гз_метода / ГЗ в ЧС часть1

цу количества электричества каждого знака (т. е. 2,08·109 пар ионов в 1 см3 воздуха).

Эквивалентная доза представляет собой поглощенную дозу, в которой учтена разница эффективностей биологического воздействия данного вида излучения и γ-излучения. Этот учет происходит за счет коэффициента качества излучения, который показывает, во сколько раз данный вид излучения эффективней при биологическом воздействии, чем γ-излучение (при одинаковой поглощенной дозе в тканях тела).

Единицы измерения эквивалентной дозы: внесистемная – бэр; в системе Си – зиверт (Зв), 1 Зв равен 100 бэр, 1 бэр ≈ 1 рад.

Бэр (биологический эквивалент рентгена) – такая поглощенная доза любого излучения, которая вызывает такой же биологический эффект, что и 1 Р при γ-излучении.

Рассмотрим некоторые соотношения показателей радиоактивности для рентгеновского и γ-излучения:

1 Зв = 100 бэр; 1 бэр ≈ 1 рад; 1 Р ≈ 0,87 рад; 1 Р ≈ 0,93 бэр.

Принимаем 1 Гр = 1 Зв; 1 Р ≈ 1 бэр ≈ 1 рад.

Наибольшая доза радиации, эффективное действие которой на организм не вызывает в нем необратимых изменений, называется предельно допустимой дозой (ПДД). В соответствии с требованиями НРБ-2000 ПДД предусматривается (табл. 5).

При однократном (на срок не более 4-х сут) облучении человека в зависимости от величины полученной суммарной дозы облучения различают четыре степени лучевой болезни, приведенные в табл. 6.

Примечание. Первичная реакция после облучения: тошнота и рвота, покраснение кожи, повышение температуры, расстройство кишечника.

Действия излучения на организм характеризуют следующие особенности:

1.Высокая эффективность поглощения энергии; даже малые дозы могут вызывать глубокие биологические изменения в организме.

2.Наличие скрытого (инкубационного) периода проявления действия ионизирующего излучения (период мнимого благополучия).

3.Действие от малых доз может суммироваться, или накапливаться (эффект кумуляции). Через 3 мес. после облучения остается 10–15 % дозы от первичной. Допускаемая суммарная доза, полученная в течение жизни человека (70–75 лет), 100 бэр согласно НРБ-2000.

4.Излучение воздействует не только на данный живой организм, но и на его потомство (генетический эффект).

5.Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению. При ежедневном воздействии дозы 0,002–0,005 Гр наступает изменение в крови.

6.Не каждый организм одинаково реагирует на облучение.

7.Действие больших доз изучено на достаточном уровне; в механизме же действия малых доз много неизвестного. В результате воздействия ионизирующего излучения нарушается нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ в организме. Биологический эффект ионизирующего излучения зависит от суммарной дозы и времени воздействия излучения, вида излучения, размера облучаемой поверхности и индивидуальных особенностей организма. Смертельные поглощенные дозы для отдельных частей тела следующие: голова – 20 Гр, нижняя часть живота – 30 Гр, верхняя часть живота – 50 Гр, грудная клетка –100 Гр, конечности – 200 Гр.

Аварии на АЭС могут быть без разрушения реактора с выбросом парогазовой смеси радионуклидов (излучение a- и b-радиации) или

сразрушением реактора с выбросом долгоживущих радионуклидов.

Впервом случае люди укрываются в герметизированных помещениях, во втором – в ЗС ГО или эвакуируются.

Вокруг действующей АЭС установлены санитарно-защитные зоны: на расстоянии 3–5 км проникновение запрещено; на расстоянии 30 км территория находится на постоянном дозиметрическом контроле.

На границах зон организуются пункты дозиметрического контроля и дезактивации транспортных средств.

Зоной радиационного заражения считается территория, где при аварии ПДД превышается.

Для категории населения Б границу зоны будет определять уровень радиации 0,15 рад/ч.

