8.9. Чрезвычайные ситуации военного времени

Возможность возникновения военных конфликтов, особенно локальных и региональных, остается очень высокой. Практически в этом смысле ХХ век стал веком войн с участием многих стран. Население воюющих и соседних государств оказывается в чрезвычайной ситуации, и его защита является особой обязанностью государства.

Необходимо осознать, что современное оружие принципиально отличается от оружия начала и даже середины века. По существу, в настоящее время все виды военной техники представляют собой системы, уровень которых отличается от широко известных видов технологического оборудования и бытовых приборов. Вместе с тем, многие из этих систем просты в употреблении. Созданы системы стрелкового оружия огромной скорострельности с лазерными прицелами и чрезвычайно высокой поражающей способностью. Особо точное оружие (ракеты, бомбы и снаряды со специальными устройствами наведения на цель) позволяет достигать большого эффекта при незначительном расходе боеприпасов. Таким образом, есть все основания утверждать, что прежнее деление на обычное и оружие массового поражения стало не совсем точным и правильным.

Например, бомбы, снаряженные специальными поражающими людей стрелами, шариками или выполненные по принципу объемного взрыва, приобретают свойства оружия массового поражения.

На вооружение поступило лазерное и плазменное оружие, инфракрасное, радиологическое, геофизическое и др.

Это положение резко изменило военную ситуацию в мире, но еще не стало в полной мере осознанным в умах большинства людей.

Необходимо отметить, что в подавляющем числе случаев военные действия не начинаются внезапно, им предшествует предвоенная ситуация, характерная нагнетанием обстановки, активными приготовлениями к боевым действиям, пропагандистским обеспечением предстоящей агрессии, мобилизационными мероприятиями, перестройкой работы управления, транспорта, связи, снабжения.

Боевые действия могут развиваться с различной активностью, но обязательно с течением времени охватывают все большие территории и втягивают в свою сферу гражданское (мирное) население. Применение любого оружия по своей сути создает чрезвычайную ситуацию, поскольку непосредственно угрожает здоровью и жизни человека, а также приводит к взрывам, пожарам и разрушениям.

8.9.1. Ядерное оружие

Наибольшую опасность представляет ядерное оружие.

Ядерное оружие (ЯО) – это оружие массового поражения взрывного действия, основанное на использовании энергии, выделяющейся при ядерных реакциях деления или синтеза.

Ядерное оружие является наиболее мощным средством поражения, способным в короткие сроки уничтожать крупные группировки войск, создавать районы массовых разрушений и зоны радиоактивного заражения. Ядерное оружие включает все виды ядерных боеприпасов и средств их доставки к цели.

Ядерным боеприпасомназываются боевые (головные) части ракет, авиационных бомб, артиллерийские снаряды, торпеды и мины, снаряженные ядерным зарядом (ядерным зарядным устройством).

 

Ядерный зарядявляется основной частью боеприпаса и включает ядерное взрывчатое вещество (ЯВВ).

Различают ядерные заряды однофазные (заряды «деление»), двухфазные (заряды «деление синтез»), трехфазные (заряды «деление синтез деление»).

Поражающее действие ядерного взрыва зависит от соотношения энергии, выделяющейся при реакциях синтеза и деления, коэффициента термоядерности. Чем выше коэффициент термоядерности, т.е. чем выше доля энергии реакции синтеза, тем меньше выход радиоактивных продуктов взрыва и меньше радиоактивное заражение.

Развитие ядерного оружия привело к созданию нейтронного боеприпаса. Нейтронный боеприпас представляет собой термоядерный заряд, у которого большая доля энергии выделяется за счет реакции синтеза. При взрыве такого боеприпаса основное поражающее воздействие на людей оказывает нейтронный поток.

Мощность ядерных боеприпасов выражают тротиловым эквивалентом, т.е. таким количеством тротила в тоннах, при взрыве которого выделяется такое же количество энергии, что и при взрыве данного ядерного боеприпаса.

