Ядерное оружие

Чрезвычайные ситуации военного времени

Наша страна последовательно и настойчиво проводит миролю­бивую политику, направленную на предотвращение войны, на раз­витие равноправного и взаимовыгодного сотрудничества между го­сударствами.

Вместе с тем следует учитывать, что быстрые и глубокие изме­нения в развитии военной техники на основе последних достижений науки делают весьма трудным контроль за ограничением новейших средств вооруженной борьбы, радиус действия которых практически неограничен. Это представляет потенциальную угрозу безопасности России, особенно принимая во внимание рост международного тер­роризма. Поэтому рассмотрение ситуаций, которые могут сложить­ся в ходе вооруженной борьбы, представляет практический интерес с целью предотвращения и смягчения их последствий для отдельного человека, трудовых коллективов, объектов экономики, отдельной территории и государства в целом.

Наиболее опасная ситуация может сложиться при применении оружия массового поражения (ОМП), к которому можно отнести ядерное, химическое и бактериологическое (биологическое) оружие, а также оружие, основанное на новых принципах поражения (радио­логическое, лучевое, инфразвуковое и др.).

Кроме того, обычные виды оружия при использовании в них ка­чественно новых элементов также могут приобрести свойства ору­жия массового поражения.

Ядерное оружие— это совокупность ядерных боепри­пасов, средств их доставки к цели и средств управления, являющаяся оружием массового поражения (ОМП).

Ядерные боеприпасы могут выполняться в виде боеголовок для ракет, авиабомб, артиллерийских снарядов, мин, торпед и т.д. Их действие основано на использовании внутриядерной энергии, выде­ляющейся при цепных реакциях деления некоторых изотопов урана и плутония или при термоядерных реакциях синтеза легких ядер изо­топов водорода (дейтерия и трития) в более тяжелые, например, ядра изотопов гелия.

В зависимости от типа боеприпасов пользуются такими поня­тиями, как:

атомное оружие — устройства, в которых используются цепные реакции деления;

термоядерное оружие — заряды с использованием синтеза при слиянии легких ядер;

нейтронное оружие — термоядерные боеприпасы малой мощ­ности, у которых нейтронная составляющая оказывает основное по­ражающее действие на личный состав.

Поражающее действие ядерных боеприпасов зависит от мощнос­ти и вида взрыва, расстояния от центра взрыва, среды, в которой происходит взрыв, а также от времени года, погоды, высоты над уровнем моря и т.п.

Мощность ядерных боеприпасов измеряется тротиловым эквива­лентом — массой тротила, энергия взрыва которого эквивалентна энергии взрыва данного ядерного боеприпаса. Тротиловый эквива­лент выражается в тоннах, килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт).

По мощности боеприпасы делятся на сверхмалые (до 1 кт), малые (1—10 кт); средние (10—100 кт); крупные (100—1000 кт) и сверхкрупные (свыше 1 Мт).

По виду ядерные взрывы делятся на высотные (свыше 10 км); воздушные (при которых светящаяся область не касается поверхнос­ти земли), наземные (наводные) и подземные (подводные).

Вид взрыва определяется задачами применения ядерного ору­жия, свойствами объектов поражения и их защищенностью.

При ядерном взрыве в атмосфере возникают следующие пора­жающие факторы: воздушная ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, электромагнитный импульс и радиоактив­ное заражение местности — только при наземном взрыве.

Распределение общей энергии взрыва зависит от типа боеприпа­са и вида взрыва. При взрыве в атмосфере до 50% энергии расхо­дуется на образование воздушной ударной волны, 35% — на свето­вое излучение, 5% — на проникающую радиацию и 1%—на электромагнитный импульс. Еще около 10% энергии выделяется не в момент взрыва, а в течение длительного времени при распаде про­дуктов деления взрыва. При наземном взрыве осколки деления ядер выпадают на землю, где и происходит их распад. Так происходит радиоактивное заражение местности.

