1. Ядерное оружие и характеристика очагов его поражения

В мире накоплено очень много ядерного оружия, расширяется спи- сок стран, обладающих этим оружием, не исключается возможность того, что им завладеют террористические группировки. Все эти обстоятельства обусловливают необходимость изучения способов защиты от этого вида оружия.

Основными элементами ядерного боеприпаса являются (рис. 1_М-1):

 источник нейтронов – 1;

_{ ядерные заряды – 2;}

_{ заряды обычного взрывчатого вещества – З;}

_{ отражатели нейтронов – 4;}

_{ электродетонаторы – 5;}

_{ взрыватель – 6.}

Рис. I_М-I. Принципиальная схема ядерного боеприпаса

Принцип его действия заключается в том, что от взрывателя ударно-

го, контактного, дистанционного или другого действия подаётся электри-

ческий ток на электродетонаторы, которые инициируют обычное взрывча-

тое вещество. Взрыв соединяет ядерные заряды, масса которых становится критической. Одновременно источник нейтронов излучает нейтроны. Они инициируют цепную реакцию с выделением огромной энергии, эквива- лентной взрыву кило-, мегатонн обычного взрывчатого вещества.

Ядерное оружие обладает следующими поражающими факторами:

 ударной волной;

 световым излучением;

 проникающей радиацией;

 радиоактивным заражением местности;

_{ электромагнитным импульсом.}

З7

Энергия взрыва на эти поражающие факторы распределяется соот-

ветственно: 50, 30, 5, 10, 5 %

другие виды взрывов характеризуются ударной волной и тепловым излучением.

Воздушная ударная волна представляет собой область сжатого воз-

духа, распространяющегося со сверхзвуковой скоростью. Источником её образования является высокое давление, возникающие в центре взрыва

(млрд Па).

Кривая изменения давления при прохождении ударной волны имеет вид (рис. 2_М-1).

Рис. 2_М-1. Изменение давления при прохождении ударной волны в функции времени

Поражающее действие ударной волны составляет избыточное давле- ние во фронте волны (Ар_ф), скоростной напор р_ск и время действия избы- точного давления. Продолжительность фазы сжатия в зависимости от мощности взрыва составляет 0,5 – 5 с.

Избыточное давление обладает ударным действием, скоростной на- пор – метательным, время действия избыточного давления – увеличением разрушений.

Протекание ударной волны представляется следующим образом. При встрече ударной волной преграды она оказывает на нее ударное воздейст- вие, затем происходит мгновенное обтекание волной элементов объекта и

их разупрочнение. После протекания фазы сжатия следует фаза разреже- ния, которая способствует разрушению объекта. Фаза разрежения создаёт ветер ураганной силы, который следует за ударной волной. Разрушающее

действие его характеризуется скоростным напором, причём

ф

^р_ск ^{ 2,5р2 /} _^р_ф ^{ ? р}_{0 } ,

где р₀ – атмосферное давление(101,3 кПа); р_ф – избыточное давление во фронте ударной волны (кПа).

Следовательно, при протекании ударной волны будет наблюдаться разрушение объектов и разметание их элементов ветром ураганной силы, который кроме того подхватывает всё, что попадается на пути: обломки деревьев, столбов, транспортные средства и т. д.

В очаге поражения ударной волной возникают четыре зоны разрушения:

 полные – при Лр_ф > 50 кНа, разрушаются все основные элементы зданий, сооружений;

 сильные – Лр_ф = 30 – 50 кНа, разрушаются несущие конструкции, перекрытия верхних этажей, перекрытия нижних этажей деформируются, часть стен разрушается. Восстановление таких зданий нецелесообразно.

 средние – Лр_ф = 20 – 30 кНа, разрушаются встроенные элементы внутренних перегородок, окна, двери, кровля, появляются трещины в сте- нах не только верхних этажей, происходит обрушение отдельных участков этажей. Эти здания нуждаются в капитальном ремонте.

 слабые – Лр_ф = 10 – 20 кНа, разрушаются окна и двери, лёгкие перегородки, частично кровля, появляются трещины в стенах верхних эта- жей. Здания подлежат текущему ремонту.

