Ядерний вибух, його вражаючі фактори

Зміст

Введення

1. Послідовність подій при ядерному вибуху

2.Ударна хвиля

3.Світлове випромінювання

4.Проникаюча радіація

5.Радіоактивне зараження

6.Електромагнітний імпульс

Висновок

Списоклітератури

Введення

Ядерний вибух - потужний вибух, викликаний вивільненнямядерної енергії: або при швидко розвивається ланцюгової реакції поділу важкихядер; - або при термоядерної реакції синтезу ядер гелію з легших ядер. ВЗалежно від завдань, що вирішуються застосуванням ядерної зброї, ядерні вибухиможуть вироблятися в повітрі, на поверхні землі і води, під землею і водою.Ядерний вибух супроводжується виділенням величезної кількості енергії, томупо руйнуючій і вражаючій дії він в сотні і тисячі разів можеперевершувати вибухи найбільших боєприпасів, споряджених звичайними вибуховимиречовинами.

Вражаючі фактори ядерної зброї - фізичні процеси іявища, які виникають при ядерному вибуху і визначають його вражаючевплив. Характер, ступінь і тривалість впливу вражаючихфакторів залежать від потужності ядерного боєприпасу, виду вибуху, відстані відйого епіцентру, ступеня захисту об'єктів, метеорологічних умов, характерумісцевості.

Основними вражаючими факторами ядерного зброї є:ударна хвиля, світлове випромінювання, проникаюча радіація, радіоактивне зараженняі електромагнітний імпульс. Приблизно половина всієї енергії виходить у виглядіударної хвилі, решта - світлове випромінювання, на частку проникаючої радіації(Гамма-променів і нейтронів) доводиться не більше 5%. Така різноманітність вражаючихчинників говорить про те, що ядерний вибух являє собою набагато більшнебезпечне явище, ніж вибух аналогічного по енерговиходу кількості звичайної вибухівки.

Люди, безпосередньо зазнали впливу вражаючих факторівядерного вибуху, крім фізичних ушкоджень, відчувають психологічнийгнітюче вплив від усвідомлення факту близького ядерного вибуху - самогоруйнівного зброї, відомого людству на даний момент.

1. Послідовність подій приядерному вибуху

Виділення величезної кількості енергії, що відбувається в ходіланцюгової реакції поділу, призводить до швидкого розігріву речовини вибухового пристроюдо температур порядку 10 7 К. При таких температурах речовина являєсобою інтенсивно випромінює іонізовану плазму. На цьому етапі у вигляді енергіїелектромагнітного випромінювання виділяється близько 80% енергії вибуху. Максимуменергії цього випромінювання, званого первинним, припадає на рентгенівськийдіапазон спектру. Подальший хід подій при ядерному вибуху визначається восновному характером взаємодії первинного теплового випромінювання з навколишнімепіцентр вибуху середовищем, а також властивостями цього середовища [1].

У разі якщо вибух зроблений на невеликій висоті ватмосфері, первинне випромінювання вибуху поглинається повітрям на відстаняхпорядку декількох метрів. Поглинання рентгенівського випромінювання призводить доутворення хмари вибуху, що характеризується дуже високою температурою. Напершій стадії ця хмара зростає в розмірах за рахунок радіаційної передачі енергіїз гарячої внутрішньої частини хмари до його холодного оточенню. Температура газув хмарі приблизно постійна по його об'єму і знижується в міру його збільшення. Вмомент, коли температура хмари знижується до приблизно 300 тисяч градусів,швидкість фронту хмари зменшується до величин, порівнянних із швидкістю звуку. Вцей момент формується ударна хвиля, фронт якої "відривається" відмежі хмари вибуху. Для вибуху потужністю 20 кт ця подія настаєприблизно через 0.1 м/сек після вибуху. Радіус хмари вибуху в цей моментскладає близько 12 метрів.