Воздушная ударная волна— это область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью.

Источниками возникновения ударной волны являются высокое давление в области взрыва (миллиарды атмосфер) и температура, достигающая миллионов градусов.

Раскаленные газы, стремясь расшириться, сильно сжимают и на­гревают окружающие слои воздуха, в результате чего от центра взрыва распространяется волна сжатия, т.е. ударная волна. Вблизи центра скорость распространения воздушной ударной волны в не­сколько раз превышает скорость звука в воздухе. С увеличением рас­стояния от центра взрыва скорость снижается, и ударная волна трансформируется в звуковую.

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

Разность между нормальным атмосферным давлением (Р_о) и дав­лением на передней кромке ударной волны (Р_ф) составляет величину избыточного давления (Р_и).

Непосредственно за фронтом ударной волны образуются силь­ные потоки воздуха, скорость которых достигает нескольких сотен километров в час (даже на расстоянии 10 км от места взрыва боеприпаса мощностью 1 Мт скорость движения воздуха превышает 110 км/ч).

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

Для характеристики разрушений зданий, сооружений приняты че­тыре степени разрушения:

1) полные разрушения — уничтожаются все основные элементы здания, в том числе и несущие конструкции. Подвальные помещения могут частично сохраняться;

2) сильные разрушения — уничтожаются несущие конструкции и перекрытия верхних этажей, деформируются перекрытия нижних этажей. Использование зданий невозможно, а восстановление неце­лесообразно;

3) средние разрушения — 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;

4) слабые разрушения — разрушаются оконные и дверные за­полнения, кровля и легкие перегородки. Возможны трещины в сте­нах верхних этажей. Здание может эксплуатироваться после текуще­го ремонта.

Разрушения техники (оборудования) также подразделяются на вышеуказанные степени.

При оценке воздействия воздушной ударной волны на людей и животных различают:

непосредственные поражения — возникают в результате действия избыточного давления и скоростного напора, приводящих к трав­мам;

косвенные поражения могут быть нанесены обломками зданий, камнями, осколками 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 избыточном давлении — выше 100 кПа. У людей отмечаются травмы внутренних органов, внутреннее кровотечение, сотрясение мозга, сильные переломы. Эти поражения часто приводят к смертельному исходу.

Защитой от ударной волны являются убежища. На открытой местности действие ударной волны снижается различными углубле­ниями, препятствиями. Рекомендуется лечь на землю головой по на­правлению к взрыву, лучше в углубление или за складку местности.

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 (табл. 3).

Таблица 3

Характеристика светящейся области ядерного взрыва

Мощность ядерного боеприпаса	Время свечения, с	Максимальный диаметр огненного шара. м
Сверхмалая Малая Средняя Крупная Сверхкрупная	около 0,2 1—2 2—5 5—10 20—40	50—200 200—500 500—1000 1000—2000 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 все время излучения на единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения светового излуче­ния.

Единицей измерения светового импульса является джоуль на квад­ратный метр (Дж/м²) или калория (внесистемная единица измерения) на квадратный сантиметр (кал/см²); 1 кал/см² = 4,2 - 10⁴ Дж/м².

При наземном взрыве световой импульс снижается до 3/4—1/2 количества световой энергии воздушного взрыва той же мощности.

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 как открытых, так и защищенных одеждой участков тела, а также в поражении глаз. Независимо от причин ожога, поражение делится на четыре степени:

1. Поверхностное поражение кожи проявляется в покраснении, припухлости и болезненности. Опасности не представляет.

II. Происходит образование пузырей, наполненных жидкостью. Требуется специальное лечение. При поражении поверхности тела до 50—60% обычно наступает выздоровление.

III. Характеризуется омертвением кожи с образованием струпа и появлением язв.

IV. Проявляется в обугливании кожи и поражении мышц, сухо­жилий и костей.

Ожоги III и IV степени значительной части тела могут привести к смертельному исходу.

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

Защитой от светового излучения может служить любая непро­зрачная преграда.

