5.5.3. Тепловое действие взрывов

Критериями оценки являются величины теплового потока q и теплового импульса Q. Оценка воздействия производится путем сравнения расчетных величин q или Q с табличными данными, которые характеризуют ту или иную степень воздействия (возгорание, обугливание, ожоги и т.д.). Так, минимальная величина импульса, вызывающая воспламенение древесных материалов составляет 0,4 МДж/ м².

Болевой температурный порог для кожи человека соответствует tпор=44С. При t>tпор степень поражения зависит от длительности и величины потока. Кожа человека выдерживает тепловой поток q = 21 кВт/м² в течение двух секунд, т.е. импульс Q = 42 кДж/ м². Различают 4 степени ожогов человека тепловым излучением: первая, вторая, третья и четвертая при Q, кДж/м²; 100 – 200; 200-400; 400-600 и более 600 соответственно. Смертельный исход для человека наступает при Q = 600 кДж/ м² и более, а так же от величины площади поражаемой кожи человек в процентном исчеслении

5.5.4. Поражающее действие осколков

Любой аварийный взрыв сопровождается образованием осколков, которые делятся на первичные – фрагменты тары, упаковки, вагона, контейнера, цистерны и др. и вторичные, возникающие от воздействия ВУВ.

Поражающее действие осколков будет зависеть от энергии, которой они обладают. Энергия зависит от массы, скорости осколков, т.е. W = mV²/2. Статистика свидетельствует, что для ВВ в обычной оболочке первичные осколки имеют массу не более 75 грамм (в 99%); масса 1-20 г составляет 50%. Начальная скорость осколков может составлять 1735-2378 м/с. Вторичные осколки также способны наносить значительный урон живым объектам. Так, при =35 кПа плотность летящих осколков может достигать 3500 шт. на квадратный метр при средней скорости перемещения предметов (стекол, камней, шлака, дерева и др.) порядка 50 м/с.

Пороговая скорость осколка массой m, кг, по критерию тяжелого ранения человека Vпор= , м/c

5.5.5. Оценка воздействия проникающей радиации и эми ядерного взрыва

Основные расчетные формулы изложены в п.12.1.

Порядок оценки и необходимые меры защиты от воздействия этих факторов рассматриваются в последующих разделах учебника.

В заключение этого раздела отметим, что поражающие факторы первичных взрывов могут значительно усиливаться за счет вторичных взрывов, вызванных пожарами или иными причинами (эффектом «домино»). Расчеты по оценке воздействия взрывов на объекты носят вероятностный характер, так как прогнозирование последствий идет с различными допущениями и упрощениями.

Глава 6. Аварии на радиационно опасных объектах

6.1. Радиационно опасные объекты. Радиоактивность. Характеристика ионизирующих излучений

К радиационно опасным объектам (РОО) относят предприятия ядерного топливного цикла (ЯТЦ), конечной целью которых является выработка электроэнергии или тепла, а также хранилища ядерных отходов и различные учреждения, проводящие работы с радионуклидами, заводы по обогащению урана и др. Наиболее опасным объектом ЯТЦ является ядерный реактор, который устанавливается на АЭС (атомных электростанциях), кораблях, подводных лодках, в НИИ. Известно, что ядерная энергия получается на использовании трех делящихся элементов - изотопов урана – 233, 235 и плутония – 239. Причем уран - 233 и плутоний – 239 получают искусственным путем в процессе ЯТЦ.

Аварии на РОО особо опасны с выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду. По данным МАГАТЭ за период с 1971 по 1985гг. в 14 странах мира на АЭС имели место более 150 аварий различной тяжести (т.е. около 10 аварий в год). Но наиболее тяжелая по своим последствиям явилась Чернобыльская катастрофа 26.04.86 г. в СССР – авария на Чернобыльской АЭС, где произошел тепловой взрыв атомного реактора. В целом площадь территории, загрязненной цезием – 137 свыше 1 Ки/км², составила более 100 тыс. км² с населением около 4 млн. человек (данные 1991 г.). Катастрофы с атомными подводными лодками «Комсомолец», «Курск». Причины аварий традиционны: ошибки в проектах и дефекты; износ оборудования; коррозия; ошибки операторов; ошибки в эксплуатации и др. причины. Возможны аварии в результате СБ, на ЖДТ при перевозках ядерных отходов, ядерных грузов и др.

Последствия подобных аварий связанны с возникновением ряда ионизирующих излучений (ИИ), источником которых являются радиоактивные химические элементы (радионуклиды), которые образуются в реакторах.

Напомним, что радиоактивность – это самопроизвольное превращение (распад) атомных ядер, приводящее к образованию устойчивого ядра и сопровождающееся испусканием ИИ. Она бывает естественная и искусственная (ядерные реакции). Естественная радиоактивность была всегда, есть и будет всегда. Она открыта в 1896 г А. Беккерелем, французским физиком.

В настоящее время установлены следующие основные виды естественных р/активных превращений ядер:

а) Альфа – распад (a - распад)® излучение ядер гелия a⁺⁺; сопровождается g - излучением; называют a - излучением.

б) Бета – распад (b - распад) ® излучение b± (электронов и позитронов) при взаимных превращениях нейтронов в протон и наоборот, т.е. n⁰ - b ^-- ® р⁺ или р⁺ - b⁺ ® n⁰ ; сопровождается g - излучением.

в) Электронный захват – захват ядром электрона с оболочки; образуется новый химический элемент с зарядом на единицу меньше.

г) Деление ядер, самопроизвольный распад ядра на два радиоактивных «осколка», сопровождается выделением 2 – 3 нейтронов и g - излучением.

Ионизирующими излучениями называют излучения, которые прямо или косвенно способны ионизировать среду (создать раздельные электрические заряды).

К ним относят:¹ рентгеновское и

g - излучения, а также излучения, состоящие из потока заряженных (a⁺⁺ и b± - частицы, протоны, тяжелые ядра отдачи) и незаряженных частиц (нейтронов).

Кроме данных частиц при ядерных реакциях могут образовываться другие элементарные частицы - p, m, к мезоны, мюоны и др.

Рентгеновское и g - излучения обладают высокой проникающей (g -изл. в воздухе распространяется до 100 м, а в ткани до 15 см) и достаточной ионизирующей способностью, представляют основную опасность как источники внешнего облучения. Бета – частицы (электроны и позитроны) краткобежны в воздухе (до 3,8 м/МэВ), а в биоткани – до нескольких миллиметров. Эти частицы могут действовать на кожу дистанционно и контактным путем (при загрязнении одежды и тела). Альфа – частицы (ядра гелия) краткобежны в воздухе (до 11 см), в биоткани до 0,1 мм. Они обладают большой ионизирующей способностью и особенно опасны при попадании внутрь организма с воздухом, пищей. Заметим, что ионизирующая способность альфа и бета – частиц будет во многом зависеть от энергии, с которой они покидают «материнское» («дочернее») ядро. a, b, g - излучения испускаются ядрами атомов с огромными скоростями: a - до 20 тыс. км/с; b- со скоростями от нескольких десятков тысяч до сотен тысяч км/с, приближаясь к скорости света; фотоны – со скоростью света.

¹Видимый свет и ультрофиолетовое излучение не относят к ИИ.

Энергия может достигать 9, 3 и 5 МэВ соответственно. Так, a - частицы способны создать до 65000 пар ионов на 1 см пути в воздухе, а b - частицы – 100 – 300 пар ионов на 1 см пути в воздухе; g - кванты – за счет фотоэффекта способны косвенно создать 2 – 3 пары ионов на 1 см пути.