Для оценки опасности происшествий на АЭС по аналогии с 12-балльной шкалой силы ветра и 9-балльной для землетрясений разработана международная шкала МАГАТЭ. С сентября 1990 г. она внедрена в СССР. Шкала содержит 7 уровней: 1-й – происшествие незначительное; 2-й – происшествие средней тяжести; 3-й – происшествие серьезное; 4-й – аварии в пределах АЭС; 5-й – аварии с риском для окружающей среды; 6-й – аварии тяжелые; 7-й – аварии глобальные.

Подавляющее большинство происшествий на наших АЭС относятся к 1-му или 2-му уровням; аварию в 1979 г. в США на АЭС «Три- мейл-Айленд» с повреждением активной зоны реактора относят к 5-му уровню; аварию в Чернобыле в 1986 г. относят к 7-му уровню по шкале МАГАТЭ.

В мирное время обращается внимание на радиационно опасные объекты (РОО). РОО – это предприятия (объекты), при авариях на которых или при разрушении которых могут произойти массовые поражения людей, а также окружающей среды. К ним относят предприятия ядерно-топливного цикла: по изготовлению ядерного топлива, по переработке его отходов и их захоронению; научно-исследовательские и проектные организации, имеющие ядерные установки и стенды; транспортные ядерные энергетические установки; военные объекты.

Радиационные аварии классифицируют: по радиологической значимости (тяжести); по экологической значимости; по радиационной защите населения. Различают четыре фазы развития радиационной аварии:

∙начальная – период времени, предшествующий началу выброса радионуклидов в среду;

∙ранняя– периодсобственновыбросарадиоактивныхвеществ(РВ), продолжительность фазы от нескольких минут до нескольких суток;

∙промежуточная – период, в течение которого нет дополнительного поступления радионуклидов из источника выброса; эта фаза начинается с первых часов с момента возникновения аварии и продолжается до нескольких недель и более;

∙поздняя (восстановительная) фаза – период возврата к условиям нормальной жизнедеятельности населения; продолжается от нескольких недель до нескольких лет.

При радиационных авариях с выбросом РВ окружающая среда загрязняется продуктами деления урана и плутония (чаще всего – более двух десятков основных радионуклидов).

Особую опасность представляют радионуклиды химических элементов, которые активно участвуют в физиологических процессах, проходящих в организме. К ним относятся:

·короткоживущий йод-131 (I131) с T = 8,5 сут, нарушение деятельности щитовидной железы (T – период полураспада);

·изотоп цезия-137 (Cs137) c T = 30 лет;

·стронций-90 (Sr90) с T = 27 лет;

·плутоний-239 (Pu239) с T = 4×10 лет (кроветворная система, белокровие).

По опыту ликвидации последствий Чернобыльской катастрофы выделяют следующие зоны проведения мероприятий по ликвидации последствий радиоактивного загрязнения (за время формирования радиоактивного следа выброса), рис. 9.

N

Рис. 9. Зоны проведения мероприятий по ликвидации последствий радиоактивного загрязнения

Зоны проведения мероприятий характеризуются следующими уровнями плотности загрязнения почв (Ки/км2):

·зона отчуждения (чрезвычайно опасного радиационного загрязнения, зона Г), по цезию-137 более 40 Ки/км2;

·зона отселения (зона опасного радиоактивного загрязнения, зона В), по цезию-137 15–40 Ки/км2;

·зона проживания с правом на отселение (зона сильного радиационного загрязнения, зона Б), по цезию-137 5–15 Ки/км2;

·зона проживания с льготно-экономическим статусом (зона умеренного загрязнения, зона А), по цезию-137 1–5 Ки/км2;

·зона радиоактивной опасности (радиационной аварии, зона М) – территория, на которой могут быть превышены предельные дозы, установленные НРБ-2000. Поглощенная доза может достигнуть

0,014 рад/ч.

После стабилизации радиационной обстановки в районе аварии в период ликвидации ее долговременных последствий могут быть уста-

новлены зоны:

1. Отчуждения – с загрязнением по g-излучению свыше 20 мрад/ч. 2. Временного отселения – с загрязнением по g-излучению

5–20 мрад/ч.

3. Жесткого контроля – с загрязнением по g-излучению 2–5 мрад/ч. Пересматриваются границы с учетом изменения радиационной

обстановки не реже 1 раза в 3 года.

