Глава 3. Радиоактивное заражение (рз) – поражающий фактор ядерного взрыва долговременного действия

Среди поражающих факторов ядерного взрыва радиоактивному заражению (загрязнению) отводится особое место. В отличие от ударной волны, светового излучения, проникающей радиации, электромагнитного импульса, продолжительность поражающего действия которых исчисляется секундами, длительность поражающего действия радиоактивного заражения может сохраняться на протяжении многих месяцев и даже лет. Помимо этого, поражающее действие радиоактивного заражения охватывает огромные территории, размеры которых исчисляются десятками тысяч квадратных километров. Например, произведенный США ядерный взрыв мощностью в 15 мегатонн на атолле Бикини вызвал образование следа радиоактивного заражения длиной до 1000 км, причем длина смертельной зоны заражения в течение первых суток составляла до 300 км, а ширина – 60 км. Таким образом, по размаху площади поражающего действия радиоактивного заражения в десятки, а то и сотни раз превосходят площади поражающего действия других (ударной волны, светового излучения, проникающей радиации) факторов при одной и той же мощности ядерного взрыва.

3.1. Источники радиоактивного заражения

Источниками радиоактивного заражения при ядерном взрыве является:

• осколки деления ядерного горючего (U-235, U-233, U-238, Рu-239);

• непрореагировавшая часть ядерного заряда;

• наведенная радиоактивность (активность).

Главным источником радиоактивного заражения при ядерных взрывах является осколки деления ядерного горючего. Продукты деления состоят из нескольких сотен радиоактивных изотопов 35химических элементов средней части Периодической системы элементов Д.И. Менделеева с атомными номерами 30 – 64 (от цинка до гадолиния). Прежде чем превратиться в стабильный изотоп, каждый осколок претерпевает 2 – 4 превращения с испусканием бета- и гамма-излучения.

В среднем период полураспада осколков составляет 10 ч.

Другим источником радиоактивного заражения следует считать непрореагировавшую часть ядерного заряда. В процессе ядерного взрыва часть ядерного горючего не участвует в цепной реакции. Доля ядерного горючего, принимающая участие в реакции деления носит название коэффициента использования ядерного боеприпаса. В ранних ядерных зарядах этот коэффициент составлял всего лишь 5 – 7 % от массы заряда. В современных ядерных боеприпасах он может достигать 20 – 30 % величины. При ядерном взрыве оставшаяся часть ядерного горючего дробится на мельчайшие частицы. Если при этом в качестве ядерного горючего применялся уран, для которого характерны альфа-распад и длительный период полураспада, особая опасность возникнет тогда для людей при инкорпорации (попадании внутрь организма) альфа - активных продуктов ядерного взрыва (ПЯВ).

Третьим источником радиоактивного заражения является наведенная активность в грунте. Она формируется в результате воздействия потока нейтронов на ядра атомов химических элементов, входящих в состав грунта. При средней мощности ядерного заряда наведенная активность образуется в радиусе 800 – 1000 метров. Глубина наведенной активности в грунте 50 – 60 см. Пик активности на глубине 5 – 6 см. Чем больше в составе грунта марганца, алюминия и натрия, тем выше наведенная активность. Больше всего таких элементов содержится в скальных породах, солончаках, меньше – в черноземных и подзолистых почвах. Например, в первые часы после ядерного взрыва в соленых почвах образуется в больших количествах искусственный радионуклид натрия-24 с периодом полураспада – 14,8 часа. Ядра натрия-24, распадаясь, излучают гамма-кванты высокой энергии и бета-частицы. Кремний-31 образуется при взрывах в гористой местности, является преимущественно бета-излучателем, период его полураспада – 2,6 часа. Магний-56 имеет период полураспада – 2,6 часа, испускает бета-частицы и гамма-кванты.

Спад наведенной активности в силу того, что там преобладают изотопы с коротким периодом полураспада, происходит довольно быстро. Поэтому практическое значение наведенная активность имеет в течение первых суток после взрыва. Наибольшую опасность радиоактивное заражение представляет при низких воздушных, наземных и подземных (с выбросом грунта) взрывах.

Во время ядерного взрыва количество образующихся радиоактивных веществ достигает огромных величин. Приблизительно на каждую килотонну мощности ядерного заряда образуется 37*10²⁰ Бк радионуклидов. Радиоактивные вещества перемешиваются с частицами грунта, сильными потоками воздуха устремляются вверх, формируя радиоактивное облако.

По форме такое облако напоминает «баранку», через отверстие которой происходит засасывание пыли. При наземных ядерных взрывах пылевой столб (так называемая «ножка») с самого начала соединен с облаком («шляпкой»). При воздушных ядерных взрывах воронка не образуется, пылевой столб с облаком не соединяется, поэтому радиоактивное заражение обычно ограничено районом взрыва. Осколки деления почти все находятся в облаке взрыва.

Радиоактивная пылинка имеет шарообразную форму, радиоактивные вещества вместе с пузырьками воздуха распределяются по всему объему частицы. Размеры частиц от 0,1 мкм до 3,5 мм, в среднем от 100 до 600 мкм, в которых сосредоточена основная доля активности. При воздушных взрывах активность распределяется преимущественно по поверхности частицы. Поэтому при попадании таких «воздушных» частиц в организм «смываемость» радиоактивных веществ больше, чем при инкорпорации частиц наземного взрыва, что делает их более опасными.

Поднимаясь и постепенно охлаждаясь, облако теряет скорость и подъем его прекращается. Под действием силы тяжести начинается выпадение сначала крупных частиц, а затем и более мелких. Выпадающие частицы из облака образуют своеобразный «шлейф». Ветер направляет облако по пути его движения, выпадающие радиоактивные осадки формируют на поверхности земли так называемый радиоактивный след (Рис. 6).

Конфигурация следа, форма его зависят от скорости и направления ветра. При слабом изменении направления ветра форма следа похожа на эллипс. При разбросе ветра по высоте форма следа может принимать различные очертания.

Радиоактивное заражение местности зависит от вида ядерного взрыва.