Таким образом, в эпицентре взрыва будет наблюдаться голая с оп- лавленной землёй местность, почти неузнаваемая. Но мере удаления от эпицентра появятся остатки фундамента зданий, затем остатки нижних этажей и т.д. до неразрушенных зданий с выбитыми стёклами, оконными переплётами, дверьми и т.п.

Норажение людей различной степени возникает при следующих дав-

лениях во фронте ударной волны:

^{ легкое – Лр}_ф ^{= 20 – 40 кНа – звон в ушах, головокружение, голов-}

ная боль;

^{ среднее – Лр}_ф ^{= 40 – б0кНа – вывихи конечностей, контузия голо-}

вы, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей;

 тяжёлое – Лр_ф = б0 – 100 кНа – сильная контузия всего организма,

потеря сознания, возможно повреждение внутренних органов и т.д.;

 - крайне тяжёлое – Лр_ф > 100 кНа – разрывы внутренних органов, переломы костей, внутреннее кровотечение и другие повреждения, приво- дящие, как правило, к смерти.

давление во фронте ударной волны, при котором здания, сооруже- ния получают разрушения различной степени, и давление, при котором че- ловек получает поражения различной степени, говорят о том, что человек может спастись даже тогда, когда от здания остаются лишь обломки. Нрактические рекомендации по действиям при взрыве ядерного боеприпа-

са будут даны после того, как будут изучены воздействия всех поражаю-

щих факторов.

Световое излучение – поток ультрафиолетовых, инфракрасных и видимых лучей. Его источником являются раскалённые продукты взрыва

до температуры 8 – 10 тыс. С. Продолжительность действия в зависимо-

сти от мощности взрыва составляет 3 – 10 с.

Основным поражающим действием светового излучения является световой импульс – количество световой энергии, падающей на 1 м² по- верхности перпендикулярно направлению световых лучей за время свече- ния (дж/м²). Очаг поражения световым импульсом характеризуется зонами:

 горения и тления в завалах (П_с > 600 кдж/м²);

 сплошных пожаров (П_с = 400 – 600 кдж/м²) – на рассматриваемой территории горят до 90 % объектов;

^{ отдельных пожаров(П}_с ^{= 100 – 400 кдж/м2) – горят до 25 % объектов.}

Воздействие светового импульса на людей характеризуется ожогами:

1-й степени (П_с > 80 – 160 кдж/м²) – покраснение, припухлость кожи;

2-й степени (П_с > 160 – 400 кдж/м²) – образование пузырей;

^{3-й степени (П}_с ^{> 400 – 600 кдж/м2) – омертвление кожи с частич-}

_{ным поражением росткового слоя;}

^{4-й степени (П}_с ^{> 600 кдж/м2) – обугливание.}

Ожоги глазного дна, приводящие к ослеплению, возможны только

при взгляде на взрыв. При взрыве в сумерках, ночью возможно ослепление

до нескольких десятков минут.

Представленная картина разрушений от ударной волны дополняется тлением и горением в завалах, которые перерастают в сплошные пожары, а

по мере удаления от эпицентра взрыва – в отдельные пожары.

Сравнение световых импульсов различных зон пожаров с импульса-

ми, выдерживаемыми телом человека, показывает, что человек весьма чув- ствителен к ним. Понятно, что вещества, из которых состоит живая ткань, имеют низкую термическую стойкость. В то же время любая преграда, да-

же дощатый забор, может послужить защитой от светового излучения.

Проникающая радиация – это поток гамма-лучей и нейтронов. Она так же, как и радиоактивное заражение местности не воспринимается на- шими органами чувств. Её источником является ядерная реакция деления. Продолжительность проникающей радиации составляет 10 – 15 с.

Проникающая радиация ионизирует молекулы живых клеток, нару-

шая обмен веществ, их жизнедеятельность, вызывая лучевую болезнь.

Поражающее действие проникающей радиации характеризуется ве- личиной дозы – количеством энергии, поглощённой единицей массы (объёма) облучаемой среды.

Чаще всего различают следующие дозы (D):

– экспозиционную, имеющуюся в окружающей среде, как потенци-

альный источник излучения, воздействующий на организм человека.