Рассмотрим очаги радиационного поражения военного времени при применении ядерного оружия.

Ядерное оружие – оружие массового поражения взрывного действия, основанное на использовании внутриядерной энергии, выделяющейся при цепных ядерных реакциях деления тяжелых ядер изотопов урана (92 U232, 92U235 и плутония 94 Pu299) или при термоядерных реакциях синтеза легких ядер – изотопов водорода (дейтерия

итрития).

Мощность ядерных боеприпасов характеризуется тротиловым эквивалентом, т. е. массой заряда взрывчатого вещества (тротила), при взрыве которого выделяется такое же количество энергии, что и при взрыве ядерного боезаряда.

Тротиловый эквивалент обозначается символом q и выражается в тоннах (т), килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт).

По мощности взрыва ядерные боеприпасы делятся на калибры: сверхмалый (q = 0,01–1 кт); малый (q = 1–10 кт); средний (q = 10–100 кт); крупный (q = 100–1000 кт = 1 Мт); большой мощности – мегатонного класса q > 1 Мт.

Энергия ядерного взрыва, приходящаяся на поражающие факторы, зависит от вида взрыва (табл. 7).

Виды ядерных взрывов и их особенности: различают космические (на высоте более 100 км), высотные (выше 10 км), воздушные (не выше 10 км), наземные, подводные, надводные.

Таблица 7

Распределение энергии между поражающими факторами при воздушном взрыве и при взрыве нейтронного боеприпаса

Основные поражающие факторы воздушного взрыва в атмосфере на высоте, при которой светящаяся область не касается поверхности земли (воды): ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и ЭМИ (электромагнитный импульс). Радиоактивное заражение практически отсутствует, за исключением наведенной радиации в почве в районе взрыва, так как радиоактивные продукты взрыва поднимаются на очень большую высоту.

Характерной особенностью наземного взрыва является сильное радиоактивное заражение местности как в районе взрыва, так и по следу движения радиоактивного облака, а также образование воронки в грунте.

Подземный ядерный взрыв производят ниже поверхности земли с выбросом или без выброса (грунткамуфлетный); основной поражающий фактор – мощные сейсмовзрывные волны в грунте и сильное радиоактивное заражение местности.

Рассмотрим коротко воздействие поражающих факторов. Световое излучение ударного взрыва – поток лучистой энергии,

включающий в себя ультрафиолетовые, инфракрасные и видимые лучи; источником излучения является светящаяся область продуктов взрыва (газов) и воздуха, нагретых в центре до миллионов градусов и до 8000– 16 000 °C на внешней границе шара; продолжительность и размеры светящейся области зависят от мощности взрыва.

Световой импульс (основная характеристика поражающего действия) – количество световой энергии, падающей за время излучения на единицу площади, расположенной перпендикулярно направлению

излучения; измеряется в кал/см2 или кДж/м2. Светящаяся область зависит от мощности взрыва.

Для воздушного взрыва, если излучение равномерно распределяется во всех направлениях, световой импульс U может быть рассчитан по формуле

U = Eизл × K, 4pR2

где Eизл – энергия светового излучения ядерного взрыва, равная примерно 1/3 полной энергии взрыва (полная энергия для мощности взрыва 1 кт равна 1012 Дж); K – коэффициент прозрачности воздуха (0,12– 0,98); R – радиус поражения.

Импульс может производить воспламенение и горение материалов в следующих зонах:

·в зоне слабых разрушений загораются отдельные здания (сооружения), т. е. возникают отдельные пожары (при U = 6–10 кал/см2);

·в зоне средних и сильных разрушений возникают сплошные пожары (при U = 20 кал/см2);

·в зоне полных разрушений возникает горение и тление в завалах (при U ³ 50 кал/см2).

Поражающее действие светового излучения на людей и животных

(табл. 8).

Нейтронное излучение происходит в период развития ядерной реакции в течение долей секунды; g-излучение действует 10–15 с с момента взрыва.