Проникающая радиация представляет собой гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва.

Время действия 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 вызвать 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, происходящих под воздействием ионизирующих излуче­ний.

Поражающее действие на людей характеризуется эквивалентной дозой излучения.

Радиоактивные излучения, воздействующие на организм челове­ка, ионизируют атомы и молекулы клеток живой ткани. Ионы, всту­пая во взаимодействие с тканевым кислородом, образуют перекисные соединения, которые являются сильными окислителями. Дейст­вие этих окислителей приводит к гибели клеток, а всасывание про­дуктов клеточного распада — к отравлению организма. Кроме этого радиоактивные излучения задерживают процесс деления клеток в живом организме, которое необходимо для его деятельности.

Степень тяжести лучевого поражения зависит от поглощенной дозы, времени, за которое получена эта доза, 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, тогда как в 5 Зв (500 бэр) — вызывает очень тяжелую форму лучевой болезни. Действие поражающих факторов, в зависимости от мощности боеприпаса, показано в табл. 4.

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

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

Таблица 4

Радиусы действия поражающих факторов при ядерном взрыве

	Радиус поражения, км, при мощности
Поражающие факторы	взрыва, кт
Избыточное давление 35 кПа (разруше-
ние большинства наземных сооружений)	1.25	2,3	3.9	3.8	10,5
Избыточное давление 50 кПа (полное раз-
рушение сооружений)	0.9	1,9	3,2	4,0	8.5
Световой импульс 500 кДж/м (ожоги чет-
вертой степени)	1,0	2,1	7,2	8,0	20,5
Доза облучения 1 Зв (100 бэр)	1.6	2,1	2,5	3,0	4,2
Доза облучения 5 Зв (500 бэр)	1.3	1.8	2.0	2.4	3.4

Для взрывов сверхмалых и малых мощностей, а также для ней­тронных боеприпасов, где дозы значительно выше, необходимо предусматривать данную защиту, для которой служат различные ма­териалы, ослабляющие гамма-излучение и поток нейтронов.

Поток гамма-квантов в какой-то мере уменьшают материалы, имеющие высокие плотности электронов, которым гамма-кванты передают свою энергию (свинец, сталь и т.д.).

Ослабление потока нейтронов происходит за счет поглощения их ядрами атомов. Поток нейтронов сильнее ослабляется легкими элементами (водород из состава воды, полиэтилены и др.).

Толщину материала, которая уменьшает биологическое воздей­ствие гамма-излучения или потока нейтронов в два раза, называют слоем половинного ослабления (приводится в справочниках).

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

Зная толщину материала и слой половинного ослабления, можно определить коэффициент ослабления по формуле:

К_осл = 2h/d,

где h — толщина материала; d — слой половинного ослабления.

Если защитная преграда состоит из нескольких слоев, то их не­обходимо просуммировать: К_осл = К_{осл 1} + К_{осл 2} +... + К_{осл n} (табл. 5).

Таблица 5

Коэффициенты ослабления изучения различными защитными преградами

Материал	Толщина половинного ослабления материала см
	Гамма-излучение	Нейтроны
Вода	23.0	4,9
Полиэтилен	31.0	4.9
Дерево	40,0	14.0
Кирпич	18,0	14.0
Грунт	18.0	11,0
Железобетон	12,5	9.7
Сталь	3.5	2.0

Радиоактивное заражение местности. Его источником являются продукты деления ядерного горючего, радиоактивные изотопы, об­разующиеся в грунте и других материалах при воздействии нейтро­нов (наведенная активность), а также неразделившаяся часть ядер­ного заряда.

Основное место в образовании радиоактивного заражения при­надлежит осколкам деления ядерного горючего. В процессе деления ядер боеприпаса образуется около 200 изотопов 35-ти химических элементов, расположенных в средней части Периодической системы Д.И. Менделеева. Почти все изотопы нестабильны и претерпевают бета-распад, который сопровождается гамма-излучением.

