А. Характеристика осередків ядерного ураження

Пипання 3. Характеристика осередків ураження, що виникають при застосуванні сучасних ЗМУ

Під час ядерного вибуху (ЯВ) на місцевості утворюється осередок ядерногоураження – територія, в межах якої внаслідок ядерних ударів відбулись масові ураження людей, сільськогосподарських тварин та рослин, руйнування і пошкодження будівель та споруд, пожежі, радіоактивне зараження.

Ударна хвиля (УХ) (основної вражаючий фактор, 50% енергії ядерного вибуху).Основними параметрами ударної хвилі, що визначають її вражаючу дію є надмірний тиск (DР_ф), швидкісний напір тиску (DР_шв) та час дії ударної хвилі (t_ух). Надмірний тиск у фронті УХ - це різниця між максимальним тиском повітря у фронті УХ (Р_ф) та атмосферним тиском (Р₀) тобто:

DР_ф = Р_ф - Р₀

Одиницею фізичної величини надмірного тиску у системі СІ є Паскаль (Па). Надмірний тиск в будь якій точці залежить від відстані до центру вибуху та потужності ядерного боєприпасу (q), що виміряється тротиловим еквівалентом. Швидкісний напір тиску - це, динамічне навантаження, яке створюється потоком повітря, вимірюється в Па. Він залежить від по­тужності вибуху, швидкості переносу повітряних мас та пов’язаний з надмірним тиском УХ за залежністю:

DР_шв =

Руйнівна (метальна) дія швидкісного напору тиску більш помітна при надмірному тиску більше 50 кПа та швидкості переносу повітря більше 100 м/с.

Час дії ударної хвилі (t_ух) - це час коли тиск відрізняється від нормального. Величина t_ух залежить від потужності вибуху та вимірюється в секундах.

Радіуси ураження людей і руйнування споруд УХ можна визначити за допомогою таблиць, графіків, радіаційних лінійок та лінійок цивільної оборони, а також за законом подібності вибухів. Для приблизного порівняння радіусів зон ураження УХ вибухів різної потужності можна використовувати формулу:

де: R₁ і R₂ - радіуси зони ураження (відомий та шукана величина);

q₁ і q₂ - потужність вибуху (відома та шукана величина) тривалий тротиловий еквівалент.

Зовнішньою межею осередку ядерного ураження вважається умовна лінія на місцевості, де надмірний тиск повітряної УХ дорівнює 10 кПа.

З метою визначення характеру руйнувань і встановлення обсягу рятувальних й інших невідкладних робіт (РІНР) залежно від надмірного тиску у фронті УХ осередок ядерного ураження умовно поділяють на чотири зони.

Зона повних руйнувань характеризує територію, де величина надмірного тиску у фронті УХ дорівнює 50 кПа та більше. В цій зоні повністю руйнуються житлові та промислові будівлі та споруди, а також протирадіаційні укриття та частина сховищ в районі центру (епіцентру) вибуху. Створюються суцільні завали. Руйнуються або пошкоджуються підземні комунально-енергетичні мережі.

Зона сильних руйнувань характеризується надмірним тиском у фронті УХ від 50 до 30 кПа. В цій зоні сильно руйнуються промислові будівлі та повністю житлові. Сховища та КЕМ, як правило, зберігаються.

Зона середніх руйнувань створюється при надмірному тиску у фронті УХ від 30 до 20 кПа. В межах цієї зони будівлі та споруди зазнають середніх руйнувань, дерев’яні будівлі повністю руйнуються, створюються окремі завали.

Зона слабких руйнувань характеризується надмірним тиском у фронті УХ від 20 до 10 кПа. В цій зоні будівлі та споруди зазнають слабких руйнувань. Пошкодження характеризуються порушенням найбільш слабких елементів будівель: карнизів, дверей, вікон та ін. Вони виникають при надмірному тиску 3...5 кПа.

При безпосередньому впливі УХ причиною ураження є надмірний тиск, при опосередкованому – уламки зруйнованих будівель, скла та інші предмети, що переміщуються під дією швидкісного напору.

