Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Вражаючі фактори ядерного вибуху


Одна з перших термоядерних бомб Mark-17, потужність 10 Мт, вага 20 т. Розгорталася з середини 1950-х на бомбардувальниках B-36

План:


Введення

В залежності від типу заряду і умов вибуху енергія вибуху розподіляється по-різному. Наприклад, при вибуху звичайного ядерного заряду без підвищеного виходу нейтронного випромінювання або радіоактивного забруднення може бути наступне співвідношення часток енергетичного виходу на різних висотах [1] :

При наземному ядерному вибуху близько 50% енергії йде на освіту ударної хвилі і воронки в землі, 30 - 40% в світлове випромінювання, до 5% на проникаючу радіацію і електромагнітне випромінювання і до 15% в радіоактивне зараження місцевості.

При повітряному вибуху нейтронного боєприпасу частки енергії розподіляються своєрідно: ударна хвиля до 10%, світлове випромінювання 5 - 8% і приблизно 85% енергії йде в проникаючу радіацію (нейтронне і гамма-випромінювання) [2]

Ударна хвиля і світлове випромінювання аналогічні вражаючих факторів традиційних вибухових речовин, але світлове випромінювання в разі ядерного вибуху значно потужніше.

Ударна хвиля руйнує будівлі і техніку, травмує людей і надає відкидає дію швидким перепадом тиску і швидкісним напором повітря. Наступні за хвилею розрідження (падіння тиску повітря) і зворотний хід повітряних мас в сторону розвивається ядерного гриба також можуть нанести деякі пошкодження.

Світлове випромінювання діє тільки на неекрановані, тобто нічим не прикриті від вибуху об'єкти, може викликати запалення горючих матеріалів і пожежі, а також опіки і поразка зору людини і тварин.

Проникаюча радіація надає іонізуюче та руйнівний вплив на молекули тканин людини, викликає променеву хворобу. Особливо велике значення має при вибуху нейтронного боєприпасу. Від проникаючої радіації можуть захистити підвали багатоповерхових кам'яних і залізобетонних будівель, підземні сховища із заглибленням від 2-х метрів (льох, наприклад чи будь-яке укриття 3-4 класу і вище), деяким захистом має броньована техніка.

Радіоактивне зараження - при повітряному вибуху щодо "чистих" термоядерних зарядів (поділ-синтез) цей вражаючий фактор зведений до мінімуму. І навпаки, в разі вибуху "брудних" варіантів термоядерних зарядів, влаштованих за принципом поділ-синтез-поділ, наземного, заглибленого вибуху, при яких відбувається нейтронна активація містяться в грунті речовин, а тим більше вибуху так званої " брудної бомби "може мати вирішальне значення.

Електромагнітний імпульс виводить з ладу електричну та електронну апаратуру, порушує радіозв'язок.


1. Ударна хвиля

Найстрашніше прояв вибуху не гриб, а швидкоплинна спалах і освічена нею ударна хвиля
Освіта головний ударної хвилі (ефект Маха) при вибуху 20 кт
Руйнування в Хіросімі в результаті атомного бомбардування

Велика частина руйнувань, заподіюваних ядерним вибухом, викликається дією ударної хвилі. Ударна хвиля являє собою стрибок ущільнення в середовищі, який рухається зі надзвуковою швидкістю (більше 350 м / с для атмосфери). При атмосферному вибуху стрибок ущільнення - це невелика зона, в якій відбувається майже миттєве збільшення температури, тиску і щільності повітря. Безпосередньо за фронтом ударної хвилі відбувається зниження тиску і щільності повітря, від невеликого зниження далеко від центру вибуху і майже до вакууму всередині вогненної сфери. Наслідком цього зниження є зворотний хід повітря і сильний вітер уздовж поверхні зі швидкостями до 100 км / год і більше до епіцентру. [3] Ударна хвиля руйнує будівлі, споруди і вражає незахищених людей, а близько до епіцентру наземного або дуже низького повітряного вибуху породжує потужні сейсмічні коливання, здатні зруйнувати або пошкодити підземні споруди і комунікації, травмувати знаходяться в них людей.