Первичные ядра осколков деления в последующем испытывают в среднем три-четыре распада и в итоге превращаются в стабильные элементы.

Радиоактивные вещества, образовавшиеся вследствие захвата нейтронов, также распадаются с испусканием бета-частиц и гамма-излучения.

Не вступившие в реакцию деления ядра урана или плутония ис­пытывают естественный альфа-распад.

Таким образом, радиоактивные продукты взрыва испускают три вида излучений: альфа, бета, гамма. Время их воздействия на окру­жающую среду будет весьма продолжительным.

Поскольку при наземном взрыве в огненный шар вовлекается значительное количество грунта и других веществ, то при охлажде­нии эти частицы выпадают в виде радиоактивных осадков. По мере перемещения облака происходит выпадение радиоактивных осад­ков, и таким образом на земле остается радиоактивный след. Плот­ность заражения как в районе взрыва, так и по следу заражения ра­диоактивного облака убывает по мере удаления от центра взрыва.

В зависимости от конкретных условий форма следа может быть самой разнообразной, и его конфигурация может быть реально оп­ределена только после окончания выпадения радиоактивных частиц на землю.

Местность считается зараженной при уровнях радиации 0,5 Р/ч (3,6 • 10^-8 А/кг) и более.

В связи с естественным процессом распада радиоактивность уменьшается, особенно резко в первые часы после взрыва. Уровень радиации на 1 ч после взрыва является основной характеристикой при оценке радиоактивного заражения местности.

Уровень радиации на любое время (f) после взрыва (Р,) можно определить по формуле

P_t = P₁ ^. t^-1,2,

где P₁ — уровень радиации на 1 ч после взрыва.

Поскольку 7^-1,2 = 10, то за промежуток времени, кратный 7, мощ­ность дозы снижается приблизительно в 10 раз (на порядок).

Так, если через 1 ч после взрыва мощность дозы составляет 100 Р/ч, то через 7 ч она уменьшится до 10 Р/ч. Доза полного распада D_¥ = 5Р₁.

Полученную дозу за время пребывания на зараженной местности можно определить:

D = (P_cр / К_осл) - t,

где Р_cp = 1/2 ^. (Р₁ + Р₂) — уровень радиации начала и конца пребывания на зараженной местности (табл. 6).

А — зона умеренного заражения — занимает 75—80% площади радиоактивного следа и является наибольшей по протяженности.

Б — зона сильного заражения — занимает около 10% площади следа.

В и Г— зоны опасного и чрезвычайно опасного заражения — занимают около 10—15% всей площади следа.

Радиационное поражение людей и животных на следе радиоак­тивного облака могут вызываться как внешним, так и внутренним облучением. При ограниченном времени пребывания на зараженной местности и использовании средств индивидуальной защиты основ­ную роль в поражающем действии (96—98%) играет внешнее облу­чение, обусловленное гамма-излучением.

Вследствие малой длины свободного пробега в воздухе (18— 20 см) альфа- и бета-излучение можно не учитывать, однако при по­падании на кожу, а тем более вовнутрь человека возникает так на­зываемый бета-ожог.

Таблица 6

Характеристика зон заражения

Зоны	Характеристика внешней границы зоны
Уровень радиации через 1 ч после взрыва Р1 (Р/ч)	Доза полного распа­да продуктов взрыва
А — зона умеренного заражения Б — зона сильного заражения В — зона опасного заражения Г — зона чрезвычайно опасного заражения

Последствием облучения может быть лучевая болезнь. Лучевая болезнь первой степени возникает при однократной дозе облучения 100—200 Р (0.026—0,052 Кл/кг). Скрытый период болезни может длиться две-три недели, после чего появляется недомогание, слабость, головокружение, тошнота. В крови уменьшается количе­ство лейкоцитов. Через несколько дней эти явления проходят. В большинстве случаев специального лечения не требуется.

