1.1.1 Ударна хвиля ядерного вибуху

Ударна хвиля ядерного вибуху — один з основних вражаючих чинників. Залежно від того, в якому середовищі виникає і розповсюджується ударна хвиля — в повітрі, воді або ґрунті, її називають відповідно повітряною ударною хвилею, ударною хвилею у воді і сейсмічною вибуховою хвилею.

Повітряною ударною хвилею називається область різкого стиснення повітря, що розповсюджується на всі сторони від центру вибуху з надзвуковою швидкістю.

Передню межу хвилі, що характеризується різким стрибком тиску, називають фронтом ударної хвилі.

Володіючи великим запасом енергії, ударна хвиля ядерного вибуху здатна завдавати поразки людям, руйнувати різні споруди, бойову техніку і інші об'єкти на значних відстанях від місця вибуху. На розповсюдження ударної хвилі і її руйнуючу і вражаючу дію істотний вплив можуть зробити рельєф місцевості і лісові масиви в районі вибуху, а також метеорологічні умови.

Основними параметрами ударної хвилі, що визначають її вражаючу дію, є: надмірний тиск у фронті хвилі ∆Рф - різниця між максимальним тиском у фронті ударної хвилі і нормальним атмосферним тиском Р0 перед цим фронтом;

Одиницею надмірного тиску і швидкісного натиску повітря у системі СІ є паскаль (Па), позасистемна одиниця — кілограм-сила на квадратний сантиметр (кг-с/см2); 1кг-с/см2=100 кПа.

∆Рф- визначають табличним способом (див.[3].с.228,229) або [5] таблиця 1.1 с. 4).

1.1.2. Світлове випромінювання (св) ядерного вибуху

Світлове випромінювання (СВ) ядерного вибуху є потоком електромагнітної енергії в широкому діапазоні частот, що включає ультрафіолетову, інфрачервону і видиму ділянки спектру.

Джерелом світлового випромінювання є область ядерного вибуху, що світиться (вогненна куля), складається вона з нагрітих до високої температури продуктів вибуху, повітря і ґрунту (при наземному вибуху). Максимальна температура області, що світиться, на початковій і першій фазі може досягати 100 000С°, діаметр до 5000м (для надвеликих боєприпасів).

Тривалість світлового випромінювання T_св "вогненної кулі". залежить від потужності вибуху і може бути визначена за формулою

де q – потужність ядерного боєприпасу

Головним параметром, що визначає дію світлового випромінювання ядерного вибуху, є світловий імпульс (І_св).

І_св - це кількість променистої енергії, яка припадає на одиницю поверхні, перпендикулярної до напряму розповсюдження випромінювання, за весь час свічення "вогненної кулі".

Одиниця вимірювання І_св - джоуль на квадратний метр (Дж/м²).

Несистемна одиниця - кал/см²;1 кал/см² = 42кдж/м²

Ісв – визначають табличним способом [5] таблиця 1.6 с.15.

1.1.3. Проникаюча радіація

Проникаючою радіацією ядерного вибуху називають потік гамма-випромінювання і нейтронів, що випускаються із зони і хмари ядерного вибуху.

Джерелами проникаючої радіації є ядерні реакції, які протікають у заряді боєприпасу в момент вибуху.

Час дії проникаючої радіації на наземні об'єкти складає 15-25с і визначається часом підйому хмари вибуху на висоту (2-3км), при такій висоті гамма-нейтронне випромінювання, поглинаючись товщею повітря, практично не досягає поверхні землі.

Основним параметром, що характеризує що вражає дію проникаючої радіації, є доза випромінювання (Д_пр).

Доза випромінювання — це кількість енергії іонізуючих випромінювань, яка поглинута одиницею маси опромінюваного середовища.

Доза проникаючої радіації (Д_пр) при різних потужностях ядерного боєприпасу та відстані до центру вибуху визначається табличним способом (([3] с.246 або [5] таблиця 1.11 с.15.).

Розрізняють експозиційну, поглинену і еквівалентну дози випромінювання

Експозиційна доза — це доза випромінювання в повітрі, вона характеризує потенційну небезпеку дії іонізуючих випромінювань при загальному і рівномірному опромінюванні тіла людини.

Експозиційна доза в системі одиниць СІ вимірюється в кулонах на кілограм (Кл/кг). Позасистемною одиницею експозиційної дози випромінювання є Рентген (Р);

1 Р = 2,58×10^-4 Кл/кг.

Рентген (Р) — це доза гамма-випромінювання, під дією якої в 1 см3 сухого повітря за нормальних умов (температура 0°С і тиск 760мм рт. ст.) створюються іони, що несуть одну електростатичну одиницю кількості електрики кожного знаку. Дозі в 1 Р відповідає освіта 2,08×109 пар іонів в 1см3 повітря.

Поглинена доза точніше характеризує дію іонізуючих випромінювань на біологічні тканини. У системі одиниць СІ одиницею вимірювання є Грей (Гр).

1Гр — це така поглинена доза, при якій 1кг опромінюваної речовини поглинає енергію в 1 Дж, отже 1Гр = 1 Дж/кг.

Позасистемною одиницею поглиненої дози випромінювання є рад

1 рад =10^-2Гр або 1Гр = 100 рад;

1 рад = 1,14Р або 1Р = 0,87 рад.

Проникаюча радіація, розповсюджуючись у середовищі, іонізує її атоми, а при проходженні через живу тканину — атоми і молекули, що входять до складу клітин. Це приводить до порушення нормального обміну речовин, зміни характеру життєдіяльності клітин, окремих органів і систем організму. В результаті такої дії виникає променева хвороба.

Променева хвороба I ступеня (легка) виникає при сумарній дозі опромінення 100—200 рад. Прихований період продовжується 3—5 тижнів, після чого з'являються нездужання, загальна слабкість, нудота, запаморочення, підвищення температури. Після одужання працездатність людей, як правило, зберігається.

Променева хвороба II ступеня (середня) виникає при сумарній дозі опромінення 200-400 рад. Протягом перших 2-3 діб спостерігається бурхлива первинна реакція організму (нудота і блювота). Потім наступає прихований період, що триває 15- 20 діб. Ознаки захворювання вже виражені яскравіше.

Одужання при активному лікуванні наступає через 2—3 місяці.

Променева хвороба III ступеня (важка) наступає при дозі опромінення 400-600 рад. Первинна реакція різко виражена. Прихований період складає 5-10 діб. Хвороба протікає інтенсивно і важко. У разі сприятливого результату одужання може наступити через 3-6 місяців.

Променева хвороба IV ступеня (дуже важка), що наступає при дозі понад 600 рад, є найбільш небезпечною і, як правило, приводить до смерті.

При опромінюванні дозами опромінення понад 5000 рад виникає блискавична форма променевої хвороби. Первинна реакція при цьому виникає в перші хвилини після опромінення, а прихований період взагалі відсутній. Уражені гинуть в перші дні після опромінення.