В зависимости от мощности ядерные боеприпасы подразделяются на:

• сверхмалые (до 1 тыс. т);

• малые (от 1 до 10 тыс. т);

• средние (от 10 до 100 тыс. т);

• крупные (до 1 млн. т);

• сверхкрупные (свыше 1 млн. т).

Вид ядерного взрыва определяется задачами применения ядерного оружия, параметрами объекта поражения и характеристиками носителя боеприпаса.

Ядерные взрывы могут быть:

• воздушными;

• высотными;

• наземными;

• подземными;

• надводными;

• подводными.

Процессы, происходящие при ядерном взрыве, в значительной степени зависят от свойств среды, в которой он осуществляется.

При воздушном ядерном взрыве после яркой вспышки образуется сферическая светящаяся область (при наземном и надводном взрывах полусферическая область), которая является источником светового излучения и проникающей радиации. Светящаяся область расширяется и передает свою энергию окружающей среде, которая в виде ударной волны распространяется на значительные расстояния.

Светящаяся область устремляется вверх и, остывая, превращается в радиоактивное облако. Вслед за светящейся областью с земли поднимается столб пыли, и радиоактивное облако принимает характерную грибную форму. При воздушном взрыве (в отличие от наземного) светящаяся область не касается поверхности земли.

При подземном ядерном взрыве с выбросом грунта образуется большая воронка. Облако взрыва не имеет грибовидной формы. Воздушная ударная волна значительно ослаблена. В грунте распространяется сейсмовзрывная волна, способная поражать заглубленные объекты. Имеет место сильное радиоактивное заражение местности. При падении грунта, поднятого взрывом, образуется пылевая базисная волна, затрудняющая наблюдение.

При подводном ядерном взрыве образуется мощный водяной столб с грибовидным облаком на вершине (взрывной султан). При падении поднятой воды образуется базисная волна. Из водяного столба и базисной волны формируются облака, из которых выпадает радиоактивный дождь.

Разновидностью ядерного оружия является нейтронный боеприпас, по своему назначению относящийся к тактическому ядерному оружию.

Нейтронный боеприпас представляет собой малогабаритный термоядерный заряд мощностью не более 10 кт (обычно от 0,5 до 2 кт), у которого основная доля энергии выделяется за счет реакций синтеза ядер дейтерия и трития, а количество энергии, получаемой в результате деления тяжелых ядер в детонаторе, минимально, но достаточно для начала реакций синтеза. При взрыве такого маломощного заряда основное поражающее действие на людей будет оказывать нейтронная составляющая проникающей радиации; на проникающую радиацию уходит до 70% всей энергии взрыва. Поэтому нейтронный боеприпас на одинаковом расстоянии от центра взрыва обеспечивает дозу проникающей радиации в 5–10 раз большую, чем заряд деления той же мощности.

При ядерном взрыве в ограниченном объеме вещества за миллионные доли секунды выделяется огромное количество энергии и формируются поражающие факторы взрыва:

• ударная волна;

• световое излучение;

• проникающая радиация;

• радиоактивное заражение местности;

• электромагнитный импульс (ЭМИ).

Ударной волне сопутствуют сейсмовзрывные волны. Распределение энергии между поражающими факторами зависит от мощности и вида ядерного взрыва, а также от типа ядерного заряда.

Воздушная ударная волна в большинстве случаев является самым мощным поражающим фактором, губительно действующим практически на все: людей, животных, технику, различные инженерные сооружения и т.п. Ее радиус поражения в районе взрыва для большинства объектов превосходит радиусы поражающего действия других факторов.

