Распределение энергии по поражающим факторам при взрыве ядерного заряда в плотных слоях атмосферы.

Поражающие факторы	Распределение энергии в %
	Реакция деления Д (атомный)	Реакция синтеза Д+С (термоядерный)
Воздушная ударная волна	35	8
Световое излучение	35	8
Проникающая радиация	5	70
Радиоактивный распад	6
Электромагнитный импульс	До 1	До 1
Тепло облака взрыва	19	14

Из таблицы видно, что в случае использования реакции синтеза доля энергии, приходящаяся на проникающую радиацию, увеличивается с 5 до 70%.

Поражающие факторы ядерного взрыва. Воздушная ударная волна.

Воздушная ударная волна – это область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью (340 м/с).

Источником возникновения воздушной ударной волны является высокое давление в области взрыва и температура, достигающая сотен тысяч градусов.

Вблизи от центра взрыва скорость распространения воздушной волны в несколько раз превышает скорость звука в воздухе. С увеличением расстояния от центра взрыва скорость распространения волны снижается, и она трансформируется в звуковую волну.

Наибольшее давление в сжатой области наблюдается на ее передней кромке, которая называется фронтом воздушной ударной волны, Рф.

Разность между нормальным атмосферным давлением (Ра) и давлением на передней кромке ударной волны (Рф) составляет величину избыточного давления (∆Рф). ∆Рф = Рф – Ра

Непосредственно за фронтом воздушной ударной волны образуются сильные потоки воздуха, скорость которых достигает нескольких сотен километров в час, то есть скоростной напор (∆Рск).

При встрече с преградой создается нагрузка скоростного напора или нагрузка торможения, которая усиливает разрушающее действие воздушной ударной волны.

Действие воздушной ударной волны на объекты носит довольно сложный характер и зависит от многих причин (углы падения, реакции объекта, расстояние от центра взрыва и др.).

На крупногабаритные объекты (здания, сооружения) основное поражающее действие оказывает избыточное давление ∆Рф. На объекты с малой площадью сечения (техника, оборудование) основное поражающее действие оказывает давление скоростного напора (∆Рск).

Для характеристики разрушений зданий, сооружений приняты четыре степени разрушения: полные, сильные, средние и слабые.

Их площадь от общей площади зоны разрушения составляют:

• Полных разрушений – 12% (сплошные завалы, тление завалов);

• Сильных разрушений – 10% (местные завалы, сплошные пожары);

• Средних разрушений – 18% (деревянные здания – сильные и полные разрушения, пожары);

• Слабых разрушений – 60% (трещины, разрушения перегородок, дверных и оконных переплетов, отдельные пожары).

Полные разрушения – когда разрушаются все основные элементы здания, в том числе и несущие конструкции. Подвальные помещения могут частично сохраниться.

Сильные разрушения – когда разрушаются несущие конструкции и перекрытия верхних этажей, деформируются перекрытия нижних этажей. Использование зданий невозможно, а восстановление нецелесообразно.

Средние разрушения – когда разрушаются крыши, внутренние перегородки и частично перекрытия верхних этажей. После расчистки часть помещений нижних этажей и подвалы могут быть использованы. Восстановление зданий возможно при проведении капитального ремонта.

Слабые разрушения – когда разрушаются оконные и дверные заполнения, кровля и легкие внутренние перегородки. Возможны трещины в стенах верхних этажей. Здание может эксплуатироваться после текущего ремонта.

Степень разрушения техники (оборудования)

Полные разрушения – объект не может быть восстановлен.

Сильные повреждения – повреждения, которые могут быть устранены капитальным ремонтом в заводских условиях.

Средние повреждения – повреждения, устраняемые силами ремонтных мастерских.

Слабые повреждения – это повреждения, существенно не влияющие на использование техники и устраняются текущим ремонтом.

При оценке воздействия воздушной ударной волны на людей и животных различают непосредственные и косвенные поражения.

Непосредственные поражения возникают в результате действия избыточного давления и скоростного напора, в результате чего человек может быть отброшен, травмирован.

Косвенные поражения могут быть нанесены в результате действия обломков зданий, камней, стекла и других предметов, летящих под воздействием скоростного напора.

Воздействие ударной волны на людей характеризуется легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми поражениями.

Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20-40 кПа. Они характеризуются временным нарушением слуха, легкими контузиями, вывихами, ушибами.

Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40-60 кПа. Они проявляются в контузиях головного мозга, повреждении органов слуха, кровотечении из носа и ушей, вывихах конечностей.