Проникающая радиация – g-излучение и поток нейтронов, испускаемых из зон ядерного взрыва. Источниками проникающей радиации являются ядерная реакция и радиоактивный распад продуктов ядерного взрыва.

Проникающая радиация характеризуется дозой излучения (дозой радиации), т. е. количеством энергии радиоактивных излучений, поглощаемым единицей массы облучаемой среды.

Доза проникающей радиации представляет собой сумму доз гамма- и нейтронного излучений, основную часть составляет γ-излучение.

Единицы измерения доз излучения (поглощенной, экспозиционной, эквивалентной) рассмотрены ранее.

Степень ослабления радиации зависит от свойств среды (материала), через которую проходят излучения, а также от толщины слоя защитного материала.

Радиоактивное заражение происходит из источников радиоактивных излучений, вызывающих заражение местности, зданий, сооружений, техники, продовольствия и воды. Ими являются: продукты деления ядерного взрыва, представляющие собой сложную по составу смесь порядка 200 радиоактивных изотопов 35 химических элементов средней части периодической системы Менделеева; радиоактивные вещества не прореагировавшей части заряда, испускающие α- и β-частицы и γ-лучи; наведенная радиация – радиоактивные вещества, образовавшиеся в грунте под действием нейтронного потока, испускающие β-частицы и γ-лучи.

Наведенная радиация имеет место только в районе взрыва, а заражение может быть опасным в течение длительного времени. Степень радиоактивных заражений местности характеризуется дозой радиации до полного распада (Dу) и уровнем радиации (рис. 10).

Доза радиации (излучения) при радиоактивном заражении имеет тот же физический смысл и измеряется той же единицей, что и при проникающей радиации.

Уровень радиации P показывает скорость накопления дозы, т. е. величину дозы облучения, которую может получить человек на зараженной местности в единицу времени; по физическому смыслу его иногда называют мощностью дозы радиации.

Уровень радиации измеряется в рентгенах в час (Р/ч), миллирентгенах в час (мР/ч) и микрорентгенах в секунду (мкР/с). Местность считается зараженной при уровне радиации Р > 0,5 Р/ч.

Концентрация РВ в воздухе, воде, продовольствии измеряется в кюри на литр (Ки/л), милликюри на литр (мКи/л) или количеством β- распадов в минуту на грамм вещества (распад/мин·г). Степень заражения поверхности техники, одежды, кожных покровов и др. объектов

измеряется в миллирентгенах в час (мР/ч) или количеством β-распадов в минуту на площади 1 см2 (распад/мин·см2).

Рис. 10. Схема радиоактивного заражения местности в районе взрыва и по следу движения облака:

Dу – доза радиации до полного распада на внешней границе зоны;

Р – уровень радиации на внешней границе через 1 ч после взрыва (площадь зоны от площади всего следа указана в процентах)

Вследствие непрерывно происходящего радиоактивного распада РВ уровни радиации на местности снижаются ориентировочно в 10 раз через отрезки времени, кратные 7. Например, через 7 ч после взрыва уровень радиации уменьшается в 10 раз, а через 49 ч – в 100 раз.

За одно и то же время люди могут получить разную дозу в зависимости от времени, прошедшего со времени взрыва. Так, в течение первого часа они могут получить около 13 % дозы до полного распада, а в течение 12-го – 1 % полного распада. В сутки же накапливается 47,5 % дозы полного распада. Поэтому особенно важно обеспечить защиту или исключить воздействие на человека вредных ионизирующих излучений в первые сутки, и особенно в первые часы после выпадения радиоактивных веществ.

В целях предотвращения лучевых поражений и сохранения работоспособности людей при действиях на зараженной местности на военное время установлены допускаемые дозы радиации:

∙при однократном облучении (за 4 сут) не более 50 Р;

∙при многократном облучении (до 30 сут) не более 100 Р;

∙за три месяца – 200 Р;

∙за год – 300 Р.

Лиц, получивших дозы облучения свыше установленных, не рекомендуется подвергать повторному облучению в течение 1,5–2 мес.

Заданная доза на период спасательных и других неотложных Работ (СиДНР) не должна превышать половины допустимой дозы.

