Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Безопасность жизнедеятельности. Радиационная, химическая и биологическая защита. Учебное пособие для СПО
.pdf
Другой способ - создание многоступенчатых взрывных устройств, в которых за счет специальной конфигурации взрывного устройства энергия обычно-
го ядерного заряда (т.н. первичный заряд) используется для создания необходимых температур в отдельно расположенном "вторичном" термоядерном заряде, энергия которого, в свою очередь, может быть использована для подрыва
третьего заряда и т.д. Первое испытание подобного устройства-взрыв "Майк"было произведено в США 1 ноября 1952 г. В СССР подобное устройство было
впервые испытано 22 ноября 1955 г. Мощность взрывного устройства, сконструированного подобным образом, может быть сколь угодно большой. Самый
мощный ядерный взрыв был произведен именно с помощью
многоступенчатого взрывного устройства. Мощность взрыва составила 60 Мт,
причем мощность устройства была использована лишь на одну треть.
Последовательность событий при ядерном взрыве
Выделение огромного количества энергии, происходящее в ходе цепной
реакции деления, приводит к быстрому разогреву вещества взрывного устройства до температур порядка 107 К. При таких температурах вещество представ-
ляет собой интенсивно излучающую ионизированную плазму. На этом этапе в
виде энергии электромагнитного излучения выделяется около 80% энергии
взрыва. Максимум энергии этого излучения, называемого первичным, приходится на рентгеновский диапазон спектра. Дальнейший ход событий при ядер-
ном взрыве определяется в основном характером взаимодействия первичного
теплового излучения с окружающей эпицентр взрыва средой, а также свойствами этой среды.
В случае если взрыв произведен на небольшой высоте в атмосфере, первичное излучение взрыва поглощается воздухом на расстояниях порядка нескольких метров. Поглощение рентгеновского излучения приводит к образованию облака взрыва, характеризующегося очень высокой температурой. На первой стадии это облако растет в размерах за счет радиационной передачи энер-
гии из горячей внутренней части облака к его холодному окружению. Темпера-
тура газа в облаке примерно постоянна по его объему и снижается по мере его
увеличения. В момент, когда температура облака снижается до примерно 300
тысяч градусов, скорость фронта облака уменьшается до величин, сравнимых
со скоростью звука. В этот момент формируется ударная волна, фронт которой
"отрывается" от границы облака взрыва. Для взрыва мощностью 20 кт это со-
бытие наступает примерно через 0,1 м/сек после взрыва. Радиус облака взрыва
в этот момент составляет около 12 метров.
Интенсивность теплового излучения облака взрыва целиком
определяется видимой температурой его поверхности. На некоторое время
воздух, нагретый в результате прохождения взрывной волны, маскирует облако
взрыва, погло-щая излучаемую им радиацию, так что температура видимой
поверхности об-лака взрыва соответствует температуре воздуха за фронтом
ударной волны, ко-торая падает по мере увеличения размеров фронта. Через
примерно 10 милли-секунд после начала взрыва температура во фронте падает
до 3000°С и он вновь становится прозрачным для излучения облака взрыва.
11
11
Температура видимой поверхности облака взрыва вновь начинает расти и
через примерно 0.1 сек по-сле начала взрыва достигает примерно 8000°С (для
взрыва мощностью 20 кт). В этот момент мощность излучения облака взрыва
максимальна. После этого температура видимой поверхности облака и,
соответственно, излучаемая им энергия быстро падает. В результате, основная
доля энергии излучения высве-чивается за время меньшее одной секунды.
Формирование импульса теплового излучения и образование ударной
волны происходит на самых ранних стадиях существования облака взрыва. Поскольку внутри облака содержится основная доля радиоактивных веществ, об-
разующихся в ходе взрыва, дальнейшая его эволюция определяет формирование следа радиоактивных осадков. После того как облако взрыва остывает
настолько, что уже не излучает в видимой области спектра, процесс увеличения
его размеров продолжается за счет теплового расширения и оно начинает подниматься вверх. В процессе подъема облако увлекает за собой значительную
массу воздуха и грунта. В течение нескольких минут облако достигает высоты
в несколько километров и может достичь стратосферы. Скорость выпадения
радиоактивных осадков зависит от размера твердых частиц, на которых они
конденсируются. Если в процессе своего формирования облако взрыва достиг-
ло поверхности, количество грунта, увлеченного при подъеме облака, будет до-
статочно велико и радиоактивные вещества оседают в основном на поверхности частиц грунта, размер которых может достигать нескольких миллиметров.
