Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ГЛАВА2.DOC
Скачиваний:
170
Добавлен:
21.12.2018
Размер:
1.12 Mб
Скачать

2.1.3. Особенности развития ядерного взрыва и образования его поражающих факторов в воде и грунте

Физическая картина взрыва ядерного заряда в воде мало отли­чается от взрыва в воздухе, так как вода и воздух являются упру­гими (сжимаемыми) средами. Однако вследствие того, что вода по сравнению с воздухом обладает меньшей сжимаемостью и плот­ность ее в 800 раз превосходит плотность воздуха, имеют место и некоторые особенности развития ядерного взрыва в воде. При взрыве ядерного заряда в воде в зоне взрыва также возникает область высоких температур и давлений, что приводит к образова­нию быстро расширяющейся парогазовой области, так называе­мого газового пузыря. Вследствие быстрого расширения газового пузыря в воде формируется подводная ударная волна, которая ка­чественно похожа на воздушную ударную волну. Вследствие малой сжимаемости и большой плотности воды скорость движения фронта подводной ударной волны незначительно отличается от скорости звука в воде. Скорость же воды во фронте ударной вол­ны в 200—250 раз меньше скорости движения воздуха во фронте воздушной ударной волны с тем же избыточным давлением.

Давление во фронте подводной ударной волны с увеличением расстояния от центра взрыва уменьшается медленнее по сравне­нию с давлением во фронте воздушной ударной волны. Это объясняется тем, что ввиду малой сжимаемости воды температура ее повышается весьма незначительно. Иными словами, для удар­ных волн в воде рост энтропии будет небольшим и энергия, пере­шедшая в ударную волну, будет тратиться в основном не на на­гревание воды, а на механическую работу, связанную с вовлече­нием в движение массы жидкости, по которой проходит ударная волна. Поэтому во фронте ударной волны в воде имеет место более крутой спад давления, чем в воздухе. Давление во фронте подводной ударной волны сильно зависит от глубины взрыва. При взрыве на небольшой глубине оно существенно меньше, чем при глубоком взрыве. Это объясняется там, что при взрыве на неболь­шой глубине фронт волны, движущейся от газового пузыря, до­стигает поверхности воды через тысячные доли секунды после взрыва. В момент встречи подводной ударной волны с поверхно­стью воды возникает воздушная ударная волна и отраженная вол­на разрежения в воде. Отраженная волна разрежения снижает давление во фронте падающей подводной ударной волны и умень­шает время ее действия. При выходе ударной волны на границу раздела вода — воздух в эпицентре взрыва на поверхности воды появляется хорошо видимый светлый круг, вслед за которым об­разуется водяной купол. Это результат действия волны разреже­ния и движущейся за фронтом ударной волны массы воды. Затем через купол прорываются газы и пары воды и образуется полый грибообразный водяной столб, называемый взрывным султаном (рис. 2.3). Спустя некоторое время, подъем взрывного султана

прекращается и начинается его разрушение. Падение масс йоды приводит к образованию у основания взрывного султана вихрево­го кольца плотного радиоактивного тумана водяных брызг и ка­пель — так называемой базисной волны 2. При взрывах на малой глубине (менее 0,3) базисная волна не образует­ся, а взрывной султан теряет характерную для него грибовидную форму.

При подводном взрыве одновременно со взрывным султаном возникает серия гравитационных волн, высота которых может до­стигать десятков, а длина — сотен метров. Непосредственно вбли­зи взрывного султана первоначально появляется кольцевой водя­ной вал с постоянно обрушивающимся фронтом, который назы­вается бором. По мере удаления от эпицентра взрыва бор вырож­дается в гравитационную волну. Схема развития явлений, сопро­вождающих подводный взрыв, представлена на рис. 2.3.

Следовательно, при подводном ядерном взрыве образуются такие поражающие факторы, как воздушная, подводная и гравита­ционная ударные волны, взрывной султан и базисная волна.

При подводном ядерном взрыве также образуются проникаю­щая радиация и радиоактивное заряжение. Источниками прони­кающей радиации являются облако взрывного султана и базисная волна. Основным компонентом проникающей радиации подводно­го (взрыва является гамма-излучение. Нейтроны же практически полностью поглощаются водой. Облако взрывного султана излу­чает гамма-кванты в течение 10— 15 с. Воздействие излучения от базисной волны определяется временем нахождения объекта в ба­зисной волне и может составлять до нескольких десятков секунд. Источниками радиоактивного заражения при подводном ядерном взрыве являются продукты деления, которые выпадают в виде дождя и твердых аэрозольных частиц. Водные осадки выпадают из облака султана и базисной волны на сравнительно небольших расстояниях от эпицентра взрыва, а дальше по следу заражение возникает вследствие вьшадания аэрозольных частиц.

