Ядерное оружие и его поражающие факторы

Современные средства массового поражения и способы защиты от них.

Чрезвычайные ситуации военного времени могут создаваться применением оружия массового поражения (ОМП), т.е. оружия большой поражающей способности. К существующим видам ОМП относятся:

ядерное;

химическое;

бактериологическое.

Кроме этого, возможно применение новых видов оружия массового поражения:

геофизического;

лучевого;

радиологического;

радиочастотного;

инфразвукового и др.

Для разработки новых видов ОМП привлекаются ранее не известные или неиспользованные в прошлом технические принципы и явления. При этом, зачастую, ставится цель не столько увеличить масштабы поражения, сколько получить новые возможности внезапного поражения противника.

Ядерным называется оружие, поражающее действие которого обусловлено энергией, выделяющейся при ядерных реакциях деления и синтеза. Оно является самым мощным видом оружия массового поражения. Ядерное оружие предназначено для массового поражения людей, уничтожения или разрушения административных и промышленных центров, различных объектов, сооружений и техники.

Поражающее действие ядерного взрыва зависит от мощности боеприпаса, вида взрыва, типа ядерного заряда. Мощность ядерного боеприпаса характеризуется тротиловым эквивалентом. Единица ее измерения - т, кт, Мт.

Рассмотрим поражающие факторы наземного ядерного взрыва и их воздействие на человека, промышленные объекты и т.д.

Поражающими факторами наземного ядерного взрыва являются:

воздушная ударная волна (50% энергии взрыва);

световое излучение (35% энергии взрыва);

проникающая радиация (4% энергии взрыва);

радиоактивное заражение (10% энергии взрыва);

электромагнитный импульс (1% энергии взрыва).

Воздушная ударная волна - это зона сжатого воздуха, распространяющаяся от центра взрыва. Ее источник - высокое давление и температура в точке взрыва. Основные параметры ударной волны, определяющие ее поражающее действие:

избыточное давление во фронте ударной волны, ΔР_ф, Па (кгс/см2);

скоростной напор, ΔР_ск, Па (кгс/см2).

Скоростной напор ΔРск - это динамическая нагрузка, создаваемая потоком воздуха, движущимся за фронтом ударной волны. Метательное действие скоростного напора воздуха заметно сказывается в зоне с избыточным давлением более 50 кПа, где скорость перемещения воздуха более 100 м/с. При давлениях менее 50 кПа влияние ΔРск быстро падает.

Время действия ударной волны (с): при q=20 кт - = 0,6 с, при q=1 Мт - = 3 с.

При воздействии на людей ударная волна вызывает различные по степени тяжести поражения (травмы):

прямые - от избыточного давления и скоростного напора;

косвенные - от ударов обломками ограждающих конструкций, осколков стекла и т.д.

По степени тяжести поражения людей от ударной волны делятся:

на легкие при ΔР_ф = 20-40 кПа (0,2-0,4 кгс/см²), (вывихи, ушибы);

средние при ΔР_ф = 40-60 кПа (0,4-0,6 кгс/см²), (контузии, кровь из носа и ушей);

тяжелые при ΔР_ф ≥ 60 кПа (тяжелые контузии, повреждения слуха и внутренних органов, потеря сознания, переломы);

смертельные при ΔР_ф ≥ 100 кПа.

Характер разрушений промышленных зданий в зависимости от нагрузки, создаваемой ударной волной:

полные разрушения при ΔР_ф ≥ 50 кПа (разрушение всех элементов конструкции зданий);

сильные разрушения при ΔР_ф ≥ 30-50 кПа (обрушение 50% конструкций зданий);

средние разрушения при ΔР_ф = 20-30 кПа (трещины в несущих элементах конструкций, обрушение отдельных участков стен);

слабые разрушения при ΔР_ф ≥ 10-20 кПа (повреждения окон, дверей, легких перегородок).

Световое излучение -электромагнитное излучение, включающее в себя ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра.

Световое излучение поражает людей, воздействует на здания, сооружения, технику и леса, вызывая пожары.

Основным параметром, характеризующим поражающее действие светового излучения, является световой импульс (U_св). При воздействии на людей световое излучение вызывает ожоги тела.