Руйнування будівель та споруд залежить від їх конструкції, розмірів, інших параметрів зони. Руйнування розподіляються на повні, сильні, середні та слабкі.

При повних руйнуваннях в будівлях та спорудах зруйновані усі несучі опорні конструкції та пошкоджені перекриття, відбудова неможлива. Не підлягають відновленню обладнання, засоби механізації та техніка. На КЕМ та технологічних трубопроводах розриви та ушкодження, руйнування опор повітряних ліній електромереж.

При сильних руйнуваннях в будівлях та спорудах, значні деформації зазнають несучі конструкції, де зруйнована більша частина перекриттів та стін. Відбудова можлива, але нераціональна. Більша частина обладнання та механізмів зруйнована і значно деформована. На КЕМ – розриви та деформації на окремих ділянках підземних мереж, деформації опор ЛЕП та зв’язку, а також розриви технологічних трубопроводів.

При середніх руйнуваннях в будівлях та спорудах зруйновані неосновні конструкції, можливі тріщини в зовнішніх стінах та вивали в окремих місцях. Перекриття й підвали не зруйновані, частина приміщень придатна до експлуатації. Техніка потребує капітального ремонту. Ремонт об’єкту можливий власними силами ОГД.

При слабких руйнуваннях в будівлях та спорудах зруйнована частина внутрішніх перегородок, заповнення дверних та віконних пройм. Для відбудови об’єкту потребується невеликий ремонт.

Світлове випромінювання (СВ) діє на незахищених людей, завдає опіки від­критих частин тіла та пошкоджує очі. Залежно від енергії СВ опіки розподіляють на 4 ступені ваги:

І ступень - 100...200 кДж/мг (шкіра червоніє, розпухає);

П ступінь - 200,..400 кДж/м" (пухирі, тимчасова втрата працездатності);

Ш ступінь - 400...600 кДж/мг (омертвіння шкіри);

ІV ступінь > 600 кДж/м (омертвіння пришкіряної клітковини, м’язів, кісток, обвуглювання тканин).

В наслідок дії СВ на матеріали, може статися їх деформація, розтріскування, оплавлення, обвуглювання або займання, тому осередок ядерного ураження характеризується складним пожежним станом. Йому притаманні три основні зони пожеж (мал.2.5):

· зона окремих пожеж;

· зона суцільних пожеж;

· зона пожеж у завалах.

Зона окремих пожеж – охоплює район, в якому пожежі виникають в окремих будівлях та спорудах. Пожежі в районі розосереджені. При наземному вибуху вона охоплює частину зони середніх руйнувань, всю зону слабких руйнувань (при повітряному вибухові – частину її) і розповсюджується за межі осередку ядерного ураження.

Зона суцільних пожеж – територія, де під впливом світлового імпульсу виникають пожежі більш ніж 50% будівель та споруд й протягом однієї-двох годин вогонь розповсюджується на більшу частину будівель, які розташовані в даному районі. Тут створюється суцільна пожежа, коли вогнем охоплено понад 90% будівель. Зона охоплює більшу частину території сильних руйнувань осередку ядерного ураження.

Зона пожеж у завалах – охоплює всю зону повних і частину зони сильних руйнувань осередку ядерного ураження. Для цієї зони характерне сильне задимлення та тривале (до кількох діб) горіння в завалах, інтенсивне виділення продуктів неповного згоряння різних токсичних речовин.

Дія проникаючої радіації (ПР) в осередку ураження залежить від типу ядерного заряду, потужності та виду вибуху, а також від відстані до центру вибуху. У зв'язку з тим, що різні види випромінювань мають різну біологічну ефективність (при однакових затратах енергії на іонізацію, можуть мати різний біологічний вплив, наприклад, нейтронами і g - випромінюванням), введено термін біологічна доза. Одиниця її виміру – Зіверт (Зв), позасистемна - бер (біологічний еквівалент рентгену), 1 Зв = 100 бер - це доза випромінювання (будь-якого виду), дія якого на тканини живого організму еквівалентна дії І00 Р g - випромінювання (1 Р - не така доза рентгенівського або g - випромінювання, яка створює в 1 см сухого повітря за нормальними умовами (t=0°С, Р=10⁵ Па) 2,1×10⁹ пар іонів, що несуть одну електростатичну одиницю кількості електрики кожного знаку). Загальна доза проникаючої радіації визначається сумою дози g - випромінювання, та дози ₀n`- нейтронів.

