Характеристика поражающих факторов ядерных взрывов

Ядерный взрыв - процесс деления тяжелых ядер. Для того, чтобы произошла реакция, необходимо как минимум 10 кг высокообогащенного плутония. В естественных условиях это вещество не встречается. Данное вещество получается в результате реакций, производимых в ядерных реакторах. Естественный уран содержит приблизительно 0.7 процентов изотопа U-235, остальное - уран 238. Для осуществления реакции

необходимо, чтобы в веществе содержалось не менее 90 процентов урана 235.

Ядерный взрыв способен мгновенно уничтожить или вывести из строя незащищенных людей, открыто стоящую технику, сооружения и различные материальные средства. Основными поражающими факторами ядерного взрыва являются:

· ударная волна

· световое излучение

· проникающая радиация

· радиоактивное заражение местности

· электромагнитный импульс

Электромагнитный импульс воздействует прежде всего на радиоэлектронную и электронную аппаратуру (пробой изоляции, порча полупроводниковых приборов, перегорание предохранителей и т.д.). Электромагнитный импульс представляет собой возникающее на очень короткое время мощное электрическое поле.

Ударная волна в большинстве случаев является основным поражающим фактором ядерного взрыва. По своей природе она подобна ударной волне обычного взрыва, но действует более продолжительное время и обладает гораздо большей разрушительной силой. Ударная волна ядерного взрыва может на значительном расстоянии от центра взрыва наносить поражения людям, разрушать сооружения и повреждать боевую технику. Ударная волна представляет собой область сильного сжатия воздуха, распространяющуюся с большой скоростью во все стороны от центра взрыва.

Поражающее действие ударной волны на людей и разрушающее действие на боевую технику, инженерные сооружения и материальные средства прежде всего определяются избыточным давлением и скоростью движения воздуха в ее фронте ударной волны. Незащищенные люди могут, кроме того поражаться летящими с огромной скоростью осколками стекла и обломками разрушаемых зданий, падающими деревьями, а также разбрасываемыми частями боевой техники, комьями земли, камнями и другими предметами, приводимыми в движение скоростным напором ударной волны. Наибольшие косвенные поражения будут наблюдаться в населенных пунктах и в лесу; в этих случаях потери войск могут оказаться большими, чем от непосредственного действия ударной волны. Ударная волна способна наносить поражения и в закрытых помещениях, проникая туда через щели и отверстия.

Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток лучистой энергии, включающей ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение. Источником светового излучения является светящаяся область, состоящая из раскаленных продуктов взрыва и раскаленного воздуха. Яркость светового излучения в первую секунду в несколько раз превосходит яркость Солнца. Поглощенная энергия светового излучения переходит в тепловую, что приводит к разогреву поверхностного слоя материала. Нагрев может быть настолько сильным, что возможно обугливание или воспламенение горючего материала и растрескивание или оплавление негорючего, что может приводить к огромным пожарам. Кожный покров человека также поглощает энергию светового излучения, за счет чего может нагреваться до высокой температуры и получать ожоги. В первую очередь ожоги возникают на открытых участках тела, обращенных в сторону взрыва. Если смотреть в сторону взрыва незащищенными глазами, то возможно поражение глаз, приводящее к полной потере зрения. Ожоги, вызываемые световым излучением, не отличаются от обычных, вызываемых огнем или кипятком. они тем сильнее, чем меньше расстояние до взрыва и чем больше мощность боеприпаса.

Проникающая радиация представляет собой невидимый поток гамма квантов и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва. Гамма кванты и нейтроны распространяются во все стороны от центра взрыва на сотни метров. С увеличением расстояния от взрыва количество гамма квантов и нейтронов, проходящее через единицу поверхности, уменьшается. Источниками проникающей радиации являютяся ядерная реакция и радиоактивный распад продуктов взрыва.

Время действия проникающей радиации 10 -15 сек, за это время заканчивается распад короткоживущих осколков деления, образовавшихся в результате ядерной реакции. Кроме того за это время радиоактивное облако поднимается на большую высоту и радиоактивные излучения поглощаются толщей воздуха не достигая поверхности земли

Поражающее действие проникающей радиации определяется способностью гамма квантов и нейтронов ионизировать атомы среды, в которой они распространяются. Проходя через живую ткань, гамма кванты и нейтроны ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав клеток, которые приводят к нарушению жизненных функций отдельных органов и систем. Под влиянием ионизации в организме возникают биологические процессы отмирания и разложения клеток. В результате этого у пораженных людей развивается специфическое заболевание, называемое лучевой болезнью.

Для обеспечения возможности измерения энергии различных радиоактивных излучений принята экспозиционная доза измерения. В системе СИ для измерения экспозиционной дозы рентгеновского и гамма - излучения принята энергия этих излучений, которая затрачивается на кулон электрического заряда, вызванного ионизацией килограмма воздуха (Кл/кг). (1 кал = 4,19 Дж)

На практике пользуются внесистемной единицей экспозиционной дозы - рентген. Рентген - это такое количество гамма излучения, которое при нормальных условиях (tв= 0 оС; Р = 760 мм рт. ст.) создает в 1 см3сухого воздуха 2,0833 х 109(млрд) пар ионов, при этом на ионизацию одного грамма воздуха потребляется 87,65 эрг энергии (1 эрг = 10 -7Дж). Обозначается рентген буквой Р. Тысячная часть рентгена - миллирентген (мР).

1 Кл/кг = 3876,33 Р

1 Р = 2,58 х 10 - 4Кл/кг

Однако степень поражения различных веществ радиоактивными излучениями определяется величиной поглощенной энергии этих излучений, приходящихся на единицу массы облучаемого вещества.