Понятие об электромагнитном импульсе. При взаимодействии g-

излучений или g-квантов с атомами среды, последним сообщается импульс энергии, который тратится на ионизацию атомов, а небольшая часть – на сообщение поступательного движения электронам и ионам, образовавшимся в результате ионизации.

Первичные быстрые электроны движутся в радиальном направлении от центра взрыва и образуют радиальные точки и поля, быстро нарастающие во времени. Возникают кратковременные результирующие электрические и магнитные поля, которые и представляют собой электромагнитный импульс (ЭМИ).

ЭМИ непосредственного воздействия на человека не оказывает; воздействует он на тела, проводящие электрический ток (линии связи, управления, сигнализации, антенные устройства, другие конструкции из металла). В момент взрыва в них на доли секунды возникает импульс электрического тока, в результате чего может произойти пробой изоляции, предохранителя и т. п. Особо опасен ЭМИ для аппаратуры без специальной защиты.

Защитой от ЭМИ служат специальные устройства, подобные устройствам для защиты от разрядов молнии.

Изменение уровней радиации на радиоактивно зараженной мес-

тности характеризуется зависимостью (рис. 11):

где P0 – уровень радиации в момент времени после взрыва; Pt – то же в рассматриваемый момент времени после аварии (взрыва); n – показатель степени, характеризующий величину спада радиации во времени

изависящий от взрыва (при ядерном взрыве n = 1,2, а при аварии на АЭС n = 0,4).

Различие между ядерным взрывом и аварией на АЭС – по составу

иколичеству радиоактивных изотопов.

Доза излучения за время от t1 до t2:

Рис. 11. Закон спада уровня радиации

находим

При n = 1,2 и Kосл = 1 формула (5) имеет вид: D = 5(P1t1 − P2t2 ). Обозначив P1 через Pн, P2 через Pк (уровни радиации для начала

и конца пребывания в зоне заражения), а также t1 через tн , t2 через tк (моменты времени начала и конца пребывания в зоне заражения) имеем

На основании изучения последствий аварии на Чернобыльской АЭС можно принять n = 0,4. При таком законе спада за 7 мин (кратный промежуток времени) в 2 раза уменьшится уровень радиации, а не в 10 раз, как при ядерном взрыве:

И окончательно, с учетом Kосл

D = 1,7(Pкtк − Pнtн ).

Kосл

Приблизительный расчет дозы излучения осуществляется по формуле

D = P1 + P2 ×T, 2

где P1 – первичный уровень; P2 – уровень при выходе из зоны заражения; T – время пребывания в зоне заражения.

Современные средства поражения: оружие массового пораже-

ния (ОМП) – ядерное, химическое, биологическое; современные обычные виды оружия, которые приближаются по своим поражающим факторам к ОМП. Эти виды оружия продолжают совершенствоваться: нейтронное, инфразвуковое, лазерное; бинарные химические боеприпасы объемного взрыва (образуют газовоздушную смесь с R = 15 м и высотой 3 м); боеприпасы, заглубляющиеся в грунт на 7–50 м; бетонобойные боеприпасы (для разрушения мостов, тоннелей, гидростанций, аэродромов); напалмовые бомбы; боеприпасы зажигательного действия; малогабаритные кассетные боеприпасы (поражают площадь

240–1400 м2) и т. д.

В ядерном оружии первого поколения использовались только делящиеся материалы – плутоний-239 и уран-235 (трагедия Хиросимы и Нагасаки); мощность их боезарядов несколько сотен килотонн. К ядерному оружию второго поколения относятся боеприпасы, в которых энергия при взрыве выделяется не только в результате деления ядер плутония и урана, но и за счет термоядерных реакций синтеза. Они имеют значительную мощность в сравнении с первыми. Поражающее действие первого и второго поколений не является селективным и проявляется одинаково во всех направлениях от точки взрыва боеприпаса.

Ядерное оружие третьего поколения отличается прежде всего тем, что в нем значительная часть энергии взрыва будет преобразовываться в иную форму, чем ударная волна и тепловые излучения, и концентрироваться преимущественно в одном направлении.