Більшість будівель, крім спеціально укріплених, серйозно пошкоджуються або руйнуються під впливом надлишкового тиску 2160-3600 кг / м (0,22-0,36 атм).

Енергія розподіляється по всьому пройденому відстані, через це сила впливу ударної хвилі зменшується пропорційно кубу відстані від епіцентру.

Захистом від ударної хвилі для людини є притулку. На відкритій місцевості дія ударної хвилі знижується різними поглибленнями, перешкодами, складками місцевості.


2. Оптичне випромінювання

Жертва ядерного бомбардування Хіросіми

Світлове випромінювання - це потік променевої енергії, що включає ультрафіолетову, видиму і інфрачервону області спектра. Джерелом світлового випромінювання є світна область вибуху - нагріті до високих температур і випарувалися частини боєприпасу, навколишнього грунту і повітря. При повітряному вибуху світна область являє собою куля, при наземному - півсферу.

Максимальна температура поверхні світиться області становить зазвичай 5700-7700 C. Коли температура знижується до 1700 C, світіння припиняється. Світловий імпульс триває від часток секунди до декількох десятків секунд, залежно від потужності і умов вибуху. Наближено, тривалість світіння в секундах дорівнює кореню третього ступеня з потужності вибуху в килотоннах. При цьому інтенсивність випромінювання може перевищувати 1000 Вт / см (для порівняння - максимальна інтенсивність сонячного світла 0,14 Вт / см ).

Результатом дії світлового випромінювання може бути запалення і загоряння предметів, оплавлення, обвуглювання, великі температурні напруги в матеріалах.

При впливі світлового випромінювання на людину виникає ураження очей та опіки відкритих ділянок тіла, а також може виникнути поразки і захищених одягом ділянок тіла.

Захистом від впливу світлового випромінювання може служити довільна непрозора перепона.

У разі наявності туману, димки, сильної запиленості та / або задимленості вплив світлового випромінювання також знижується.


3. Проникаюча радіація

Проникаюча радіація ( іонізуюче випромінювання) являє собою гамма-випромінювання і потік нейтронів, що випускаються із зони ядерного вибуху протягом одиниць або десятків секунд.

Радіус ураження проникаючої радіації при вибухах в атмосфері менше, ніж радіуси поразки від світлового випромінювання та ударної хвилі, оскільки вона сильно поглинається атмосферою. Проникаюча радіація вражає людей тільки на відстані 2-3 км від місця вибуху, навіть для великих за потужності зарядів, однак ядерний заряд може бути спеціально сконструйований таким чином, щоб збільшити частку проникаючої радіації для нанесення максимального збитку живій силі (так зване нейтронне зброю). На великих висотах, у стратосфері і космосі проникаюча радіація та електромагнітний імпульс - основні вражаючі фактори.

Проникаюча радіація може викликати зворотні і незворотні зміни в матеріалах, електронних, оптичних та інших приладах за рахунок порушення кристалічної решітки речовини та інших фізико-хімічних процесів під впливом іонізуючих випромінювань.

Захистом від проникаючої радіації служать різні матеріали, що ослабляють гамма-випромінювання і потік нейтронів. Різні матеріали по-різному реагують на ці випромінювання і по-різному захищають.

Від гамма-випромінювання добре захищають матеріали, що мають елементи з високою атомною масою (залізо, свинець, низькозбагачений уран), але ці елементи дуже погано ведуть себе під нейтронним випромінюванням: нейтрони відносно добре їх проходять і при цьому генерують вторинні захватні гамма-промені, а також активують радіоізотопи, надовго роблячи саму захист радіоактивної (наприклад, залізну броню танка; свинець ж не проявляє вторинної радіоактивності). Приклад шарів половинного ослаблення проникаючого гамма-випромінювання [4] : свинець 2 см, сталь 3 см, бетон 10 см, кам'яна кладка 12 см, грунт 14 см, вода 22 см, деревина 31 см.