При наземном ядерном взрыве образуются воздушная и сейсмовзрывная волны; на их долю приходится приблизительно 50% всей энергии взрыва, большая часть которой тратится на создание воздушной ударной волны. Выделение огромного количества энергии в течение миллионных долей секунды приводит к тому, что окружающая зону цепной ядерной реакции среда мгновенно испаряется и раскаляется до нескольких миллионов градусов; образуется светящаяся область, давление внутри которой достигает миллиарда атмосфер. Продукты взрыва, ограниченные поверхностью светящейся области, стремятся расшириться и воздействуют на прилегающие невозмущенные слои воздуха. Это и является причиной образования ударной волны, которая в виде полусферического (при взрыве в воздухе – в виде сферического) слоя сильно уплотненного воздуха распространяется от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Передняя граница этого слоя называется фронтом ударной волны. На большом удалении от центра взрыва ударная волна переходит в звуковую.

Характер изменения давления в некоторой точке распространения показан на рис. 188.

При переходе фронта ударной волны в эту точку давление в ней скачком увеличивается до максимального значения:

P_Ф = P₀+ Р_Ф,

где Р₀ – атмосферное давление; P_Ф = P_Ф + P₀ – максимальное избыточное давление во фронте ударной волны.

Рис. 188. Изменение давления фронта воздушной ударной волны во времени в фиксированной точке пространства

По мере прохождения волны давление постепенно снижается и через некоторое время падает ниже атмосферного, воздух начинает двигаться к центру взрыва. Таким образом, ударная волна состоит из двух зон или фаз: зоны (фазы) сжатия и зоны (фазы) разрежения.

Абсолютная величина уменьшения давления в фазе разрежения, как правило, не превышает 0,3 кг/см².

Ударную волну характеризуют параметрами, определяющими ее механическое действие: максимальным избыточным давлением во фронте, продолжительностью (временем) действия фазы сжатия и давлением скоростного напора воздуха.

Максимальное избыточное давление (обычно слово «максимальное» опускают) во фронте ударной волны при наземном взрыве, когда вся энергия распределяется в полусфере и волна перемещается вдоль поверхности земли (в кПа), можно определить по приближенной формуле

Р_{Ф =} 105+ 410+ 1370,

где q_YB – тротиловый эквивалент ядерного взрыва по ударной волне, кг; R – расстояние от центра взрыва, м.

Формула применима и для определения избыточного давления при воздушном взрыве, когда исключено влияние отражающего действия земной поверхности на значения параметров воздушной ударной волны. Но в этом случае энергия распределяется не в полусфере, а в объеме всей сферы, поэтому вместо q нужно подставлять значение в 2 раза меньшее. Однако необходимо учитывать, что при достижении поверхности земли очень резкая остановка быстро движущегося воздуха (в падающей на землю прямой волне) приводит к столь же резкому дополнительному повышению его давления сначала непосредственно у поверхности земли, а затем и во все более и более высоких слоях, т.е. образуется отраженная волна.

Давление во фронте отраженной волны можно рассчитать по формуле

Р_{omp =} 2P_Ф+.

Отраженная волна распространяется в воздухе нагретом и сжатом падающей волной, поэтому движется с большой скоростью, догоняет подающую волну и сливается с ней.

Воздушные, наземные и подземные ядерные взрывы сопровождаются возникновением в грунте серии волн, называемых сейсмовзрывными. Они распространяются на большие расстояния от центра (эпицентра) взрыва и являются наиболее существенным поражающим фактором для подземных и котлованных сооружений.

Различают продольные, поперечные и поверхностные сейсмовзрывные волны. В продольной волне направление движения частиц грунта совпадает с направлением ее распространения, в поперечной движение частиц грунта происходит перпендикулярно направлению ее распространения, а в поверхностной по эллиптическим орбитам.

Сейсмовзрывные волны могут возникать как в результате действия воздушной ударной волны, так и вследствие передачи энергии грунту непосредственно в центре взрыва (последнее в чистом виде характерно для подземных взрывов).

Чем более плотен грунт, тем медленнее затухание сейсмовзрывных волн, и наоборот. Если же под мягким грунтом расположена скала, то, кроме вызванных, в нем будут распространяться также отраженные и преломленные волны.

Световое излучение ядерного взрыва– это электромагнитное излучение, включающее ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра.