Лучевая болезнь второй степени возникает при дозе облучения 200—400 Р (0,052—0,104 Кл/кг). Скрытый период продолжается около недели. Затем наблюдается общая слабость, головные боли, повышение температуры, расстройство функций нервной системы, рвота. Количество лейкоцитов снижается наполовину. При актив­ном лечении выздоровление наступает через полтора-два месяца. Возможны смертельные исходы — до 20% пораженных.

Лучевая болезнь третьей степени наступает при дозах облучения 400__600 Р (0,104—0,156 Кл/кг). Скрытый период длится несколько часов. Отмечается общее тяжелое состояние, сильные головные боли, озноб, повышение температуры до 40°С, потеря сознания (иногда — резкое возбуждение). Болезнь требует длительного лече­ния (шесть—восемь месяцев). Без лечения до 70% пораженных по­гибают.

Лучевая болезнь четвертой степени возникает при однократной дозе облучения свыше 600 Р (0,156 Кл/кг). Болезнь сопровождается затемнением сознания, лихорадкой, резким нарушением водно-соле­вого обмена и заканчивается смертельным исходом через 5—10 суток.

Лучевая болезнь у животных возникает при более высоких дозах облучения: 150—200 Р — легкая степень; 200—400 Р — средняя сте­пень; 400—600 Р — тяжелая степень.

Внутреннее облучение людей и животных обусловливается ра­диоактивным распадом изотопов, попавших в организм с воздухом,

водой или пищей.

Значительная часть изотопов (90%) выводится из организма в течение нескольких дней, а остальные всасываются в кровь и раз­носятся по органам и тканям.

Некоторые изотопы распределяются в организме почти равно­мерно (цезий), а другие концентрируются в определенных тканях. Так в костных тканях отлагаются источники альфа-излучения (радий, уран. плутоний), бета-излучения (стронций, иттрий) и гамма-излучения (цирконий). Эти элементы очень медленно выво­дятся из организма.

Изотопы йода преимущественно откладываются в щитовидной железе; а изотопы лантана, цезия и прометия — в печени и почках и т.п.

Защитой от радиоактивных излучений на зараженной местности являются все средства, предотвращающие попадание радиоактив­ных изотопов внутрь организма, в том числе с продуктами питания, водой, воздухом.

Электромагнитный импульс. При ядерном взрыве образуется сильное электромагнитное излучение в широком диапазоне волн с максимумом плотности в области 15—30 кГц. Ввиду кратковремен­ности действия (десятки микросекунд) это излучение называют электромагнитным импульсом (ЭМИ).

Причиной возникновения ЭМИ является асимметричное электромагнитное поле, возникающее в результате взаимодействия гамма-квантов с окружающей средой.

Основными параметрами ЭМИ, как поражающего фактора, яв­ляются напряженности электрического и магнитного полей. При воздушном и наземном взрывах плотная атмосфера ограничивает область распространения гамма-квантов, и размеры источника ЭМИ примерно совпадают с районом действия проникающей ра­диации. В космосе ЭМИ может приобретать качество одного из ос­новных поражающих факторов.

На человека ЭМИ не оказывает непосредственного влияния. Действие ЭМИ проявляется прежде всего на проводящих элект­рический ток телах: воздушных и подземных линиях связи и электроснабжения, системах сигнализации и управления, металли­ческих опорах, трубопроводах и т.п. В момент взрыва в них возни­кает импульс тока и наводится высокий электрический потенциал относительно земли.

В результате этого может произойти пробой изоляции кабелей, повреждение входных устройств радио- и электроаппаратуры, сго­рание разрядников и плавких вставок, повреждение трансформато­ров, выход из строя полупроводниковых приборов.

Сильные электромагнитные поля могут вывести из строя аппа­ратуру на пунктах управления, узлах связи и создать опасность пораження обслуживающего персонала.

Защита от ЭМИ достигается экранированием отдельных блоков и узлов радио- и электроаппаратуры.

Дата добавления: 2014-01-04