Разрабатываются: генетическое оружие (разновидность биологических средств, основу которых составляют возбудители различных заболеваний); этническое оружие – химические и биологические вещества и микроорганизмы, действие которых имеет избирательное воздействие на отдельные виды людей, животных и вызывает их гибель; метеорологическое оружие, основанное на применении химических веществ, трансформирующих процессы в нижних слоях и стимулирующих задержку или излишки осадков, не рассеивающиеся туманы и т. д.; климатическое оружие, оказывающее воздействие на солнечную радиацию и тепловое излучение земли, движение воздушных масс.

Вопрос 7. Ударная волна, показатели воздействия на препятствия

Наиболее частым и опасным поражающим фактором являются взрывы. Они могут быть ядерных и обычных боеприпасов, твердых взрывчатых веществ, газотопливных, воздушно-пылевых и других смесей, горючих веществ и других материалов.

Основным поражающим фактором любого взрыва является воздействие ударной волны.

Ударная волна взрыва – область резкого сжатия среды, распространяющаяся во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью. В зависимости от среды распространения различают ударную волну воздушную, в воде или грунте.

Рассмотрим ударную волну в воздухе.

Характер изменения давления по времени в какой-либо фиксированной точке пространства (поверхности земли) при прохождении через нее ударной волны показан на рис. 12.

Перед фронтом ударной волны давление равно атмосферному давлению P0 . С приходом фронта ударной волны в точку пространства K давление резко (скачком) увеличивается и достигает максимального:

Pф = P0 + Pф.

Также резко в точке K вырастает плотность, температура и скорость движения среды, в данном случае воздуха. После того как фронт ударной волны (передняя граница) проходит точку К, давление в ней постепенно снижается и через некоторый промежуток времени становится равным атмосферному. Образуется слой сжатого воздуха, называемый фазой сжатия τ+ . В этот период времени воздушная ударная волна обладает наибольшим разрушающим действием. С удалением от центра взрыва давление ударной волны уменьшается, а толщина слоя сжатия все время возрастает. Это происходит в результате вовлечения в движение новых масс воздуха.

В дальнейшем, продолжая уменьшаться, давление становится ниже атмосферного, и воздух начинает двигаться в направлении, противоположном распространению ударной волны, т. е. к центру взрыва. Зона пониженного давления называется фазой разряжения τ−. После окончания периода действия фазы разряжения, т. е. Pф = P0 , практически прекращается движение масс воздуха, а следовательно, разрушающее действие ударной волны.

Непосредственно за фронтом ударной волны, в области сжатия, движутся массы воздуха. Вследствие торможения этих масс воздуха при встрече с преградой возникает давление скорости ( Pск ) воздушной ударной волны. По мере удаления от фронта скоростной напор уменьшается до нуля несколько позже, чем избыточное давление, что объясняется инерцией движущегося за фронтом ударной волны воздуха.

Однако для оценки разрушающего действия воздушной ударной

волны разница несущественна, и при расчетах продолжительность Pск принимается равной времени фазы сжатия. Pск в фазе разряжения незначительно, как и действие избыточного давления; обычно их не учитывают.

Основные параметры ударной волны, характеризующие ее разрушающее и поражающее действие:

1. Избыточное давление во фронте ударной волны

Pф = Pф − P0 ,

где Pф – максимальное давление во фронте ударной волны; P0 – атмосферное давление, которое при нормальных условиях равно

101,3 кПа; Pф – избыточное давление.

Единицы измерения Pф – Паскаль (Па) или килограмм-сила на см2 (кгс/см 2 ):

1 Па = 1 Н/м2 = 0,102 кгс/м2 = 1,02×10−5 кгс/см2 , 1 кгс/см2 = 98,1 кПа или 1кгс/см 2 ≈ 100 кПа = 0,1 МПа. 2. Давление скоростного напора:

Pск = r v22 ,

где ρ– плотность воздуха, кг/м2 ; v – скорость распространения частиц воздуха непосредственно за ударной волной, м/с.

3. Продолжительность действия волны (с) – длительность фазы сжатия:

где R – расстояние от взрыва; q – мощность в килограммах; τ – время

всекундах.