Інтенсивність теплового випромінювання хмари вибуху цілкомвизначається видимої температурою його поверхні. На деякий час повітря, нагрітев результаті проходження вибухової хвилі, маскує хмару вибуху, поглинаючивипромінювану їм радіацію, так що температура видимої поверхні хмари вибухувідповідає температурі повітря за фронтом ударної хвилі, яка падає зміру збільшення розмірів фронту. Через приблизно 10 мілісекунд після початкувибуху температура у фронті падає до 3000 В° С і він знову стає прозоримдля випромінювання хмари вибуху. Температура видимої поверхні хмари вибухузнову починає рости і через приблизно 0.1 сек після початку вибуху досягаєприблизно 8000 В° С (для вибуху потужністю 20 кт). У цей момент потужність випромінюванняхмари вибуху максимальна. Після цього температура видимої поверхні хмариі, відповідно, випромінювана ним енергія швидко падає. У результаті, основначастка енергії випромінювання висвічується за час менше однієї секунди.

Формування імпульсу теплового випромінювання та освітаударної хвилі відбувається на самих ранніх стадіях існування хмари вибуху. Оскількивсередині хмари міститься основна частка радіоактивних речовин, що утворюються вході вибуху, подальша його еволюція визначає формування слідурадіоактивних опадів. Після того як хмара вибуху остигає настільки, що вжене випромінює у видимій області спектра, процес збільшення його розмірівпродовжується за рахунок теплового розширення і воно починає підніматися вгору. Впроцесі підйому хмара захоплює за собою значну масу повітря і грунту.Протягом декількох хвилин хмара досягає висоти в кілька кілометрів іможе досягти стратосфери. Швидкість випадання радіоактивних опадів залежить відрозміру твердих частинок, на яких вони конденсуються. Якщо в процесі свогоформування хмара вибуху досягла поверхні, кількість грунту, захопленогопри підйомі хмари, буде достатньо велика і радіоактивні речовини осідають восновному на поверхні частинок грунту, розмір яких може досягатидекількох міліметрів. Такі частинки випадають на поверхню у відноснійблизькості від епіцентру вибуху, причому за час випадання їх радіоактивністьпрактично не зменшується.

У разі якщо хмара вибуху не торкається поверхні,містяться в ньому радіоактивні речовини конденсуються в набагато меншічастинки з характерними розмірами 0.01-20 мікрон. Оскільки такі частинки можутьдостатньо довго існувати у верхніх шарах атмосфери, вони розсіюються наддуже великою площею і за час, що минув до їх випадання на поверхню,встигають втратити значну частку своєї радіоактивності. У цьому випадку радіоактивнийслід практично не спостерігається. Мінімальна висота, вибух на якій непризводить до утворення радіоактивного сліду, залежить від потужності вибуху іскладає приблизно 200 метрів для вибуху потужністю 20 кт і близько 1 км для вибуху потужністю 1 Мт [2].

2. Ударна хвиля

Основні вражаючі фактори - ударна хвиля і світлове випромінювання- Аналогічні вражаючим чинникам традиційних вибухових речовин, алезначно потужніше.

Ударна хвиля, яка формується на ранніх стадіях існуванняхмари вибуху, являє собою один з основних вражаючих факторіватмосферного ядерного вибуху. Основними характеристиками ударної хвилі єпікове надлишковий тиск і динамічний тиск у фронті хвилі.Здатність об'єктів витримувати вплив ударної хвилі залежить від безлічіфакторів, таких як наявність несучих елементів, матеріал будівлі, орієнтаціяпо відношенню до фронту. Надмірний тиск в 1 атм (15 фунтів/кв. Дюйм),виникаюче на відстані 2.5 км від наземного вибуху потужністю 1 Мт, здатнезруйнувати багатоповерховий будинок із залізобетону. Радіус області, в якій привибух в 1 Мт створюється подібний тиск складає близько 200 метрів.

На початкових стадіях існування ударної хвилі її фронтявляє собою сферу з центром в точці вибуху. Після того як фронтдосягає поверхні, утвориться відбита хвиля. Так як відбита хвиляпоширюється в середовищі, через яку пройшла пряма хвиля, швидкість їїпоширення виявляється трохи вище. В результаті, на деякомувідстані від епіцентру дві хвилі зливаються біля поверхні, утворюючи фронт,характеризується приблизно в два рази більшими значеннями надлишкового тиску [3].

Так, при вибуху 20-кілотонни ядерного боєприпасу ударнахвиля за 2 секунди проходить 1000 м, за 5... секунд - 2000 м, за 8 сек - 3000 м. Передня межа хвилі називається фронтом ударної хвилі. Ступінь поразкиУВ залежить від потужності і положення на ній об'єктів. Вражаюча дія УВхарактеризується величиною надлишкового тиску.