Тяжелые поражения возможны при избыточных давлениях от 60 до 100 кПа. Они характеризуются сильными контузиями всего организма, потерей сознания, переломами, возможны повреждения внутренних органов.

Крайне тяжелые поражения наступают при избыточном давлении свыше 100 кПа. У людей отмечаются травмы внутренних органов, внутреннее кровотечение, сотрясение мозга, сильные переломы. Эти повреждения часто приводят к летальному исходу.

Безопасным для человека, находящегося на открытой местности, является давление 10 кПа.

Защитой от воздушной ударной волны являются убежища. На открытой местности действие воздушной ударной волны снижается различными углублениями, препятствиями.

Световое излучение

Представляет собой поток лучистой энергии, включающий ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра.

Источником является светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры паров конструкционных материалов боеприпаса и воздуха, а при наземных взрывах и испарившегося грунта.

Размеры и формы светящейся области зависят от мощности и вида взрыва. При воздушном взрыве – это шар, при наземном – полусфера.

Характеристика светящейся области приведена в таблице 13.2.

Таблица 13.2.

Характеристика светящейся области ядерного взрыва

Мощность ядерного боеприпаса	Время свечения, с	Максимальный диаметр огненного шара, м
Сверхмалая	Около 0,2	50-200
Малая	1-2	200-500
Средняя	2-5	500-1000
Крупная	5-10	1000-2000
Сверхкрупная	20-40	2000-5000

Максимальная температура поверхности светящейся области не зависит от мощности взрыва и равна примерно 5700-7700 ˚С. Когда температура снижается до 1700 ˚С свечение прекращается.

Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом.

Световой импульс – это количество световой энергии, падающей за время излучения на единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения светового излучения.

Единица измерения светового импульса джоуль на квадратный метр (Дж/м²) или в калориях (внесистемная единица измерения) на 1 см² (кал/см²); 1 кал/см² = 4,18*10¹² Дж/м².

Значения световых импульсов и степени ожогов приведены в таблицах 13.2 и 13.4.

Результатом действия светового излучения может быть оплавление, обугливание, большие температурные напряжения в материалах, а также воспламенение и возгорание.

Поражение людей световым импульсом выражается в появлении ожогов открытых и защищенных одеждой участков тела, а также в поражении глаз:

Ожоги первой степени выражаются поверхностным поражением кожи – покраснением, припухлостью и болезненностью. Они не представляют опасности.

Ожоги второй степени характеризуются образованием пузырей, наполненных жидкостью. Требуется специальное лечение. При поражении до 50-60% поверхности тела обычно наступает выздоровление.

Ожоги третьей степени характеризуются омертвлением кожи и росткового слоя, а также появлением язв.

Ожоги четвертой степени сопровождаются омертвлением кожи и поражением более глубоких тканей (мышц, сухожилий и костей).

Поражение ожогами третьей и четвертой степени значительной части тела может привести к смертельному исходу.

Поражение глаз проявляется в ослеплении от 2 до 5 минут днем, до 30 и более минут ночью, если человек смотрел в сторону взрыва.

Защитой от светового излучения может служить любая непрозрачная преграда.

Таблица 13.3

Значения светового импульса при различных видах взрывов

Мощность взрыва, мт	Вид взрыва	Световой импульс, U, кДж/м2
		100	150	200	250	500	750		800	1250	1750		2000	3000	4000
Радиусы зон поражения, км
0,1 0,2 0,5 1 5 10	В Н В Н В Н В Н В Н В Н		10,0 7.5 11,9 7,0 19,0 10,0 25,5 15,0 42,0 30,0 59,0 39,0	9.0 6,5 11,0 6,2 17,3 9,3 22,4 13,2 40,0 28,5 56,0 36,0	7,0 5,2 10,4 5,8 16,0 9,7 21,3 11,8 38,0 27,0 52,0 33,0	6,3 4,6 10,0 5,5 14,8 9,2 20,0 10,9 35,0 24,0 50,0 30,0	3,3 2,1 6,7 4,7 11,5 7,2 13,3 8,0 27,0 16,0 31,5 20,5	2,3 1,6 5,2 3,9 9,5 5,7 11,1 6,4 22,0 12,5 27,0 16,3		2,1 1,5 5,0 3,8 9,1 5,5 10,6 6,2 21,4 12,0 26,3 15,7	1,4 1,2 4,0 3,2 7,0 4,5 8,0 5,0 17,0 9,4 23,0 13,0	1,1 0,9 3,2 2,1 5,6 3,8 6,9 4,4 14,8 8,3 19,5 10,5		1,0 0,8 2,9 1,9 5,2 3,6 6,6 4,2 13,8 7,7 18,2 9,8	0,7 0,6 2,1 1,4 3,8 2,9 5,5 3,8 12,0 7,0 14,8 8,3	0,5 0,4 1,7 1,2 2,9 2,5 4,6 3,5 10,0 6,0 11,6 7,0
Характер пожаров		Отдельные							Сплошные				Горение и тление в завалах

В -воздушный взрыв

Н - наземный взрыв

Таблица 13.4.