U_св - это количество световой энергии, падающей на 1 м² площади, пер-пендикулярной к направлению излучения за все время свечения огненного шара. Величина U_св зависит от интенсивности и продолжительности излучения. Продолжительность в свою очередь зависит от мощности боеприпаса:

при q = 20 кт - 3 с;

q = 1 Мт - 10 с;

q = 10 Мт - 23 с.

На величину U_св также влияют вид взрыва и прозрачность атмосферы.

Световое излучение вызывает ожоги тела:

1 степени при U_св = 80-160 кДж/м² (покраснение, припухлость кожных покровов);

2 степени при U_св = 160-400 кДж/м² (образование пузырей);

3 степени при U_св = 400-600 кДж/м² (омертвление кожи и мышечных тканей);

4 степени при U_св ≥ 600 кДж/м² (обугливание кожи, тканей, воз-можна как временная, так и полная потеря зрения и т.д.).

Большую опасность для людей в очаге ядерного поражения представляют пожары. В Хиросиме и Нагасаки ожоги от пожаров составили 70÷80%. 6 августа 1945 г. в Хиросиме огневой шторм продолжался 6 ч, сгорело около 60 тысяч домов, скорость ветра в зоне огневого шторма составляла 50÷60 км/ч.

Распределение пожаров в зонах разрушений:

в зоне полных разрушений (ΔР_ф ≥ 50 кПа) - наблюдается тление в завалах;

в зонах сильных и средних разрушений (ΔР_ф = 50-20 кПа) - сплошные пожары, горит ≈ 90% зданий;

в зоне слабых разрушений (ΔР_ф = 20-10 кПа) - отдельные пожары, горит одно или несколько зданий.

При тепловом воздействии на материалы световое излучение вызывает их воспламенение, обугливание и оплавление, что приводит к выходу из строя оборудования и технических средств.

Проникающая радиация - это поток γ- и нейтронных излучений в окружающую среду из зоны ЯВ в течение первых 15-20 с после взрыва, радиус 3÷5 км.

γ-излучение составляет основную часть проникающей радиации. Нейтронное (n) излучение имеет место лишь в момент взрыва и после взрыва до 10 с.

В практической дозиметрии основным параметром, характеризующим поражающее действие на людей проникающей радиации, является доза излучения.

Проникающая радиация, распространяясь в среде, ионизирует ее атомы, а при прохождении через живую ткань - атомы и молекулы, входящие в состав клеток. Это приводит к нарушению нормального обмена веществ, изменению характера жизнедеятельности клеток, отдельных органов и систем организма или к генетическим (наследственным) изменениям. В результате такого воздействия возникает лучевая болезнь.

Основной параметр, характеризующий поражающее действие ионизирующего излучения - это доза ионизирующего излучения. В зависимости от способа измерения или степени воздействия излучения на отдельные органы или организм в целом используются различные виды доз

Для характеристики степени, глубины и формы воздейст­вия излучений на облучаемое тело, зависящих, прежде всего, от величины погло­щенной им энергии, вводят понятие поглощенной дозы излучения (D _П). Она показывает среднюю энергию излучения, которая поглощается облучаемым объектом с единичной массой. За единицу измерения D _П принимается: в СИ - грей, 1Гр=1Дж/кг, внесистемная - рад. Соотношение между ними 1Гр=100 рад. Однако наиболее просто можно измерить дозу излучения по эффекту ионизации воздуха (т.е. по возникновению заряда в воздухе), который в практике и принимается в ка­честве эквивалентного вещества. Поэтому в практической дозиметрии для харак­теристики дозы по данному эффекту, оценки радиационной обстановки (РО) на местности, в помещениях, обусловленной внешним γ- или рентгеновским (фо­тонным) излучением, используют внесистемный параметр - понятие экспозиционной дозы облу­чения (D _ЭКС). Она характеризует ионизирующую способность излучения в воз­духе и имеет размерности: внесистемная единица – рентген (Р), а в системе СИ не применяется. Соотношение между поглощенной дозой в радах и экспозиционной дозой в рентгенах:

в воздухе – D _ЭКС (Р) = 0.873 D _П(рад) или D (рад) = 1,14 D (P).

В практике принимают 1P = 0,873 рад 1рад или 1рад=1,14Р 1P, характеризуя сравнительно с небольшой ошибкой поражающее действие фотонного излучения в рентгенах; в живой ткани – D _ЭКС (Р) = 0,93 D _П (рад) и 1P=0,93рад 1рад. Зна­чение коэффициента 0,873 или 1,14 называют энергетическим эквива­лентом рентгена.