Световое излучение при подводном ядерном взрыве играет не­значительную роль и, как правило, при оценке поражающего действия взрыва не учитывается.

При взрывах ядерных зарядов в грунте различают взрывы с выбросом и без выброса грунта (камуфлетные взрывы).

Физическая картина ядерного взрыва в грунте отличается от картины взрыва в воздухе и воде тем, что физические свойства и характеристики грунта крайне разнообразны. Процессы расшире­ния продуктов взрыва и распространения ударных волн в грунте существенно отличаются от процессов, происходящих при взрыве зарядов в воздухе и воде. Основной причиной этого является по­ристость большинства грунтов, при сжатии которых сначала про­исходит их уплотнение, затем сжатие и разрушение самих частиц грунта. На это затрачивается значительная часть энергии взрыва. Характерной особенностью взрывного нагружения грунтов являет­ся их способность после снятия нагрузки не возвращаться в ис­ходное состояние, а сохранять приданную в результате взрыва форму. Это результат действия остаточных деформаций. При взрыве ядерного заряда в неограниченной среде грунта в зоне взрыва образуются газообразные продукты. Давление в зоне взры­ва достигает миллионов атмосфер, а температура — миллионов градусов. Сильно сжатые продукты взрыва производят резкий удар по прилегающим слоям грунта, сжимают их и создают в грунте ударную волну. В результате лучистого прогрева, а так­же сильного сжатия грунта ударной волной температура его по­вышается, часть грунта плавится и испаряется. Под влиянием вы­сокого давления газов вокруг центра взрыва образуется расширя­ющаяся сферическая полость. Увеличение объема полости вызы­вает уменьшение давления и температуры внутри нее. Расширение полости прекращается при равенстве давления в полости давле­нию вышележащего грунта. Образовавшийся объем сферической формы называют котловой полостью взрыва. Радиус котловой по­лости зависит от мощности взрыва и вида грунта. Для скальных пород он составляет около , а для мягких грунтов — (1,5 ... 2,0) .

Фронт ударной волны при удалении от центра взрыва рас­страивается и ударная волна превращается в продольную ударную волну с постепенным нарастанием давления до максимума. Про­дольная ударная волна является основным поражающим факто­рам подземного ядерного взрыва. В момент выхода продольной волны на поверхность земли в районе эпицентра взрыва происхо­дит откол поверхностных слоев грунта, которые поднимаются вверх в виде купола. Из котловой полости взрыва, при относи­тельно малой глубине, происходит прорыв и выброс в атмосферу газообразных продуктов взрыва. При этом в районе эпицентра взрыва образуется воронка выброса 5 (рис. 2.4). Часть поднятого взрывом грунта затем падает в воронку, уменьшая ее глубину до так называемой видимой глубины воронки. Остальной грунт пада­ет вне воронки в виде навала, который ввиду сильной радиоактив­ности и разрыхленности грунта может затруднить действие сухо­путных войск. Ширина зоны навала составляет 2—3 радиуса види­мой воровки, а максимальная высота гребня навала — 0,1 радиуса ее.

При подземном взрыве с выбросом грунта образуется воздуш­ная ударная волна, давление в которой уменьшается с увеличением глубины взрыва. При взрыве на глубине (3...4) и бо­лее воздушная ударная волна как поражающий фактор практи­ческого значения не имеет.

Важным поражающим фактором подземного, взрыва являются сейсмовзрывные волны, которые образуются в результате взаимодействия продольной волны с поверхностью земли и границами раздела пластов грунта.

При подземных взрывах с выбросом грунта происходит сильное радиоактивное заражение местности. При неглубоких взрывах (Н = (1 ... 2)q1/3,4) значительная часть радиоактивных веществ и огромное количество грунта выбрасывается на большую высоту. Грунт, смешиваясь с радиоактивными веществами, образует радио­активную пыль. В результате образуется значительное по площади и степени заражение местности. С увеличением глубины взрыва количество радиоактивных веществ, выбрасываемых в атмосферу, уменьшается. В связи с этим уменьшается и степень заражения местности. При камуфлетных взрывах выброса грунта и заражения местности в районе взрыва и на следе облака не происходит. При этих взрывах в эпицентре возможен только постепенный вы­ход в атмосферу радиоактивных газов (криптона, ксенона и др.) через трещины в грунте над центром взрыва. Выход этих га-зав мажет начаться сразу, а при большой глубине взрыва — через 10—20 ч после взрыва, и продолжаться несколько суток. При этом радиоактивные газы могут распространяться в приземном слое атмосферы на расстояние до нескольких сот километров от эпицентра взрыва.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]