Оскільки для вибуху даної потужності відстань, на якійутворюється подібний фронт, залежить від висоти вибуху, висоту вибуху можна підібратидля отримання максимальних значень надлишкового тиску на визначенійплощі. Якщо метою вибуху є знищення укріплених військових об'єктів,оптимальна висота вибуху виявляється дуже малою, що неминуче призводить доутворення значної кількості радіоактивних опадів.

3. Світлове випромінювання

Світлове випромінювання - це потік променевої енергії, що включаєультрафіолетову, видиму та інфрачервону області спектра. Джерелом світловоговипромінювання є світна область вибуху - нагріті до високих температур івипаровувались частини боєприпасу, навколишнього грунту і повітря. При повітряномувибуху світна область являє собою кулю, при наземному - півсферу.

Максимальна температура поверхні світиться областістановить зазвичай 5700-7700 В° С. Коли температура знижується до 1700 В° C, світіння припиняється. Світловий імпульс триває від часток секунди до декількох десятківсекунд, в залежності від потужності і умов вибуху. Наближено,тривалість світіння в секундах дорівнює кореню третього ступеня з потужностівибуху в кілотонн. При цьому інтенсивність випромінювання може перевищувати 1000 Вт/см ВІ(Для порівняння - максимальна інтенсивність сонячного світла 0,14 Вт/см ВІ).

Результатом дії світлового випромінювання може бутизаймання та загоряння предметів, оплавлення, обвуглювання, великітемпературні напруги в матеріалах.

При впливі світлового випромінювання на людини виникаєураження очей та опіки відкритих ділянок тіла і тимчасове осліплення, а такожможе виникнути поразки і захищених одягом ділянок тіла.

Опіки виникають від безпосереднього впливу світловоговипромінювання на відкриті ділянки шкіри (первинні опіки), а також від палаючої одягу,в осередках пожеж (вторинні опіки). В залежності від важкості ураження опікиділяться на чотири ступені: перша - почервоніння, припухлість і болючістьшкіри; друга - утворення пухирів; третя - омертвляння шкірних покривів і тканин;четверта - обвуглювання шкіри.

Опіки очного дна (при прямому погляді на вибух) можливі навідстанях, що перевищують радіуси зон опіків шкіри. Тимчасове осліплення виникаєзазвичай вночі і в сутінки і не залежить від напрямку погляду в момент вибуху ібуде носити масовий характер. Вдень воно виникає лише при погляді на вибух.Тимчасове осліплення проходить швидко, не залишає наслідків, і медичнадопомога звичайно не потрібно.

4. Проникаюча радіація

Ще одним вражаючим фактором ядерного зброї є проникаючарадіація, що представляє собою потік високоенергетичних нейтронів ігамма-квантів, що утворюються як безпосередньо в ході вибуху так і врезультаті розпаду продуктів поділу. Поряд з нейтронами й гамма-квантами, вході ядерних реакцій утворюються також альфа-і бета-частинки, вплив якихможна не враховувати через те що вони дуже ефективно затримуються навідстанях порядку декількох метрів. Нейтрони і гама-кванти продовжуютьвиділятися протягом досить тривалого часу після вибуху, надаючивплив на радіаційну обстановку. До власне проникаючої радіаціїзазвичай відносять нейтрони й гамма-кванти з'являються протягом першої хвилинипісля вибуху. Подібне визначення пов'язане з тим, що за час порядку однієїхвилини хмара вибуху встигає піднятися на висоту, достатню для того, щобрадіаційний потік на поверхні став практично непомітний.

Інтенсивність потоку проникаючої радіації і відстань наякому її дія може завдати істотної шкоди, залежать від потужностівибухового пристрою і його конструкції. Доза радіації, отримана на відстаніблизько 3 км від епіцентру термоядерного вибуху потужністю 1 Мт достатня для тогощоб викликати серйозні біологічні зміни в організмі людини. Ядерневибуховий пристрій може бути спеціально сконструйоване таким чином, щобзбільшити збиток, що наноситься проникаючою радіацією в порівнянні із збитком,наносимим іншими вражаючими факторами (так зване нейтронне зброю).