Для характеристики биологического воздействия ионизи­рующих излучений на человека используют параметры эквивалентная до­за и эффективная доза.

№ пп	Наименование дозы	Определение	Единицы измерения
	Внесист.	СИ
1.	Экспозиционная доза (поглощенная доза по воздуху)	Мера, характеризующая опасность воздействия фотонного (гамма и рентгеновского) излучения, определенная по ионизации воздуха	Рентген (Р)	Кл/кг (кулон/кг)
2.	Поглощенная доза	Средняя энергия, переданная источником ионизирующего излучения единице массы облучаемого вещества	рад	Гр (грей)   1 Гр=100 рад
3.	Эквивалентная доза	Поглощенная доза, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения	бэр	Зв (зиверт)
100 бэр = 1 Зв
4.	Эффективная доза	Величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности	бэр	Зв

При однократном внешнем общем облучении человека в зависимости от поглощенной дозы излучения (Дп) различают 4 степени лучевой болезни.

Степень лучевой болезни	Дп (рад; Р)	Характер протекания процессов после облучения
1 степень (легкая)	100-200	Скрытый период 3-6 недель, затем слабость, тошнота, повышение температуры, работоспособность сохраняется.
2 степень (средняя)	200-400	2-3 дня тошнота и рвота, затем скрытый период 15-20 суток, выздоровление через 2-3 месяца.
3 степень (тяжелая)	400-600	Скрытый период 5-10 суток, протекает тяжело, выздоровление через 3-6 месяцев.
4 степень (крайне тяжелая)	≥ 600	Наиболее опасна, может привести к смертельному исходу.

Мощностью дозы называется доза ионизирующего излучения, отнесенная к единице времени. Единицами измерения мощности доз являются соответственно для:

экспозиционной дозы – Р/ч, мР/ч, мкР/ч;

поглощенной дозы – рад/с, рад/ч, Гр/с, Гр/ч;

эквивалентной и эффективной доз – бэр/ч, Зв/с, Зв/ч.

В практической дозиметрии для оценки РЗ местности γ- излучением часто используют понятие уровень радиации. Под уровнем ра­диации понимают мощность экспозиционной дозы γ- излучения, измеренной на высоте 0,7 - 1 м над зараженной поверхностью. Уровень радиации чаще всего из­меряют в Р/ч, мР/ч, мкР/ч.

Радиоактивное заражение местности (РЗМ)

На радиоактивно зараженной местности источниками радиоактивного излучения являются: осколки (продукты) деления ядерного взрывчатого вещества, наведенная активность в грунте и других материалах, не разделившаяся часть ядерного заряда. Зоны радиоактивного заражения, выделяемые в очаге ядерного поражения

Параметры характеризующие зоны РЗ	Зона чрезвычайно опасного заражения, Г	Зона опасного заражения, В	Зона сильного заражения, Б	Зона умеренного заражения, А
Д ∞, (Р)
Р1, (Р/ч)
Р10, (Р/ч)				0,5

Радиоактивно зараженная местность может вызвать поражение людей как за счет внешнего γ- излучения от осколков деления, так и от попадания радиоактивных продуктов α,β - излучения на кожные покровы и внутрь организма человека.

Допустимые дозы внешнего облучения людей для военного времени:

однократное облучение (до 4-х суток) 50 Р;

в течение 30 суток 100 Р;

в течение 3-х месяцев 200 Р;

до 1 года 300 Р.

Электромагнитный импульс (ЭМИ) - это неоднородное электромагнитное излучение в виде мощного короткого импульса (с длиной волны от 1 до 1000м), которое сопровождает ядерный взрыв и поражает электрические, электронные системы и аппаратуру на значительных расстояниях. Источник ЭМИ - это процесс взаимодействия γ-квантов с атомами среды. Поражающим параметром ЭМИ является мгновенное нарастание (и спад) напряженности электрического и магнитного полей под действием мгновенного γ-импульса (несколько миллисекунд). Например, при низком воздушном взрыве q = 1 Мт ЭМИ с поражающими величинами напряженности полей распространяется на площади с радиусом до 32 км, а при q = 10 Мт - до 115 км.