4.Скорость движения фронта ударной волны (м/с), зависящая от избыточного давления Pф :

Cф = 3401+ 0,0083DPф ,

где Cф – скорость движения фронта ударной волны, м/с; С0 = 340 м/с – скорость звуковых волн в воздухе в нормальных условиях.

Закон подобия взрывов вытекает из закона геометрического подобия, т. е. расстояние от центра взрыва, на котором образуется данное давление, пропорционально кубическому корню из мощности взрыва (объема одного и того же взрывчатого вещества):

где R1и R2 – расстояния от центра взрывов с тротиловым эквивалентом q1 и q2 соответственно; данное соотношение позволяет вычислить мощность (расстояние) при данном избыточном давлении.

Характер взаимодействия ударной волны с преградой на пути ее распространения зависит не только от величины избыточного давления, но и от свойства преграды (сооружения), ее формы, прочности, размеров, положения относительно направления действия ударной волны, от продолжительности действия нагрузки и от ряда других факторов.

Пока ударная волна движется, не ведая препятствий, она создает переменную во времени нагрузку, равную Pф в проходящей волне. При подходе к преграде волна отражается, происходит торможение движущегося воздуха. Это приводит к динамическим нагрузкам на препятствия (давление отражения – Pотр ) , значительно (от 2 до 8 раз), превышающим Pф . В результате преграда испытывает удар огромной силы:

еще не полностью обтекла сооружение, на передней стенке давление выше, чем на задней стенке. Создается сдвигающая сила, называемая нагрузкой обтекания:

Таким образом, ударная волна создает на своем пути сложный комплекс нагрузок, достигающих значительных величин и вызывающих

разрушение зданий и сооружений и поражение людей. Ударная волна в воде при R = 900 м, q = 100 кг имеет Pф = 19 000 кПа (в воздухе 100 кПа); в грунте – напоминает сейсмическую волну.

Различают четыре степени разрушения зданий и сооружений: полные, сильные, средние и слабые (табл. 10).

При воздействии ударной волны на незащищенного человека (табл. 9) наблюдаются прямое (непосредственное) и косвенное воздействие. Прямое действие оказывает избыточное давление Pф (организм человека испытывает резкий удар), прямым действием обладает также Pск , способное отбросить человека и причинить травмы. Косвенное поражающее действие вызывают летящие обломки и осколки зданий, окон и т. д.

В очаге взрыва газовоздушной смеси избыточное давление приводит к разрушению и поражающему воздействию на людей.

Очаги взрыва с ударной волной образуют емкости и трубопроводы со взрывоопасными и пожароопасными газообразными и сжиженными углеводородными продуктами. Наиболее взрывоопасные и пожароопасные смеси с воздухом образуют углеводородные газы: метан и его гомологи, воздушно-угольно-пыльные смеси, воздушно-древес- ные смеси муки, сахарной пудры, пыль ряда металлов и т. д.

Примечание. Числитель – многоэтажные кирпичные здания; знаменатель – железобетонные и металлические каркасы.

Рассмотрим пример взрыва газовоздушной смеси. Дано: Q – количество сжиженного газа.

Решение. В очаге взрыва газовоздушной смеси выделяют три круговых зоны (рис. 13):

Рис. 13. Зоны вокруг очага взрыва:

I – детонационная зона; II – зона действия продуктов взрыва; III – зона воздушной взрывной волны

1. Определим количество углеводородной взрывной смеси:

Q0 = 0,6Q , где Q – количество сжиженных углеводородных газов.

2.Действие детонационной волны, зона I, на расстоянии R1 =18,53Q0 , Pф в зоне I до 1,7 МПа.

3.Действие продуктов взрыва, зона II, на расстоянии R2 =1,7R1 . Избыточное давление взрывной волны (кПа),

где R – расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки А.

4. Зона III формируется в радиусе взрывной волны, распространяющейся по поверхности Земли. Оценивают Pф3 в зависимости от R следующим образом.

Вариант первый

Определяем Q0 ; зная R, по номограмме (рис. 14) определяем Pф . В нашем примере Q0 = 0,6Q , расстояние R = R3.