Такие частицы выпадают на поверхность в относительной близости от эпицентра взрыва, причем за время выпадения их радиоактивность практически не
уменьшается.
В случае, если облако взрыва не касается поверхности, содержащиеся в
нем радиоактивные вещества конденсируются в гораздо меньшие частицы с ха-
рактерными размерами 0.01-20 микрон. Поскольку такие частицы могут доста-
точно долго существовать в верхних слоях атмосферы, они рассеиваются над
очень большой площадью и за время, прошедшее до их выпадения на поверх-
ность, успевают потерять значительную долю своей радиоактивности. В этом
случае радиоактивный след практически не наблюдается. Минимальная высота,
взрыв на которой не приводит к образованию радиоактивного следа, зависит от
мощности взрыва и составляет примерно 200 метров для взрыва мощностью 20
кт и около 1 км для взрыва мощностью 1 Мт.
Ударная волна, формирующаяся на ранних стадиях существования
облака взрыва, представляет собой один из основных поражающих факторов
атмосферного ядерного взрыва. Основными характеристиками ударной волны
являются пиковое избыточное давление и динамическое давление во фронте
волны.
12
12
Способность объектов выдерживать воздействие ударной волны зависит от
множества факторов, таких как наличие несущих элементов, материал построй-
ки, ориентация по отношению ко фронту. Избыточное давление в 1 атм (15
фунтов/кв. дюйм), возникающее на расстоянии 2.5 км от наземного взрыва
мощностью 1 Мт, способно разрушить многоэтажное здание из железобетона.
Для противостояния воздействию ударной волны военные объекты, особенно
шахты баллистических ракет проектируют таким образом, чтобы они могли
выдержать избыточные давления в сотни атмосфер. Радиус области, в которой
при взрыве в 1 Мт создается подобное давление составляет около 200 метров.
Соответственно, для поражения укрепленных целей особую роль играет точ-
ность атакующих баллистических ракет.
На начальных стадиях существования ударной волны ее фронт представляет собой сферу с центром в точке взрыва. После того как фронт достигает поверхности, образуется отраженная волна. Так как отраженная волна распространяется в среде, через которую прошла прямая волна, скорость ее распространения оказывается несколько выше. В результате, на некотором расстоянии
от эпицентра две волны сливаются возле поверхности, образуя фронт, характе-
ризуемый примерно в два раза большими значениями избыточного давления.
Поскольку для взрыва данной мощности расстояние, на котором образуется подобный фронт, зависит от высоты взрыва, высоту взрыва можно подобрать для
получения максимальных значений избыточного давления на определенной
площади. Если целью взрыва является уничтожение укрепленных военных объектов, оптимальная высота взрыва оказывается очень малой, что неизбежно
приводит к образованию значительного количества радиоактивных осадков.
Еще одним поражающим фактором ядерного оружия является проника-
ющая радиация, представляющая собой поток высокоэнергичных нейтронов и
гамма-квантов, образующихся как непосредственно в ходе взрыва так и в результате распада продуктов деления. Наряду с нейтронами и гамма-квантами, в
ходе ядерных реакций образуются также альфа- и бета-частицы, влияние которых можно не учитывать из-за того, что они очень эффективно задерживаются
на расстояниях порядка нескольких метров. Нейтроны и гамма-кванты продол-
жают выделяться в течение достаточно длительного времени после взрыва, оказывая воздействие на радиационную обстановку. К собственно проникающей
радиации обычно относят нейтроны и гамма-кванты появляющиеся в течение
первой минуты после взрыва. Подобное определение связано с тем, что за вре-
мя порядка одной минуты облако взрыва успевает подняться на высоту, достаточную для того, чтобы радиационный поток на поверхности стал практически
незаметен.