"Приемники" ЭМИ: линии связи и электропередачи, опоры ЛЭП, мачты, антенны, металлические крыши и др. металлические конструкции. В них под действием ЭМИ возникает импульс электрического тока и появляется разность потенциалов относительно Земли. Под действием этих напряжений происходит: пробой изоляции, повреждение входных элементов аппаратуры, выжигание элементов электросхем, короткие замыкания, искажения магнитных записей и стирание "памяти" ЭВМ.

При проектировании систем и аппаратуры необходимо разрабатывать защиту от ЭМИ. Защита от ЭМИ достигается экранированием линий энергоснабжения и управления, а также аппаратуры. Все наружные линии должны быть двухпроводными, хорошо изолированными от земли, с малоинерционными разрядниками и плавкими вставками.

Рассматривая проблемы развития ядерного оружия, следует иметь в виду, что США, Россия и другие ядерные государства ведут разработки и создание ядерного оружия третьего поколения, или ядерного оружия направленной энергии, в котором значительная часть энергии взрыва перераспределяется и усиливается в пользу одного из поражающих факторов. Например, нейтронное оружие - основной поражающий фактор проникающая радиация с преобладанием нейтронного излучения; тектоническое, или геофизическое оружие - основной поражающий фактор ударная сейсмическая волна; "кобальтовая бомба" - основной поражающий фактор радиоактивное заражение местности радиоактивным кобальтом; заряд "Супер ЭМИ" - основной поражающий фактор усиленный электромагнитный импульс; радиологическое оружие - поражающим фактором являются специально приготовленные радиоактивные рецептуры для поражения людей, местности, воздуха, воды, боевой техники и других военных и гражданских объектов и т.п.

Наиболее надежным средством защиты от всех поражающих факторов ядерного взрыва являются защитные сооружения. При действиях в зонах заражения для защиты органов дыхания, глаз и открытых участков тела от радиоактивных веществ используются средства защиты органов дыхания (противогазы, респираторы, противопыльные тканевые маски и ватно-марлевые повязки), а также средства защиты кожного покрова.

Для защиты от нейтронных боеприпасов используются те же средства и способы, что и для защиты от ядерных боеприпасов. Кроме того, при сооружении убежищ и укрытий рекомендуется уплотнять и увлажнять укладываемый над ними грунт, увеличивать толщину перекрытий, устраивать дополнительную защиту входов и выходов. Защитные свойства техники повышаются применением комбинированной защиты, состоящей из водородсодержащих веществ (например, полиэтилена) и материалов с высокой плотностью (свинец).

В случае ядерного удара в населенных пунктах большую опасность для людей будут представлять пожары, вызванные световым излучением ядерного взрыва, вторичными факторами после взрыва, а также в результате применения противником зажигательных веществ.

После выхода из очага ядерного поражения (зоны радиоактивного заражения) необходимо провести частичную дезактивацию и санитарную обработку, т. е. удалить радиоактивную пыль. При дезактивации ее удаляют с одежды, обуви, со средств индивидуальной защиты; при санитарной обработке - с открытых участков тела и слизистых оболочек глаз, носа и рта.

При частичной санитарной обработке открытые участки тела, в первую очередь руки, лицо и шею, а также глаза обмывают незараженной водой. Нос, рот и горло полощут. Важно, чтобы при обмывке лица зараженная вода не попала в глаза, рот и нос. При недостатке воды обработку проводят путем многократного протирания участков тела тампонами из марли (ваты, пакли, ветоши), смоченными незараженной водой. Протирание следует проводить в одном направлении (сверху вниз), каждый раз переворачивая тампон чистой стороной.

Зимой для частичной дезактивации одежды, обуви, средств защиты и даже для частичной санитарной обработки может использоваться незараженный снег. Летом санитарную обработку можно организовать в реке или другом проточном водоеме.

Частичная дезактивация и санитарная обработка, проводимые в одноразовом порядке, не всегда гарантируют полное удаление радиоактивной пыли. Поэтому после их проведения обязательно проводится дозиметрический контроль. Если заражение одежды и тела окажется выше допустимой нормы, частичные дезактивацию и санитарную обработку повторяют. В необходимых случаях проводится полная санитарная обработка.

Дата добавления: 2014-01-07