Источником светового излучения является светящаяся область взрыва. Она состоит из нагретых до высокой температуры паров веществ ядерного боеприпаса, воздуха, а при наземных взрывах и частиц грунта. Размеры светящейся области и время ее свечения зависят от мощности, а форма – от вида взрыва. Световое излучение распространяется со скоростью около 300 тыс. км/ч, т.е. практически мгновенно. Время действия светового излучения для ядерных взрывов сверхмалой мощности 2–5 с, крупной мощности 5–10 с и сверхкрупной мощности 20–40 с.

Спектральный состав излучения светящейся области зависит от ее температуры, а она непрерывно меняется. Средний спектральный состав за все время существования светящейся области близок к спектральному составу излучения Солнца, находящегося в зените, т.е. световое излучение ядерного взрыва состоит приблизительно на 31% из видимых, на 13% из ультрафиолетовых и на 56% из инфракрасных лучей.

Распространение светового излучения в большей степени зависит от прозрачности атмосферы. В дождливую, снежную погоду, при сильном тумане, в запыленном (задымленном) воздухе действие светового излучения значительно слабее.

У человека световое излучение может вызвать ожоги кожи, поражение глаз или временное ослепление. Различают четыре степени ожогов.

Ожоги первой степени характеризуются образованием красноты, припухлости и отеком кожи;

второй степени – образованием пузырей;

третьей степени – омертвением глубоких слоев кожи и подкожной клетчатки, а иногда и более глубоких тканей;

четвертой степени – обугливанием кожи.

Поражения глаз световым излучением при прямом взгляде на светящуюся область ядерного взрыва проявляется:

• временным ослеплением, длящимся несколько минут;

• ожогами век и роговицы;

• ожогами глазного дна с потерей зрения.

В дневное время при суженном зрачке временное ослепление длится до 2 мин. Ночью, когда зрачок расширен и больше света попадает на сетчатку, ослепление более продолжительное и зрение частично восстанавливается через 10 мин, а с адаптацией на темноту через 15–25 мин.

При закрытых глазах временного ослепления и ожога роговицы и глазного дна, как правило, не происходит.

Проникающая радиация– это поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва.

Время действия гамма-лучей до 10–15 с, нейтронов – доли секунды. Распространяясь в воздухе на сотни метров и даже на расстояния до 2–3 км, эти излучения проходят через живую ткань, ионизируя атомы и молекулы, входящие в состав клетки.

При угрозе облучения рекомендуется за 15–30 мин до его начала принять 6 таблеток цистамина. Их действие сохраняется примерно в течение шести часов. По истечении этого времени можно еще один раз принять шесть таблеток цистамина, а затем необходимо сделать перерыв (в приеме такого типа лекарств) на трое суток.

Кроме цистамина (в индивидуальной аптечке он называется препаратом «РС-I»), применяют и другие радиозащитные средства, например «Б-90», диметкарб и пр. Эти препараты эффективны при дозах облучения до 600 рад. Прием перед облучением лекарственных препаратов (цистамин, диметкарб, «Б-90») уменьшает последствия воздействия ионизирующих излучений приблизительно в 1,8 раз.

Проникающая радиация может вызвать обратимые и необратимые изменения в материалах, элементах радиотехнической, электротехнической, оптической и другой аппаратуры.

Необратимые изменения в материалах вызываются нарушениями структуры кристаллической решетки вещества в результате прохождения различных физико-химических процессов, таких, как радиационный нагрев, окислительные химические реакции, деструкция молекул в полимерных материалах, газовыделение и образование пылеобразных продуктов (при этом могут произойти взрывы).

Обратимые изменения, как правило, являются следствием ионизации материалов и окружающей среды. Они проявляются в увеличении концентрации носителей электрических зарядов, что приводит к возрастанию утечки тока, снижению сопротивления в изоляционных полупроводниковых, проводящих материалах и газовых промежутках. Обратимые изменения возникают при мощностях доз до 1000 рад/с. Проводимость воздушных промежутков и диэлектрических материалов существенно увеличивается при мощностях доз 10000 рад/с и более.

Некоторые элементы (алюминий, марганец, натрий, бор, кадмий, индий, серебро и др.) под действием проникающей радиации становятся радиоактивными, т.е. образуют наведенную радиацию (вторичное излучение), а это оказывает воздействие на электрические параметры элементов и схем и затрудняет ремонт и эксплуатацию аппаратуры.

Так, в приборах радиационной разведки под действием наведенной активности в детекторных блоках могут выйти из строя наиболее чувствительные поддиапазоны измерений. При больших потоках быстрых нейтронов и дозах излучения утрачивают работоспособность комплектующие элементы систем радиоэлектроники и электроавтоматики. При дозах более 2000 рад стекла оптических приборов темнеют, окрашиваясь в фиолетово-бурый цвет, что снижает или полностью исключает возможность их использования для наблюдения. Дозы излучения в 2–3 рада приводят в негодность фотоматериалы, находящиеся в светонепроницаемой упаковке.

Радиоактивное загрязнение (заражение) местности, приземных слоев воздуха и различных объектов обусловлено выпадением радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва и образованием наведенной радиоактивности в грунте вследствие воздействия нейтронного потока.

При выпадении радиоактивной пыли на местности образуются зоны заражения, пребывание в которых может представлять опасность для жизни и здоровья людей. Протяженность зон заражения может составлять десятки и сотни километров.

Техника и различные объекты при расположении их в зонах заражения или при движении через зоны также подвергаются радиоактивному заражению.

Размеры зон радиоактивного загрязнения (заражения) зависят от мощности и вида взрыва, а также скорости ветра и могут достигать нескольких километров в ширину и нескольких десятков (сотен) километров в длину. Особенно сильное радиоактивное заражение создается при наземных и подземных взрывах как в районе взрыва, так и по пути движения радиоактивного облака.

Рис. 189. След радиоактивного облака наземного ядерного взрыва: А – зона умеренного загрязнения; Б – зона сильного загрязнения; В – зона опасного загрязнения; Г – зона чрезвычайноопасного загрязнения

По степени заражения и возможным последствиям внешнего облучения на зараженной местности принято выделять зоны умеренного (зона А), сильного (зона Б), опасного (зона В), чрезвычайного (зона Г) заражения (рис. 189) с дозой излучения на внешней границе Д и уровнем радиации Р.

В то же время опыт аварии на ЧАЭС и анализ других фактов радиоактивного заражения показывает, что эта общепринятая практика деления на зоны радиоактивного заражения при ядерном взрыве не получила полного подтверждения. Огромное влияние на след оказывают метеоусловия, которые могут с очень большой вероятностью меняться, и меняться значительно. По результатам мониторинга определяются три зоны:

• 1 зона – жесткого радиационного контроля (2–5 мр/ч);

• 2 зона – зона отселения (5–20 мр/ч);

• 3 зона – зона отчуждения (больше 20 мр/ч).

По степени внутреннего облучения незащищенного населения принято различать две зоны (рис. 190):

• Рис. 190. Условная граница зон загрязнения местности при авариях на АЭС в момент выброса радионуклидов: I – зона опасного загрязнения; II– зона чрезвычайного загрязнения; L – длина зоны загрязнения; Q – ширина зоны; R0= 3 км – трехкилометровая санитарно-защитная зона (СЗС) вокруг АЭС; S – площадь загрязнения: S = 0,8 · L · Q (км2)

  чрезвычайноопасного заражения (облучение в 250 бэр на границе зоны);

• опасного заражения (облучение 30 бэр на границе зоны).

Величина облучения в 30 бэр определена на щитовидной железе у детей как допустимая. Это связано с тем, что радиоактивное облако при взрыве ЯО содержит тысячи тонн измельченного грунта в виде минеральной пыли, которая оплавляется и оседает на местности; воздух загрязняется незначительно, поэтому главную опасность для людей представляет внешнее облучение (до 95% общей дозы). При авариях на РОО, в первую очередь на АС, значительная часть продуктов деления ядерного топлива находится в парообразном и аэрозольном состоянии, радиоактивное загрязнение определяется в первые часы и сутки после аварии внешним облучением от радиоактивных облаков и осадков, а внутреннее облучение людей происходит в результате вдыхания радионуклидов из облака. В последующем многие годы и десятилетия накопление дозы облучения будет обусловлено употреблением загрязненных продуктов питания и воды и наличием радионуклидов на местности.

Внутренние поражения происходят главным образом при попадании РВ с пищей (кормом). Всасывающиеся радиоактивные продукты распределяются в организме крайне неравномерно. Особенно много концентрируется их в щитовидной железе (в 1000–10000 раз больше, чем в других тканях) и печени (в 10–100 раз больше, чем в других органах). Соответственно эти органы подвергаются облучению очень большими дозами, приводящему либо к разрушению ткани, либо к развитию опухолей (щитовидная железа), либо к серьезному нарушению жизненных функций (печень и др. органы).

Радиоактивная пыль заражает почву и растения. В зависимости от размеров частиц на поверхности растений может задерживаться от 8 до 25% выпавшей на землю зараженной пыли. Возможно и частичное всасывание РВ внутрь растений. Лучевое поражение у растений проявляется в торможении роста и развития, снижения урожая и репродуктивного качества семян, клубней, корнеплодов. При больших дозах возможна остановка роста и усыхание, т.е. гибель растений.

Электромагнитный импульс (ЭМИ)– это кратковременные, значительные по напряженности электрические и магнитные поля, возникающие при взаимодействии гамма-излучения ядерного взрыва с окружающей средой.

 

Поражающее действие ЭМИобусловлено возникновением напряжений и токов в проводниках различной протяженности, расположенных в воздухе, земле, на вооружении, военной технике и других объектах.

Напряженность этих полей зависит от мощности, высоты взрыва, расстояния от центра взрыва и свойств окружающей среды.

ЭМИ оказывает поражающее действие на радиоэлектронные и электротехнические устройства. При воздействии ЭМИ в этих устройствах наводятся электрические токи, напряжения, которые могут вызвать пробой изоляции, повреждение трансформаторов, выход из строя полупроводниковых приборов, перегорание плавких вставок и других элементов радиотехнических устройств.

По проводным линиям связи и энергоснабжения наведенные напряжения могут вызвать повреждения различных устройств на значительных расстояниях от места ядерного взрыва, а также поражение личного состава, находящегося на безопасном удалении по отношению к другим поражающим факторам ядерного взрыва.

Поражающее действие ядерного взрыва характеризуется комбинированным действием на людей, технику и сооружения ударной волны, светового излучения, проникающей радиации и ЭМИ.

Комбинированное поражение людей характеризуется травмами и контузиями от воздействия ударной волны, ожогами от светового излучения и радиационными поражениями. По тяжести комбинированные поражения людей могут быть смертельными, крайне тяжелыми, тяжелыми, средней тяжести и легкими.

Территория, в пределах которой в результате действия поражающих факторов ЯО произошли поражения людей, животных, растений, а также разрушения зданий и сооружений, называется очагом ядерного поражения. Под воздействием светового излучения и ударной волны поражение происходит немедленно, а радиационные поражения зависят от величины поглощенной дозы.

Зона полных разрушений является результатом воздействия ударной волны с избыточным давлением во фронте 50 кПа (0,5 кгс/см²) и более. В этой зоне сохраняется лишь значительная часть убежищ. Зона сильных разрушений образуется при избыточном давлении во фронте ударной волны в пределах 50–30 кПа. В этой зоне полностью сохраняются убежища, а также большинство укрытий и подземных коммуникаций. Зона средних разрушений характеризуется избыточным давлением во фронте ударной волны 30–20 кПа и сохранением подземных сооружений и части каменных зданий. Зона слабых разрушений образуется при избыточном давлении во фронте ударной волны 20–10 кПа.