Интенсивность потока проникающей радиации и расстояние, на котором
ее действие может нанести существенный ущерб, зависят от мощности взрывного устройства и его конструкции. Доза радиации, полученная на расстоянии
около 3 км от эпицентра термоядерного взрыва мощностью 1 Мт достаточна
для того, чтобы вызвать серьезные биологические изменения в организме чело-
века. Ядерное взрывное устройство может быть специально сконструировано
13
13
таким образом, чтобы увеличить ущерб, наносимый проникающей радиацией
по сравнению с ущербом, наносимым другими поражающими факторами (так
называемое нейтронное оружие).
Процессы, происходящие в ходе взрыва на значительной высоте, где
плотность воздуха невелика, несколько отличаются от происходящих при про-
ведении взрыва на небольших высотах. Прежде всего, из-за малой плотности
воздуха поглощение первичного теплового излучения происходит на гораздо
больших расстояниях и размер взрыва может достигать десятков километров.
Существенное влияние на процесс формирования облака взрыва начинают оказывать процессы взаимодействия ионизированных частиц облака с магнитным
полем Земли. Ионизированные частицы, образовавшиеся в ходе взрыва, оказывают также заметное влияние на состояние ионосферы, затрудняя, а иногда и
делая невозможным распространение радиоволн (этот эффект может быть ис-
пользован для ослепления радиолокационных станций).
Одним из результатов проведения высотного взрыва оказывается возникновение мощного электромагнитного импульса, распространяющегося над
очень большой территорией. Электромагнитный импульс возникает и в резуль-
тате взрыва на малых высотах, однако напряженность электромагнитного поля
в этом случае быстро спадает по мере удаления от эпицентра. В случае же высотного взрыва, область действия электромагнитного импульса охватывает
практически всю видимую из точки взрыва поверхность Земли.
В случае если взрыв произведен под землей, на начальной стадии взрыва
поглощение окружающей средой первичного теплового излучения приводит к
образованию полости, давление в которой в течение менее чем микросекунды
возрастает до нескольких миллионов атмосфер. Далее, в течение долей секунды
в окружающей породе формируется ударная волна, фронт которой обгоняет
распространение полости взрыва. Ударная волна вызывает разрушение породы
в непосредственной близости от эпицентра и, ослабляясь по мере своего продвижения, дает начало серии сейсмических импульсов, сопровождающих подземный взрыв. Полость взрыва продолжает расширяться с несколько меньшей
чем в начале скоростью, достигая в итоге значительных размеров. Так, радиус
полости, образованной взрывом мощностью 150 кт может достичь 50 метров.
На этом этапе стены полости представляют собой расплавленную породу. На
третьем этапе газ внутри полости остывает, а расплавленная порода застывает
на дне.
В течение следующей стадии, которая может длиться от нескольких се-
кунд до нескольких часов, давление газов в полости падает так, что они больше
неспособны выдерживать нагрузку верхних слоев породы, которые обрушиваются вниз. В результате образуется вертикальная сигарообразная структура, заполненная обломками породы. Размеры этой структуры зависят от характера
породы, в которой произведен взрыв. В верхнем конце этой структуры остается
полость, заполненная радиоактивными газами. В случае если взрыв произошел
на недостаточно большой глубине, часть газов может выйти на поверхность.
14
14
1.1.3. Воздействие поражающих факторов ядерного (термоядерного,
нейтронного) оружия на личный состав и ВВТ
Поражающие факторы ядерного в зрыва.
Ядерный взрыв способен мгновенно уничтожить или вывести из строя
незащищенных людей, открыто стоящую технику , сооружения и различные
материальные средства . Основными поражающими факторами ядерного
взрыва являются:
− ударная волна,
− световое излучение,
− проникающая радиация,
− радиоактивное заражение местности,
− электромагнитный импульс.