Процеси, що відбуваються в ході вибуху на значній висоті,де щільність повітря невелика, дещо відрізняються від відбуваються припроведенні вибуху на невеликих висотах. Перш за все, через малу щільністьповітря поглинання первинного теплового випромінювання відбувається на набагато більшихвідстанях і розмір хмари вибуху може досягати десятків кілометрів.Істотний вплив на процес формування хмари вибуху починають надаватипроцеси взаємодії іонізованих частинок хмари з магнітним полем Землі.Іонізовані частинки, що утворилися в ході вибуху, надають також помітневплив на стан іоносфери, утрудняючи, а іноді і роблячи неможливимпоширення радіохвиль (цей ефект може бути використаний для осліпленнярадіолокаційних станцій).

Ураження людини проникаючою радіацією визначаєтьсясумарною дозою, отриманої організмом, характером опромінення і його тривалістю.В залежності від тривалості опромінення прийняті наступні сумарні дозигамма-випромінювання, що не приводять до зниження боєздатності особового складу:одноразове опромінення (імпульсне чи протягом перших 4 діб.) -50 радий;багаторазове опромінення (безупинне чи періодичне) протягом перших 30 діб.- 100 рад, протягом 3 міс. - 200 рад, протягом 1 року - 300 радий.

5. Радіоактивне зараження

Радіоактивне зараження - результат випадання з піднятого вповітря хмари значної кількості радіоактивних речовин. Три основнихджерела радіоактивних речовин в зоні вибуху - продукти поділу ядерногопального, не вступила в реакцію частина ядерного заряду і радіоактивніізотопи, що утворилися в грунті та інших матеріалах під впливом нейтронів(Наведена активність).

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 хмаризменшується в міру віддалення від центру вибуху. Форма сліду може бути самоюрізноманітною, залежно від навколишніх умов.

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

З часом активність осколківрозподілу швидко зменшується, особливо в першого годинник після вибуху. Так, наприклад,загальна активність осколків розподілу при вибуху ядерних боєприпасів потужністю 20кТ через один день буде в кілька тисяч разів менше, ніж через одну хвилинупісля вибуху. При вибуху ядерного боєприпасу частина речовини заряду не піддаєтьсярозподілу, а випадає в звичайному своєму вигляді; розпад її супроводжується утвореннямальфа - частинок.

Наведена радіоактивність обумовленарадіоактивними ізотопами, що утворюються в грунті в результаті опромінення йогонейтронами, що випускаються в момент вибуху ядрами атомів хімічних елементів,входять до складу грунту. Утворилися ізотопи, як правило, бета - активні,розпад багатьох з них супроводжується гамма - випромінюванням. Періоди напіврозпадубільшості з радіоктівних ізотопів, порівняно невеликі - відоднієї хвилини до години. У зв'язку з цим наведена активність може представлятинебезпеку лише в перші години після вибуху і тільки в районі, близькому до йогоепіцентру.

Поразка людей та тварин впливом радіаційногозараження може викликатися зовнішнім і внутрішнім опроміненням. Важкі випадки можутьсупроводжуватися променевою хворобою і смертю.

Поразки в результаті внутрішньогоопромінення з'являються в результаті влучення радіоактивних речовин усерединуорганізму через органи дихання і шлунково-кишковий тракт. У цьому випадкурадіоактивні випромінювання вступають в безпосередній контакт з внутрішнімиорганами і можуть викликати сильну променеву хворобу; характер захворювання будезалежати від кількості радіоактивних речовин, що потрапили в організм. На озброєння,бойову техніку ...і інженерні споруди радіоактивні речовини не надаютьшкідливого впливу.

Установка на бойову частину ядерного заряду оболонки зкобальту викликає зараження території небезпечним ізотопом 60 В° С (гіпотетичнабрудна бомба) [4].

6.Електромагнітний імпульс

При ядерному вибуху в результаті сильних струмів в ионизованномрадіацією і світловим випромінюванням повітрі виникає сильне змінне електромагнітнеполе, зване електромагнітним імпульсом (ЕМІ). Хоча воно й не робитьніякого впливу на людину, вплив ЕМВ пошкоджує електроннуапаратуру, електроприлади та лінії електропередач. Крім цього великекількість іонів, що виникло після вибуху, перешкоджає поширенню

1.

2.

3.об'єктах.

Висновок

В цілях

Список літератури

1.

2.Цивільна оборона.

3./ Під ред. А.А. - М.:

4.і доп.

5.Військова

6.
/ Під ред.А.А. факторів. изд., перераб. і доп.