Электромагнитный импульс ядерного взрыва

Термин электромагнитный импульс (ЭМИ) ядерного взрыва включает в себя множество категорий импульсов, в том числе вызванных взрывами на поверхности Земли или в космическом пространстве. Высотные (выше 30 км) ядерные взрывы особенно опасны для объектов электро­энергетики. Они вызывают появление трех типов электромагнитных импульсов, кото­рые могут проявить себя на поверхности Земли:

· первый и второй ЭМИ;

· третий (магнитогидродинамический) ЭМИ.

Возникновение первого ЭМИ связано с отражением электронов Комптона, создава­емых - излучением, - излучением и ней­тронами при их взаимодействии с молеку­лами воздуха при ядерных взрывах на больших высотах (рис. 1.21).

Эти электроны когерентно отражаются магнитным полем Земли, так что попереч­ный поток электронов создает поперечное электрическое поле, распространяющееся по направлению к поверхности Земли.

Первый импульс характеризуется зна­чительными пиковыми напряженностями электрического поля (десятки киловольт на метр), малой длительностью фронта (порядка единиц наносекунд), небольшой общей длительностью импульса (до сотен наносекунд).

Рис. 1.21. Первый ЭМИ высотного ядерного взрыва

Рис 1.22. Форма ЭМИ высотного ядерного взрыва:

- напряженность первого ЭМИ; - напряженность второго ЭМИ; - напряженность МГД ЭМИ

Непосредственно за быстрым первона­чальным переходным процессом излучае­мое нейтронами рассеянное и жесткое гамма-излучение создает дополнительную ионизацию, приводящую к появлению вто­рого ЭМИ.

Напряженность электрического поля этого импульса составляет от 10 до 100 В/м и может длиться от единиц до десятков милли­секунд.

Последний импульс, обычно называе­мый магнитогидродинамическим (МГД ЭМИ), генерируется самим ядерным взры­вом и характеризуется электрическим полем низкой амплитуды (порядка десятков мил­ливольт на метр), длительным фронтом (порядка секунд) и длительным импульсом (сотни секунд).

На рис. 1.22 (публикация МЭК 1000-2-9 за 1996 г.) показаны три рассмотренные составляющие высотного ядерного взрыва ЭМИ. Общая напряженность электричес­кого поля определяется как

,

где - напряженность первого ЭМИ высотного ядерного импульса; - напряженность второго ЭМИ; - напряжен­ность МГД ЭМИ.

Воздействие описанных выше ЭМИ может представлять угрозу работе электро­установок при совпадении двух условий:

· ВЛ имеют достаточную длину для образования больших разностей потенциа­лов на их концах;

· на обоих концах ВЛ сопротивление заземлителя постоянному току небольшое, что создает возможность протекания по линии постоянных токов (при этом токи в несколько сотен ампер могут вызвать эффект насыщения сердечника трансфор­матора).

Благодаря своим свойствам МГД ЭМИ могут взаимодействовать с ВЛ очень боль­шой длины и наводить в них токи, вызы­вающие появление гармонических состав­ляющих тока и дисбаланса фаз, которые, в свою очередь, могут серьезно повредить некоторые компоненты энергосистемы (напри­мер, силовые трансформаторы). Поля, создаваемые МГД ЭМИ, вызывают появле­ние наведенных токов, подобных токам в телефонных сетях (земляным токам), причиной появления которых являются маг­нитные бури, довольно часто случающи­еся в северных странах.

Дата добавления: 2014-01-06