Для расчета степени поражения различных веществ (в том числе и живой материи) используется величина поглощенной дозы излучения. В системе СИ за единицу поглощенной дозы излучения принят Грей (Гр)

Грей - это такая поглощенная доза радиоактивных излучений любого вида, которая определяется поглощенной энергией в 1 джоуль облучаемой массой любого вещества в 1 кг (Дж/кг)

1 Грей = 1 Дж/кг

На практике пользуются внесистемной единицей - РАД

(радиоционная адсорбированная доза) - это такая поглощенная доза любого радиоактивного излучения, которая соответствует поглощенной энергии 100 эрг массой вещества в 1 грамм.

1 Гр = 100 рад

Энергетическое отношение единицы измерения поглощенной дозы для воздуха - рад и экспозиционной дозы - рентген выражается так: 1 рад = 1,14 Р (для биологических тканей 1 рад = 1,05 Р), поэтому можно допустить, что 1рад примерно равен 1 рентгену. Однако различные виды радиоактивных излучений оказывают на состояние организма человека неодинаковое влияние, даже если поглощенные дозы каждого из них будут одинаковыми, поэтому для учета поражающего биологического воздействия радиоактивных излучений на организм человека принято понятие эквивалентной дозы. В качестве внесистемной единицы эквивалентной дозы принят бэр (биологический эквивалент рада).

Бэр - такая поглощенная доза любого излучения, которая вызывает одинаковый биологический эффект как и 1 рад гамма излучения.

РАД = к БЭР

где к - коэффициент качества излучения, показывающий во сколько раз эффективность биологического воздействия данного вида излучения больше воздействия гамма излучения при одинаковой поглощенной дозе в тканях. Так для рентгеновского бэта- и гамма излучения к = 1; для нейтронов в зависимости от их энергии излучения к = 3 - 10, для альфа частиц с энергией меньше 10 МэВ к = 20.

В системе СИ для измерения эквивалентной дозы принята единица - зиверт (Зв).

Зв = 100 бэр = Гр/к = = 100 рад/к

Поражающее действие проникающей радиации на людей вызывается облучением, которое оказывает вредное биологическое воздействие на живые клетки, а значит и на организм человека. Поражающее действие зависит от величины дозы облучения и времени, в течении которого эта доза получена. Доза, полученная за короткий промежуток времени, вызывает более сильное поражение, чем доза равная по величине, но полученная за большее время. Это объясняется тем, что организм с течением времени способен восстанавливать часть пораженных радиацией клеток. Радиоактивное облучение, полученное в течении первых четырех суток называют однократным облучением, за большее время - многократным облучением.

Радиоактивное заражение местности. Источником радиоактивного заражения являются продукты деления ядерного заряда, радиоактивные вещества непрореагировавшей части заряда. Продукты деления ядерного заряда смешавшись с огромным количеством пыли с поверхности земли поднимаются в грибовидном облаке на большую высоту, а затем под действием силы тяжести и ветра выпадают на поверхность земли и образуют невидимый след радиоактивного заражения.

Источником радиоактивного заражения являютя изотопы ядер урана 235. Эти изотопы неустойчивы и распадаясь образуют  и   излучения.

 частицы - ядра гелия состоящие из двух протонов и двух нейтронов, скорость распространения 20 000 км/с, свободный пробег в воздухе не более 10 см. Обладают наибольшей ионизирующей способностью. Опасны при попадании во внутрь организма.

 -частицы по срав­нению с альфа-частицами обладают большей про­никающей способностью (длина пробега в воздухе составляет метры) и уже задерживаются не бума­гой, а более твердыми материалами (алюминий, оргстекло и др.). Однако ионизирующая способность бета-частиц (электроны, позитроны) в 1000 раз меньше альфа-частиц и при пробеге в воздухе на 1 см пути образует несколько десятков пар ионов.

 излучения представляют собойпоток нейтронов и гамма квантов. Гам­ма-кванты по своей природе относятся к электро­магнитным излучениями и обладают большой про­никающей способностью (в воздухе до нескольких километров); их ионизирующая способность суще­ственно меньше, чем у альфа- и бета-частиц. Нейт­роны (частицы ядра атома) обладают также значи­тельной проникающей способностью, что объясня­ется отсутствием у них заряда. Их ионизирующая способность связана с так называемой «наведенной радиоактивностью», которая образуется в результа­те «попадания» нейтрона в ядро атома вещества и тем самым нарушает его стабильность, образует ра­диоактивный изотоп. Ионизирующая способность нейтронов при определенных условиях может быть аналогичной альфа-излучению.

Ионизирующие излучения, обладающие большой проникающей способностью представляют опас­ность в большей степени при внешнем облучении, а альфа- и бета-излучения при непосредственном воздействии на ткани организма при попадании внутрь организма с вдыхаемым воздухом, водой, пищей.

В зависимости от того, где расположен источник радиации (вне организма или внутри его), различают внешнее и внутреннее облучение.

При внешнем облучении, которое связано с работой рентгеноаппаратов и ускорителей, наиболее опасны гамма, - рентгено- и нейтронное облучение как наиболее проникающее.

При внутреннем облучении (попадание радиоактивной пыли, газов, паров с пищей или при вдыхании) более опасны альфа- и бета-излучения, вызывающие большую ионизацию.

Допустимая доза внешнего облучения для человека - 10 рад, а внутреннего 30 рад.

Дата добавления: 2014-01-07