В системе СИ она измеряется в кулонах на килограмм (Кл/кг), в не-

_{системных единицах (НЕ) – в рентгенах (это такое количество гамма-}

излучений, которое при температуре 0 °С и давлении 760 мм рт. ст. в 1 см^З

сухого воздуха образует 2,08 млрд. пар ионов)

1P  2,58 10 ^{ 4} Кл / кг ;

– поглощённую – это энергия, поглощенная единицей массы тела человека. В системе СИ она измеряется в греях (Гр) – дозе, при которой

1 кг вещества поглощает 1 дж энергии, в НЕ – в радах (доза, при которой

1 г вещества поглощает 100 эрг энергии)

100 рад = 1 Гр (Дж/кг)

1 P = 0,9Э рад

– эквивалентную – это энергия, поглощённая единицей массы чело-

века от разных видов излучения, каждый из которых характеризуется сво-

им коэффициентом. для гамма-, бета-излучения этот коэффициент равен 1, для нейтронного потока с энергией до 20 кэВ он равняется З, а для ней- тронного потока с энергией до 0,1 – 10 МэВ = 10.

В системе СИ доза измеряется в зивертах (Зв), в НЕ – в бэрах

100 бɷр = 1 Ɂв

Максимальные дозы, не вызывающие лучевую болезнь, составляют:

50 – 80 Р – за 4 суток (разовая доза);

100 Р – за 10 – З0 суток;

200 Р – за З месяца (квартал); З00 Р – за год.

для мирного времени установлены следующие дозы:

– для жителей категории А (работающие с радиоактивными источ-

никами) разовая – 25 бэр, за год – до 5 бэр;

– для жителей категории Б (которые могут подвергаться облучению)

и категории В (остальное население) соответственно 10 и 0,5 бэр.

При однократном (до 4 суток) облучении возникают лучевые болезни:

1-й степени (лёгкая) – при 0 = 100 – 200 Р – скрытый период 2 – З недели, после чего недомогание, слабость, чувство тяжести, потливость, температура;

2-й степени (средняя) – при 0 = 200 – З00 Р – скрытый период – око-

ло недели, после чего тяжелое недомогание, расстройство нервной систе-

мы, головная боль, головокружение, рвота, понос, температура;

З-й степени (тяжёлая) – при 0 = 400 – 600 Р – скрытый период не-

сколько часов, после чего тяжёлое общее состояние, сильные головные бо-

ли, рвота, понос с кровью, иногда потеря сознания, резкое возбуждение,

кровоизлияние в слизистые оболочки и кожу;

4-й степени (крайне тяжёлая) – при 0 > 600 Р – смертельный исход.

_{Все лучевые болезни характеризуются снижением лейкоцитов в крови.}

Радиоактивное заражение местности возникает при наземном взрыве ядерного боеприпаса. При этом взрыве (светящаяся область касается земли) возникает локальная очень мощная конвекция, которая поднимает вверх в ядерный гриб частицы грунта. Эти частицы с наведенной радиацией,

а также продукты взрыва формируют радиоактивное облако, которое сно-

сится ветром. По его следу происходит выпадение радиоактивных ве-

^{ществ. Радиоактивное заражение местности разделяется на зоны (рис. З}_М-1^).

^Р_х

^{Рис. Э}_М-]^{. Схема радиоактивного заражения местности в районе взрыва}

и по следу движения облака

Границы этих зон характеризуются следующими параметрами:

^{– зона А умеренного заражения – Р}_А^{= 8 Р/ч, 0}_∞а ^{= 40 Р;}

^{– зона Б сильного заражения – Р}_Б ^{= 80 Р/ч, 0}_∞б ^{= 400 Р;}

^{– зона В опасного заражения – Р}_В^{= 240 Р/ч, 0}_∞в ^{= 1200 Р;}

^{– зона Г чрезвычайно опасного заражения – Р}_Г ^{= 800 Р/ч, 0}_∞г ^{= 4000 Р.}

Серединные значения уровней (доз) определяются по среднему гео-

_{метрическому значению, например}

^Р _х ^

^Р _А ^{ Р} _Б

, Р/ч

При других видах ядерного взрыва радиоактивное заражение местно- сти практически не возникает. Оно имеет место при подземном ядерном взрыве непосредственно в эпицентре и отличается очень высоким уровнем.

для характеристики уровня загрязнённости территорий, объектов радионуклидами используется плотность активности их распада.