Степени ожогов световым излучением

Степень Ожоговой травмы	У человека		У животного
	кДж/м2	Кал/см2	кДж/м2	Кал/см2
Первая	80-160	2-4	80-250	2-6
Вторая	160-400	4-10	250-500	6-12
Третья	400-600	10-15	500-800	12-20
Четвертая	> 600	> 15	> 800	> 20

Проникающая радиация

Представляет собой гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва.

Время действия проникающей радиации составляет 15-20 секунд. Поражающее действие проникающей радиации на материалы характеризуется поглощенной дозой, мощностью дозы и потоком нейтронов.

Радиус поражающего действия проникающей радиации при взрывах в атмосфере меньше, чем радиусы поражения от светового излучения и воздушной ударной волны.

Однако на больших высотах, в стратосфере и космосе – это основной фактор поражения.

Проникающая радиация может вызывать обратимые и необратимые изменения в материалах, элементах радиотехнической, оптической и другой аппаратуры за счет нарушения кристаллической решетки вещества, а также в результате различных физико-химических процессов под воздействием ионизирующих излучений.

Поражающее действие на людей характеризуется дозой излучения.

Степень тяжести лучевого поражения зависит от поглощенной дозы, а также от индивидуальных особенностей организма и его состояния в момент облучения.

Доза облучения в 1 Зв (100 бэр) не приводит в большинстве случаев к серьезному поражению человеческого организма, а 5 Зв (500 бэр) – вызывает очень тяжелую форму лучевой болезни.

Действие поражающих факторов в зависимости от мощности боеприпаса показано в таблице 13.5.

Таблица 13.5

Действие поражающих факторов в зависимости от мощности боеприпаса

№ п/п	Поражающие факторы	Расстояние, км, при мощности взрыва
		10 кт	100 кт	500 кт	1000 кт	10000 кт
1	Избыточное давление 35 кПа (разрушение большинства наземных сооружений)	1,25	2,3	3,9	4,8	10,5
2	Избыточное давление 50 кПа (полное разрушение сооружений)	0,9	1,9	3,2	4,0	8,5
3	Световой импульс 500 кДж/м2	1,0	2,1	7,2	8,0	20,5
4	Доза облучения 1 Зв (100 бэр)	1,6	2,1	2,5	3,0	4,2
5	Доза облучения 5 Зв (500 бэр)	1,3	1,8	2,0	2,4	3,4

Из таблицы видно, что для мощности боеприпаса до 100 кт радиусы поражения воздушной ударной волны и проникающей радиации примерно равны, а для боеприпасов мощностью более 100 кт зона действия воздушной ударной волны значительно перекрывает зону действия проникающей радиации в опасных дозах.

Из этого можно сделать вывод, что при взрывах средних и больших мощностей не требуется специальная защита от проникающей радиации, так как защитные сооружения, предназначенные для укрытия от ударной волны, в полной мере защищают и от проникающей радиации.

Для взрывов сверхмалых и малых мощностей, а также для нейтронных боеприпасов, где зоны поражения проникающей радиацией значительно выше, необходимо предусматривать защиту от проникающей радиации.

Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие гамма-излучение и поток нейтронов.

Поток γ-квантов лучше ослабляется материалами, имеющими высокие плотности электронов, которым γ-кванты передают свою энергию (свинец, сталь и т.д.).

Ослабление нейтронов происходит за счет поглощения их ядрами атомов, поэтому поток нейтронов сильнее ослабляется легкими элементами (водород из состава воды, полиэтилен и др.).

Толщину материала, которая ослабляет дозу гамма-излучения или поток нейтронов в два раза, называют слоем половинного ослабления (они приведены в таблице 13.6).

Защитные свойства зданий, сооружений, убежищ и т.д. характеризуются коэффициентом ослабления – величиной, показывающей, во сколько раз доза облучения внутри здания, убежища и т.п. меньше, чем на открытой местности.

Таблица 13.6.