Залежно від отриманої організмом людини дози випромінювання розділяють 4 ступені променевої хвороби:

- легка 100...200 Р (без смертних випадків);

- середня 200...400Р (смертність до 20%);

- тяжка 400...600Р (смертність до 50%);

- дуже тяжка >600Р (смертність 1000 через 5-10 діб).

Захистом від проникаючої радіації служать перешкоди та сховища з різних матеріалів, які ослаблюють потік g - квантів та нейтронів. Ступінь ослаблення залежить від властивостей матеріалів та товщини захисного шару. Ефективність захисту ІВ характеризується коефіцієнтом ослаблення радіації (коефіцієнтом захисту К_осл), який показує у скільки разів ця перешкода ослаблює радіацію:

К_осл=2^h/d,

де h - тов­щина захисного шару (перешкода), см; d - шар половинного ослаблення, см. Шар половинного ослаблення це товщина шару речовини, яка створює ослаблення радіації у 2 рази.

Дія ПР на матеріали та обладнання залежить в основному від виду опромінювань, дози випромінювання, природи опроміненої речовини в умовах довкілля. Найбільш піддається дії ПР електронне обладнання, в тому числі ЕОМ (електронна обчислювальна машина), оптичні прилади, фотоплівки. В матеріалах та еле­ментах електронної техніки при короткочасній дії ПР виникають тимчасові (зворотні) та остаточні (незворотні) зміни електричних парамет­рів. g - кванти викликають звичайно тимчасові зміни, а нейтрони - остаточні. Дії ПР найбільш піддаються напівпровідникові прилади, особливо небезпечно для них нейтронне випромінювання. Під дією g- випромінювання погіршується також діелектричні властивості ізоляційних матеріалів, виникає втік електричного струму.

Вражаюча дія радіоактивного зараження (РЗ) пов'язана з зараженням та опроміненням людей. Коли людина знаходиться на зараженої місцевості, то вона опромінюється також, як і під час дії проникаючої радіації (зовнішнє опромінення), що завдає їй радіаційне ураження. Дози випроміню­вань, що спричиняють захворювання людей променевою хворобою при РЗ такі ж, як і від проникаючої радіації. РЗ людей залежить не тільки від дози випромінювання, а ще й від часу на протязі яко­го була отримана ця доза. Опромінення невеликими порціями на про­тязі тривалого часу буде менш небезпечним. Таки дози випромінювання (їх називають допустимі) практично не приводять до суттєвого зни­ження працездатності. Розрізняють:

- одноразові або періодично на протязі 4 діб - 50 Р;

- при систематичному опроміненні за 10...30 діб - 100 Р;

- за 3 місяці - 200 Р;

- за рік - 300 Р.

Попадання РР на одяг, шкіру, слизові оболонки очей, носу, рота і у середину організму разом з зараженою їжею, водою та повітрям також може спричиняти РЗ людей та привести до променевої хвороби. Тривала та безперервна дія радіації на електронну апаратуру при РЗ приводить до незворотної зміни електричних параметрів елементів електронної техніки і її виходу з ладу.

Місцевість вважається зараженою і потребує застосування засобів захисту, якщо рівень радіації, відмірений на висоті 0,7...І,0 м від поверхні землі складає 0,5 Р/г та більше. РЗ місцевості характеризується також густиною радіоактивне зараження ділянки території, що визначається в одиницях активності на одиницю площі: Кі/км² (м, см). В приблизних розрахунках можливо використання орієнтовного спів­відношення між потужністю дози на місцевості (Р/г) та густиною РЗ (Кі/м²). Забруднення густиною 1 Кі/м²»10 Р/г або 1 Р/г» 10 мкКі/см². Ступінь зараження на сліді хмари ядерного вибуху неоднакова. Вона поступово зменшується. Найбільше радіоактивних речовин виникає на осі сліду, від якої ступень забруднення зменшується у напрямку до бокових меж, а також від центру вибуху до кінця хмари.