Нейтронне випромінювання в свою чергу добре поглинається матеріалами, що містять легкі елементи (водень, літій, бор), які ефективно і з малим пробігом розсіюють і поглинають нейтрони, при цьому не активуються і набагато менше видають вторинне випромінювання. Шари половинного ослаблення нейтронного потоку: вода, пластмаса 3 - 6 см, бетон 9 - 12 см, грунт 14 см, сталь 5 - 12 см, свинець 9 - 20 см, дерево 10 - 15 см. Краще всіх матеріалів поглинають нейтрони водень (але в газоподібному стані він має малу щільність), гідрид літію і карбід бору.

Ідеального однорідного захисного матеріалу від усіх видів проникаючої радіації немає, для створення максимально легкою і тонкою захисту доводиться поєднувати шари різних матеріалів для послідовного поглинання нейтронів, а потім первинного і захватного гамма-випромінювання (наприклад, багатошарова броня танків, в якій враховано і радіаційний захист; захист оголовків шахтних пускових установок з ємностей з гідратами літію і заліза з бетоном), а також застосовувати матеріали з добавками. Універсальні широко застосовуються в будівництві захисних споруд бетон і зволожена грунтова засипка, що містять і водень і відносно важкі елементи. Дуже хороший для будівництва бетон з добавкою бору (20 кг B 4 C на 1 м бетону), при однаковій товщині із звичайним бетоном (0,5 - 1 м) він забезпечує в 2 - 3 рази кращий захист від нейтронної радіації і підходить для захисту від нейтронної зброї [5].


4. Електромагнітний імпульс

Зарево, що виникло в результаті висотного ядерного вибуху Starfish Prime

При ядерному вибуху в результаті сильних струмів в іонізованном радіацією і світловим випромінюванням повітрі виникає сильне змінне електромагнітне поле, зване електромагнітним імпульсом (ЕМІ). Хоча воно і не робить ніякого впливу на людину, вплив ЕМВ пошкоджує електронну апаратуру, електроприлади та лінії електропередач. Крім цього велику кількість іонів, що виникло після вибуху, перешкоджає поширенню радіохвиль і роботі радіолокаційних станцій. Цей ефект може бути використаний для засліплення системи попередження про ракетний напад.

Сила ЕМІ змінюється в залежності від висоти вибуху: в діапазоні нижче 4 км він відносно слабкий, сильніше при вибуху 4-30 км, і особливо сильний при висоті підриву більше 30 км (див., наприклад, експеримент по висотному підриву ядерного заряду Starfish Prime).

Виникнення ЕМІ відбувається наступним чином:

  1. Проникаюча радіація, яка виходить із центру вибуху, проходить через протяжні провідні предмети.
  2. Гамма-кванти розсіюються на вільних електронах, що призводить до появи швидко мінливого токового імпульсу в провідниках.
  3. Викликане струмовим імпульсом поле випромінюється в навколишній простір і поширюється зі швидкістю світла, з часом спотворюючись і затухаючи.

Під впливом ЕМВ в усіх провідниках індукується висока напруга. Це призводить до пробоїв ізоляції і виходу з ладу електроприладів - напівпровідникові прилади, різні електронні блоки, трансформаторні підстанції і т. д. На відміну від напівпровідників, електронні лампи не схильні до дії сильної радіації та електромагнітних полів, тому вони тривалий час продовжували застосовуватися військовими.

Велике значення ЕМІ має при висотному вибуху до 100 км і більше. При вибуху в приземному шарі атмосфери не надає вирішального поразки малочутливий електротехніці, його радіус дії перекривається іншими вражаючими факторами. Але зате вона може порушити роботу і вивести з ладу чутливу електроапаратуру і радіотехніку на значних відстанях - аж до декількох десятків кілометрів від епіцентру потужного вибуху, де інші фактори вже не приносять руйнує ефект. Може вивести з ладу незахищену апаратуру в міцних спорудах, розрахованих на великі навантаження від ядерного вибуху (наприклад ШПУ). На людей вражаючої дії не робить [6].


5. Радіоактивне зараження

Кратер від вибуху 104-кілотонн заряду. Викиди грунту також служать джерелом зараження

Радіоактивне зараження - результат випадання з піднятого в повітря хмари значної кількості радіоактивних речовин. Три основних джерела радіоактивних речовин в зоні вибуху - продукти поділу ядерного пального, не вступила в реакцію частина ядерного заряду і радіоактивні ізотопи, що утворилися в грунті та інших матеріалах під впливом нейтронів ( наведена радіоактивність).