Ударная волна в большинстве случаев является основным поражающим
фактором ядерного взрыва. По своей природе она подобна ударной волне
обычного взрыва, но действует более продолжительное время и обладает
гораздо большей разрушительной силой. Ударная волна ядерного взрыва может
на значительном расстоянии от центра взрыва наносить поражения людям,
разрушать сооружения и повреждать боевую технику.
Ударная волна представляет собой область сильного сжатия воздуха,
распространяющуюся с большой скоростью во все стороны от центра взрыва
(рис. 2).
Рисунок 2 – Изменение давления во фронте воздушной ударной волны
на пересеченной местности и в лесу
Скорость распространения ее зависит от давления воздуха во фронте
ударной волны; вблизи центра взрыва она в несколько раз превышает скорость
звука, но с увеличением расстояния от места взрыва резко падает.
За первые 2 сек ударная волна проходит около 1000 м, за 5 сек - 2000 м, за
8 сек - около 3000 м. Это служит обоснованием норматива N5 ЗОМП "Действия
при вспышке ядерного взрыва": отлично - 2 сек, хорошо - 3 сек,
удовлетворительно-4 сек.
Поражающее действие ударной волны на людей и разрушающее действие
на боевую технику, инженерные сооружения и материальные средства прежде
всего определяются избыточным давлением и скоростью движения воздуха в ее
фронте. Незащищенные люди могут, кроме того поражаться летящими с
15
15
огромной скоростью осколками стекла и обломками разрушаемых зданий,
падающими деревьями, а также разбрасываемыми частями боевой техники,
комьями земли, камнями и другими предметами, приводимыми в движение
скоростным напором ударной волны. Наибольшие косвенные поражения будут
наблюдаться в населенных пунктах и в лесу; в этих случаях потери войск могут
оказаться большими, чем от непосредственного действия ударной волны.
Ударная волна способна наносить поражения и в закрытых помещениях,
проникая туда через щели и отверстия. Поражения, наносимые ударной волной,
подразделяются на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые.
Легкие поражения характеризуются временным повреждением органов
слуха, общей легкой контузией, ушибами и вывихами конечностей. Тяжелые
поражения характеризуются сильной контузией всего организма; при этом
могут наблюдаться повреждения головного мозга и органов брюшной полости,
сильное кровотечение из носа и ушей, тяжелые переломы и вывихи
конечностей. Степень поражения ударной волной зависит прежде всего от
мощности и вида ядерного взрыва. При воздушном взрыве мощностью 20 кТ
легкие травмы у людей возможны на расстояниях до 2,5 км, средние - до 2 км,
тяжелые - до 1,5 км от эпицентра взрыва.
С ростом калибра ядерного боеприпаса радиусы поражения ударной
волной растут пропорционально корню кубическому из мощности взрыва. При
подземном взрыве возникает ударная волна в грунте, а при подводном- в воде.
Кроме того, при этих видах взрывов часть энергии расходуется на
создание ударной волны и в воздухе. Ударная волна, распространяясь в грунте,
вызывает повреждения подземных сооружений, канализации, водопровода; при
распространении ее в воде наблюдается повреждение подводной части
кораблей, находящихся даже на значительном расстоянии от места взрыва.
Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток
лучистой энергии, включающей ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное
излучение. Источником светового излучения является светящаяся область,
состоящая из раскаленных продуктов взрыва и раскаленного воздуха. Яркость
светового излучения в первую секунду в несколько раз превосходит яркость
Солнца (рис. 3).
Рисунок 3 – Световое излучение ядерного взрыва
16
16
Поглощенная энергия светового излучения переходит в тепловую, что
приводит к разогреву поверхностного слоя материала. Нагрев может быть
настолько сильным, что возможно обугливание или воспламенение горючего
материала и растрескивание или оплавление негорючего, что может приводить
к огромным пожарам. При этом действие светового излучения ядерного взрыва
эквивалентно массированному применению зажигательного оружия.
Кожный покров человека также поглощает энергию светового излучения,
за счет чего может нагреваться до высокой температуры и получать ожоги. В
первую очередь ожоги возникают на открытых участках тела, обращенных в
сторону взрыва. Если смотреть в сторону взрыва незащищенными глазами, то
возможно поражение глаз, приводящее к полной потере зрения.
Ожоги, вызываемые световым излучением, не отличаются от обычных,
вызываемых огнем или кипятком. они тем сильнее, чем меньше расстояние до
взрыва и чем больше мощность боеприпаса. При воздушном взрыве
поражающее действие светового излучения больше, чем при наземном той же
мощности.
В зависимости от воспринятого светового импульса ожоги делятся на три
степени. Ожоги первой степени проявляются в поверхностном поражении
кожи: покраснении, припухлости, болезненности. При ожогах второй степени
на коже появляются пузыри. При ожогах третьей степени наблюдается
омертвление кожи и образование язв.
При воздушном взрыве боеприпаса мощностью 20 кТ и прозрачности
атмосферы порядка 25 км ожоги первой степени будут наблюдаться в радиусе
4,2 км от центра взрыва; при взрыве заряда мощностью 1 МгТ это расстояние
увеличится до 22,4 км. ожоги второй степени проявляются на расстояниях 2,9 и
14,4 км и ожоги третьей степени - на расстояниях 2,4 и 12,8 км соответственно
для боеприпасов мощностью 20 кТ и 1МгТ.
Проникающая радиация представляет собой невидимый поток гамма-
квантов и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва. Гамма-кванты и
нейтроны распространяются во все стороны от центра взрыва на сотни метров.
С увеличением расстояния от взрыва количество гамма-квантов и нейтронов,
проходящее через единицу поверхности, уменьшается (рис.4).
Рисунок 4 – Формирование проникающей радиации
17
17
При подземном и подводном ядерных взрывах действие проникающей
радиации распространяется на расстояния, значительно меньшие, чем при
наземных и воздушных взрывах, что объясняется поглощением потока
нейтронов и гамма-квантов водой.
Зоны поражения проникающей радиацией при взрывах ядерных
боеприпасов средней и большой мощности несколько меньше зон поражения
ударной волной и световым излучением. Для боеприпасов с небольшим
тротиловым эквивалентом (1000 тонн и менее) наоборот, зоны поражающего
действия проникающей радиацией превосходят зоны поражения ударной
волной и световым излучением.
Поражающее действие проникающей радиации определяется
способностью гамма-квантов и нейтронов ионизировать атомы среды, в
которой они распространяются. Проходя через живую ткань, гамма-кванты и
нейтроны ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав клеток, которые
приводят к нарушению жизненных функций отдельных органов и систем. Под
влиянием ионизации в организме возникают биологические процессы
отмирания и разложения клеток. В результате этого у пораженных людей
развивается специфическое заболевание, называемое лучевой болезнью.
Для оценки ионизации атомов среды, а следовательно и поражающего
действия проникающей радиации на живой организм введено понятие дозы
облучения (или дозы радиации), единицей измерения которой является рентген
(р). Дозе радиации 1 р соответствует образование в одном кубическом
сантиметре воздуха приблизительно 2 миллиардов пар ионов.
В зависимости от дозы излучения различают три степени лучевой
болезни.
Первая (легкая) возникает при получении человеком дозы от 100 до 200 р.
Она характеризуется общей слабостью, легкой тошнотой, кратковременным
головокружением, повышением потливости; личный состав, получивший такую
дозу, обычно не выходит из строя. Вторая (средняя) степень лучевой болезни
развивается при получении дозы 200-300 р; в этом случае признаки поражения головная боль, повышение температуры, желудочно-кишечное расстройствопроявляются более резко и быстрее, личный состав в большинстве случаев
выходит из строя. Третья (тяжелая) степень лучевой болезни возникает при
дозе свыше 300 р; она характеризуется тяжелыми головными болями,
тошнотой, сильной общей слабостью, головокружением и другими
недомоганиями; тяжелая форма нередко приводит к смертельному исходу.
Радиоактивное заражение людей, боевой техники, местности и
различных объектов при ядерном взрыве обусловливается осколками деления
вещества заряда и непрореагировавшей частью заряда, выпадающими из облака
взрыва, а также наведенной радиоактивностью (рис.5).
С течением времени активность осколков деления быстро уменьшается,
особенно в первые часы после взрыва. Так, например, общая активность
осколков деления при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 20 кТ через
один день будет в несколько тысяч раз меньше, чем через одну минуту после
взрыва.
18
18
При взрыве ядерного боеприпаса часть вещества заряда не подвергается
делению, а выпадает в обычном своем виде; распад ее сопровождается
образованием альфа-частиц.
Рисунок 5 – Радиоактивное заражение
Наведенная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами,
образующимися в грунте в результате облучения его нейтронами,
испускаемыми в момент взрыва ядрами атомов химических элементов,
входящих в состав грунта. Образовавшиеся изотопы, как правило, бетаактивны, распад многих из них сопровождается гамма-излучением. Периоды
полураспада большинства из образующихся радиоактивных изотопов,
сравнительно невелики- от одной минуты до часа. В связи с этим наведенная
активность может представлять опасность лишь в первые часы после взрыва и
только в районе, близком к его эпицентру. Основная часть долгоживущих
изотопов сосредоточена в радиоактивном облаке, которое образуется после
взрыва. Высота поднятия облака для боеприпаса мощностью 10 кТ равна 6 км,
для боеприпаса мощностью 10 МгТ она составляет 25 км. По мере
продвижения облака из него выпадают сначала наиболее крупные частицы, а
затем все более и более мелкие, образуя по пути движения зону радиоактивного
заражения, так называемый след облака. Размеры следа зависят главным
образом от мощности ядерного боеприпаса, а также от скорости ветра и могут
достигать в длину несколько сотен и в ширину нескольких десятков
километров.
Поражения в результате внутреннего облучения появляются в результате
попадания радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания и
желудочно-кишечный тракт. В этом случае радиоактивные излучения вступают
в непосредственный контакт с внутренними органами и могут вызвать сильную
лучевую болезнь; характер заболевания будет зависеть от количества
радиоактивных веществ, попавших в организм.
На вооружение, боевую технику и инженерные сооружения
радиоактивные вещества не оказывают вредного воздействия.
Электромагнитный импульс воздействует прежде всего на
радиоэлектронную и электронную аппаратуру (пробой изоляции, порча
полупроводниковых приборов, перегорание предохранителей и т.д.).
19
19
Электромагнитный импульс представляет собой возникающее на очень
короткое время мощное электрическое поле (рис.6).
Поражающее действие воздушного ядерного взрыва мощностью 20 кт.
Для наглядности поражающие факторы ядерного взрыва «разложены» по
отдельным «линейкам». Принято различать зоны умеренного (зона а, доза
радиации, полученная за время полного распада, от 40 до 400 р), сильного (зона
б, 400–1 200 р), опасного (зона в, 1 200–4 000 р), особо опасного (зона г,
чрезвычайная, 4 000–10 000 р) заражения.
Рисунок 6 – Расчет зон поражающих факторов воздушного ядерного взрыва
мощностью 20 кт
1.2. Характеристика химического оружия
1.2.1. Классификация и характеристика боевы х отравляющих
веществ
Отравляющие вещества (ОВ) — токсичные химические соединения,
предназначенные для поражения живой силы противника во время военных
действий и одновременном сохранении материальных ценностей при атаке в
городе. Могут проникать в организм через органы дыхания, кожные покровы и
пищеварительный тракт.
Боевые свойства (боевая эффективность) ОВ определяются их токсично-
стью (обусловленной способностью ингибировать ферменты или взаимодействовать с рецепторами), физико-химическими свойствами (летучесть, раство-
римость, устойчивость к гидролизу и т.д.), способностью проникать через био-
барьеры теплокровных и преодолевать средства защиты.
Большое разнообразие ОВ по классам химических соединений, свойствам
и боевому назначению, естественно, вызывает необходимость их классификации. Создать единую, универсальную классификацию ОВ практически невоз-
20
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]