Слід радіоактивної хмари радіоізотопів, які випали на землю, поділяється на чотири зони забруднення. Для характеристики зон прийняті рівні радіації та дози випромінювання, що може отримати людина під час повного розпаду РР. Зв'язок між дозою випромінювання під час повного розпаду Д_¥ та рівнем радіації Р_t на час зараження t визначається співвідношенням:

Д_¥=5× Р_t×t.

Звичайно рівні радіації на межах зон приводить до одного часу - на 1 годину після вибуху та 10 годин після вибуху. На картах та схемах зони визначаються. Зона помірного зараження зона А (колір синій):

Р₁=8 Р/г; Р₁₀=0,5 Р/г; Д=40 Р.

Зона сильного зараження (зона Б) (колір зелений):

Р₁=80 Р/г; Р₁₀=5 Р/г; Д=400 Р.

Зона небезпечного зараження (зона В) (колір коричневий):

Р₁=240 Р/г; Р₁₀=15 Р/г; Д=1200 Р.

Зона надзвичайного небезпечного зараження (зона Г) (колір чорний):

Р₁=800 Р/г; Р₁₀=50 Р/г; Д=4000 Р.

Характерною особливістю РЗ є спад рівня радіації з часом в нас­лідок розпаду РР. Спад рівня радіації підпорядковується визначеній залежності, яка достатньо точно описується формулою:

Р_t =Р₁×t^-1,2

де: Р_t - рівень радіації на будь-який замовлений час; Р₁ - рівень радіації на 1 годину вибуху, Р/г; t - час, який пройшов після ядерного вибуху, г.

З закону спаду слідує таке правило: якщо час після вибуху збільшуються в 7 разів, то рівень радіації зменшується в 10 разів.

РЗ відрізняється від інших вражаючих факторів ЯВ не тільки більшою тривалістю, але й поширеністю заражених територій, що потребує приділити увагу питанням захисту людей від вражаючої дії g - випромі­нювання далеко за межами імовірних осередків ядерного ураження. Так наприклад, при ЯВ потужністю 1 Мт

S_оу = pR² = 3,14×11,2²» 400 км², S_рз = 0,8L×b = 0,8×402×31» 10000 км²,

де S_оу - площа осередку ЯУ, км², S_рз - площа РЗ, км²;

тобто в 25 разів більш площі осередку ядерного ураження.

Район, де g-випромінювання взаємодіє з атмосферою, є районом джерела електромагнітного імпульсу (ЕМІ). Густа атмосфера поблизу земної поверхні обмежує ділянку поширення g-квантів (середня довжина вільного пробігу складає сотні метрів). Тому при наземному ядерному вибуху район джерела займає площу всього декілька квадратних кілометрів і приблизно співпадає з районом, де діють інші уражаючі фактори ядерного вибуху.

Основним параметром ЕМІ, що визначає його уражаючу дію, є характер зміни напруженості електричного і магнітного полів в часі – амплітуда імпульсу.

ЕМІ наземного ядерного вибуху на відстані до декількох кілометрів від центру являє собою одиничний сигнал з крутим переднім фронтом і тривалістю у декілька десятків мілісекунд. Енергія ЕМІ розподілена в широкому діапазоні частот від десятків герц до декількох мегагерц. Однак, високочастотна частина спектру містить незначну частину енергії імпульсу; основна ж частина його енергії припадає на частоти до 30 кГц.

Амплітуда ЕМІ у вказаній зоні може досягати дуже великих значень - у повітрі від тисячі вольт на метр до десятків тисяч вольт на метр у залежності від потужності вибуху. В ґрунті амплітуда ЕМІ може доходити відповідно до сотень і тисяч вольт на метр. Оскільки амплітуда ЕМІ швидко зменшується з віддалю, ЕМІ наземного ядерного вибуху уражає тільки на віддалі декількох кілометрів від центру вибуху; на великих відстанях він тільки короткочасно негативно впливає на роботу радіотехнічної апаратури.

Дата добавления: 2014-11-29