_{В системе СИ она измеряется в беккерелях на квадратный метр}

_(Бк/м²_{), в НЕ – кюри на квадратный километр (Ки/км}²₎

_{1 Ки/км}² _{= З7 кБк/м}² _{= 7 мкР/ч}

Электромагнитный импульс вызывает необратимые изменения в элементах радиоэлектронной аппаратуры, сбои в системе электроснабже- ния связи.

Соотношение радиусов поражающего действия и зон радиоактивного заражения местности для наземного взрыва ядерного боеприпаса мощно- стью 500 кт имеет вид (рис. 4_М-1).

Рис. 4_М-1. Радиусы поражения и границы зон радиоактивного заражения при наземном взрыве ядерного боеприпаса мощностью 500 кт

При взрыве ядерного боеприпаса возникают вторичные поражающие факторы: пожары, взрывы, заражение местности сильнодействующими ядовитыми веществами, затопление местности.

Сопоставляя радиусы поражающего действия различных факторов,

можно сделать вывод о том, что, находясь в зоне потенциального выжива-

ния, сохранение жизни при правильных действиях возможно. Заметим, что для ядерного боеприпаса мощностью 500 кт эта зона начинается примерно

с 2,5 км. Разумеется, эта мощность очень велика. для того чтобы перебить

железнодорожный рельс, требуется менее 1 кг тротила, для разрушения крупного здания – несколько сот килограммов. Таким образом, при взрыве ядерного боеприпаса, в первую очередь, необходимо защититься от свето- вого излучения, во вторую – пропустить ударную волну. для этого следует выбрать место, не грозящее поражением световым импульсом, а также об- ломками разрушающихся зданий, сооружений, летящими предметами. По- сле прохождения ударной волны необходимо принять решение о защите, если произойдет радиоактивное заражение местности.

Нейтронное оружие характеризуется тем, что проникающая радиа-

ция составляет З0 % энергии взрыва, ударная волна – 40 %, световой им-

пульс – 25 %. Радиус поражения проникающей радиацией во много раз больше радиуса поражения ударной волной. При использовании этого ору- жия здания, сооружения и другие объекты сохраняются, а всё живое в пределах радиуса поражения уничтожается.

4З

Возможные последствия широкомасштабной ядерной войны весьма катастрофичны. В соответствии с наиболее вероятным сценарием этой войны в течение нескольких дней в северном полушарии будет взорвано около 45 % имеющихся ядерных боеприпасов общей мощностью около

5000 Мт, что приведёт к следующим последствиям, с которыми согласно большинство учёных мира:

1. В первые дни погибнет 1 млрд 150 млн человек, столько же будет тяжелораненых, из них умрёт не менее 70 % и с учётом радиоактивного за- ражения потери составят 30 – 50 % от населения планеты.

2. Наступит «ядерная ночь» за счёт поднятого в атмосферу дыма и пыли. Поступление солнечной энергии буде блокировано на 90 % в тече- ние 4,5 – 8 месяцев в северном полушарии и на 4 месяца – в южном. В ито-

ге погибнут растения как на земле, так и в океане, затем погибнут живот-

ные, для человечества наступит голод.

3. Наступит «ядерная зима». Температура понизится в северном по-

лушарии на 30 – 43 С, в южном на 15 – 20 С, и продлится это в течение года или десяти месяцев соответственно. Это другое обстоятельство воз- никновения голода.

4. В результате изменения климата в различных районах мира воз-

растёт количество стихийных бедствий: бури, ураганы, гидрологические изменения.

_{5. Возникнут пожары. Выгорят леса (источник кислорода) на площа-}

ди не менее 1 млн км². Пожары в городах вызовут выделение токсичных газов, от которых будут гибнуть люди. Изменится газовый состав атмо-

сферы с непредсказуемыми последствиями.

6. Озоновый слой уменьшится на 17 – 70 %. для его восстановления потребуется не менее 10 лет. В течение этого времени ультрафиолетовое

излучение Солнца на Землю будет в 100 раз интенсивнее, чем в настоящее время, что губительно для всего живого.

7. Ожидаются тяжёлые генетические последствия, массовая гибель

людей и животных, вырождение человека. В результате голода, развала медицинского обеспечения возникнут эпидемии с непредсказуемыми по- следствиями.