Осідаючи на поверхню землі по напрямку руху хмари, продукти вибуху створюють радіоактивний ділянку, званий радіоактивним слідом. Щільність зараження в районі вибуху і по сліду руху радіоактивної хмари зменшується в міру віддалення від центру вибуху. Форма сліду може бути найрізноманітнішою, в залежності від оточуючих умов.

Радіоактивні продукти вибуху випускають три види випромінювання: альфа, бета і гамма. Час їх впливу на навколишнє середовище досить тривало.

У зв'язку з природним процесом розпаду радіоактивність зменшується, особливо різко це відбувається в перші години після вибуху.

Поразка людей і тварин впливом радіаційного зараження може викликатися зовнішнім і внутрішнім опроміненням. Важкі випадки можуть супроводжуватися променевою хворобою і смертю.

Установка на бойову частину ядерного заряду оболонки з кобальту викликає зараження території небезпечним ізотопом 60 Co (гіпотетична брудна бомба).


6. Епідеміологічна та екологічна обстановка

Ядерний вибух у населеному пункті, як і інші катастрофи, пов'язані з великою кількістю жертв, руйнуванням шкідливих виробництв і пожежами, призведе до важких умов у районі його дії, що буде вторинним вражаючим фактором. Люди, навіть не отримали значних поразок безпосередньо від вибуху, з великою ймовірністю можуть загинути від інфекційних захворювань [7] та хімічних отруєнь. Велика ймовірність згоріти в пожежах або просто розбитися при спробі вийти із завалів.

Ядерна атака атомної електростанції може підняти в повітря значно більше радіоактивних речовин, ніж може дати сама бомба. При прямому попаданні заряду і випаровуванні реактора або сховища радіоактивних матеріалів площа земель, протягом багатьох десятків років непридатних для життя, буде в сотні-тисячі разів більше площі зараження від наземного ядерного вибуху. Наприклад, при випаровуванні реактора потужністю 100 МВт ядерним вибухом в 1 мегатонну і просто при наземному ядерному вибуху 1 Мт співвідношення площ території з середньою дозою 2 радий (0,02 Грей) на рік буде таким: через 1 рік після атаки 130000 км і 15 000 км через 5 років 60 000 км і 90 км через 10 років 50 000 км і 15 км через 100 років 700 км і 2 км [8].


7. Психологічний вплив

Люди, що опинилися в районі дії вибуху, крім фізичних ушкоджень, відчувають потужний психологічний гнітюче вплив від вражаючого і страхітливого вигляду розгортається картини ядерного вибуху, катастрофічності руйнувань і пожеж, безлічі трупів і понівечених живих навколо, загибелі рідних і близьких, усвідомлення заподіяної шкоди своєму організму. Результатом такого впливу з'явиться погана психологічна обстановка серед тих, що вижили після катастрофи, а в подальшому стійкі негативні спогади, що впливають на все подальше життя людини. В Японії є окреме слово, що позначає людей, які стали жертвами ядерних бомбардувань - " Хібакуся ".

Державні спецслужби багатьох країн передбачають , Що однією з цілей різних терористичних угруповань може бути заволодіння ядерною зброєю і застосування її проти мирного населення з метою психологічного впливу, навіть якщо фізичні вражаючі чинники ядерного вибуху будуть незначні в масштабах країни-жертви і всього людства. Повідомлення про ядерне теракті буде негайно поширено засобами масової інформації (телебачення, радіо, інтернет, преса) і безсумнівно матиме неабиякий психологічний вплив на людей, на що можуть розраховувати терористи.

Саме психологічний вплив від наявності ядерної зброї і страху перед його застосуванням у XX столітті не дало вибухнути Третьої світової війни із застосуванням ядерної зброї. [Джерело не вказано 1007 днів]


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Хронологія Великого вибуху
Теорія великого вибуху (телесеріал)
Реактивність ядерного реактора
Теплоносій ядерного реактора
Екологічні фактори
Фактори виробництва
Фактори транскрипції
Екологічні фактори
Аварійний захист ядерного реактора
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru