называемой наведённой активности почвы в районе взрыва.
Радиоактивными принято считать такие вещества, ядра атомов которых обладают способностью превращаться в ядра атомов других химических элементов и испускать при этом ионизирующие излучения.
Ионизирующие излучения в зависимости от их поведения в магнитном поле подразделяются на три вида:
альфа - лучи - лучи, ведущие себя, как положительно заряженные частицы;
бета - лучи - лучи, ведущие себя, как поток отрицательно заряженных частиц;
гамма - лучи - лучи, не отклоняющиеся в магнитном поле.
Заряд положительно заряженных частиц (альфа - частиц) равен 2, а масса - 4, т.е. альфа - частицы представляют собой ядра атомов гелия и обладают настолько малой проникающей способностью, что даже лист писчей бумаги поглощает их.
Бета - частицы представляют собой электроны и имеют отрицательный заряд, равный единице, а массу в 1840 раз меньше массы атома водорода. Их проникающая способность несколько больше, чем у альфа - частиц. Однако свинцовая пластинка толщиной более 1 мм полностью поглощает их.
Гамма - лучи можно охарактеризовать как поток корпускул лучистой энергии, не имеющих заряда, но обладающих определенной энергией и массой, которые распространяются в вакууме со скоростью 300 000 км/с. Проникающая способность гамма - лучей настолько велика, что для их ослабления хотя бы в два раза требуется слой бетона толщиной 10 см.
Рис. 4.9. Радиоактивное заражение местности.
Активность радиоактивных веществ измеряется в кюри, определяемая как активность препарата данного изотопа, в котором в одну секунду происходит 3,7 х 1010 актов распада. Гамма-излучения радиоактивного вещества соответствует 1 грамм - эквиваленту радия, если при одинаковых условиях измерения действие его равно действию гамма-излучения 1 грамма радия. Кюри - это внесистемная единица измерения, в системе СИ активность радионуклида измеряется единицей измерения названной Беккерель (Бк). 1 Бк = 1 распад/сек = 2,7 х 10-11 Ки. 1 Ки = 3,7 х 1010 распада/сек = 3,7 х 1010 Бк.
Чем больше период полураспада и массовое число радиоактивного изотопа, тем больше весовое количество радиоактивного вещества соответствует 1 кюри. Например, 1 кюри радия - 226, у которого период полураспада Т = 1590 лет, весит 1 г и занимает объем небольшой горошины. 1 кюри кобальта - 60 с Т = 5 лет - это крупинка металла весом в 1 мг, 1 кюри натрия - 24 весит 10-7 г. Активностью в 1 кюри обладает 570 кг урана - 235 с Т = 880 млн. лет ти 16 г плутония - 239 с Т = 24 тыс. лет.
Основным источником радиоактивного заражения при ядерных взрывах являются осколки деления ядерного горючего, в качестве которого используются уран - 233, уран – 235 и плутоний - 239. Кроме того, в комбинированных боеприпасах применяется уран - 238. В процессе деления ядер этих веществ образуется около 200 различных изотопов 35 элементов, расположенных в средней части периодической системы элементов Д.И. Менделеева. При этом основную долю в общей активности продуктов деления ядерного горючего составляет активность радиоактивных изотопов с массовыми числами от 95 до 103 и от 130 до 144, что соответствует двум вершинам М - образных кривых выхода осколков деления для урана - 235, плутония - 239 и урана - 238. Из сопоставления кривых можно сделать вывод, что основные характеристики излучений продуктов ядерного взрыва мало зависят от вида ядерного горючего. (Массовое число - общее число протонов и нейтронов в ядре атома вещества).
Общая величина гамма - активности продуктов деления, (образуется всего 57 грамм продуктов деления) образующихся при ядерном взрыве мощностью 1 тыс. тонн, соответствует гамма - активности 30 тыс. тонн радия. Что касается бета - активности, то через 1 минуту она будет примерно в 2,5 раза превышать гамма - активность и её величина (в Ки) может быть ориентировочно определена с помощью соотношения:
,
где q - тротиловый эквивалент ядерного взрыва, т.
Другим источником радиоактивного заражения является та часть ядерного горючего, которое не участвовало в ядерной реакции. Так как доля ядерного горючего, принимающего участие в реакции деления, сравнительно мала и, по некоторым данным не превышает 20 %, оставшаяся часть ядерного горючего, будучи раздроблена силой взрыва на мельчайшие частицы, также явится источником образования радиоактивных частиц.
Третьим источником радиоактивного заражения является наведённая активность, возникающая в результате воздействия потока нейтронов, образующихся в момент взрыва, на некоторые химические элементы, входящие в состав грунта и в оболочку ядерного боеприпаса.