2.5.1. Гамма-излучение ядерного взрыва

Гамма-излучение испускается из зоны ядерного взрыва в те­чение нескольких секунд с момента ядерной реакции. Основными источниками -излучения при ядерном взрыве являются;

— реакция деления ядер вещества заряда, сопровождаемая испусканием мгновенного -излучения;

— осколочное -излучение, порождаемое ридиоактивным распадом осколков деления;

— реакция, захвата нейтронов ядрами атомов среды, приводя­щая к образованию захватного -излучения.

Мгновенное -излучение сильно ослабляется конструкцией боеприпасов и доля его в общей дозе (D_) мала. Гамма-излуче­ние осколков деления наиболее интенсивно после разлета обо­лочки боеприпаса. Энергетический спектр его E_= 0,002—2,9 МэВ. Среднее значение его энергетического спектра (Ecp) за все время действия равно 2 МэВ. Время же действия осколочного -излучения на наземные объекты ( с учетом подъема радиоактивного об­лика взрыва) составляет 15—25 с.

При образовании захватного -излучения основную роль иг­рает реакция захвата нейтронов, испускаемых из зоны реакции, ядрами aтoмoв азота воздуха. Большая часть нейтронов захва­тывается в объеме сферы радиусом 300—400 м.

Распространение -излучения ядерного взрыва в воздухе ха­рактеризуется постепенным уменьшением с расстоянием мощ­ности дозы и дозы излучения. Это происходит, во-первых, потому, что с увеличением расстояния от центра взрыва увеличивает­ся площадь поверхности сферы, через которую проходит общий поток -квантов. Следовательно, уменьшается количество энер­гии излучения, падающего на 1 см² поверхности сферы. Во-вто­рых, на пути распространения -излучение ослабляется воздухом: одни -кванты поглощаются атомами воздуха, другие, вза­имодействуя с атомами, теряют некоторую долю энергии и изме­няют направление своего движения — рассеиваются.

Наиболее характерными процессами взаимодействия -излу­чения с веществом являются:

- фотоэлектрическое поглощение, при этом вся энергия -кванта идет на вырывание электрона, -квант поглощается. Че­рез некоторое время оболочка дополняется электроном;

- рассеяние -квантов сопровождается вырыванием элект­ронов из оболочки и изменением направления движения -квантов, причем на отрыв электрона и сообщение ему дополнительной скорости затрачивается определенная часть их энергии. Выбив электрон, -квант теряет часть энергии и меняет направление своего движения. Процесс рассеяния повторяется до полной по­терн энергии -квантом. Рассеяние надо учитывать при организа­ции защиты;

- образование злектронно-позитронных пар, происходит в ре­зультате аннигиляции -квантов в поле атомного ядра. При этом энергия кванта должна быть Е_ > 1,02 МэВ (что соответствует массе покоя электрона и позитрона). В процессе аннигиляции -кванта образуются электрон и позитрон. Электроны, возникшие при этом, обладают высокой энергией и способностью ионизировать среду. В результате взаимодействия -квантов со средой и пpоиcходит ее ионизация.

Доза -излучения при воздушном и наземном ядерных взрывах на равных расстояниях от центра взрыва практически одина-

Расстояние от центра взрыва, м

Рис. 2.17. Зависимость дозы -излучения oт расстояния до центра взрыва.

кова, Доза -излучений существенно зависит от плотности воздуха. Поэтому при взрыве летом доза -излучения будет больше, чем зимой на одном и том же расстоянии от центра взрыва. Из­менение дозы -излучения три взрывах различной мощности ле­тим а зависимости от расстояния до центра взрыва показано на рис. 2.17. При определении дозы -излучения зимой или в горах, дозу -излучения, найденную по верхнему графику для лета, не­обходимо умножить на коэффициент, значение которого опреде­ляется по нижнему графику. На распространение -излучения сильное влиянии: оказывает зона разрежения ударной волны, которая практически не ослабляет -излучения. Зона разрежения по времени велика (от нескольких секунд до десятков секунд).

На рис. 2.18 видно, что при взрыве -излучение распространяет­ся в неодинаковой воздушной среде: в зоне разрежения и зоне сжатия ударной волны, а также в обычной невозмущенной атмо­сфере. Так как плотность воздуха в зоне разрежения ударной волны мала, то осколочное -излучение в этой зоне практически не наблюдается. С увеличением мощности взрыва растет и время cyществования зоны разрежения ударной волны. Это обусловли­вает увеличение как вклада осколочного -излучения в общую дозу проникающей радиации, так и времени накопления полной дозы. Интенсивность -излучения характеризуется величиной энергии, переносимой потоком -квантов. Поток — это количество -квантов, проходящих через 1 см² поверхности, перпендикуляр­ной направлению их движения, в единицу времени. Уменьшение интенсивности потока -квантов изменяется по закону (для коллимированного пучка): , где I_0— интенсивность потока -квантов, подающих на облучаемую поверхность (МэВ/см²с); I_R-интенсивнocть потока -квантов после прохождения слоя вещества толщиной R; =1/ — длина средних свободных пробегов -квантов в веществе; — коэффициент поглощения  -квантов в веществе.

Дозы -излучения при воздушных и наземных взрывах на равных расстояниях от центра взрыва практически одинаковы (влияют зона разрежения и запыленность воздуха).

Приближенно суммарная доза (в рентгенах) осколочного и за­хватного -излучения может быть рассчитана но формуле

Время накопления полной дозы -излучения зависит от мощнос­ти взрыва и расстояния от центра взрыва. Доза захватного излучения набирается мгновенно, а накопление дозы осколочного полу­чения зависит от времени и определяется по формуле

где t — время после взрыва, с. Время накопления полной дозы -излучения составляет около 6 ... 10 с (и зависимости от калибра заряда).