Ядерный взрыв боеприпаса или таковой, возникающий при
аварии на атомной электростанции, сопровождается выделением огромного
количества энергии. Он по своему разрушающему действию в сотни и тысячи раз
может превосходить взрыв самого крупного обычного боеприпаса и происходит в
миллионные доли секунды. При этом в центре взрыва температура мгновенно
повышается до нескольких миллионов градусов, а давление возрастает до
нескольких миллионов атмосфер, и в результате этого вещество заряда
переходит в газообразное состояние. Сфера раскаленных газов, стремящаяся
расшириться, сжимает прилегающие слои воздуха. На границе сжатого воздуха
создается перепад давления и образуется воздушная ударная волна.
Одновременно с ударной волной из зоны взрыва распространяется
мощный поток нейтронов и гамма-излучения, образующихся в ходе ядерной реакции.
Светящаяся область взрыва в виде огненного шара через 1-2 секунды достигает
своих максимальных размеров, а мощные восходящие потоки воздуха, вызываемые
разностью температур, поднимают с земли пыль и частицы грунта, образуя при этом
характерный пылевой столб. Поднявшаяся пыль, смешавшись с радиоактивными
осколками ядерного деления, постепенно выпадая из радиоактивного облака,
заражает местность.
Мгновенно действующее гамма-излучение ионизирует атомы
воздуха и разделяет их на электроны и положительно заряженные ионы. Причем
электроны с
большой скоростью разлетаются в радиальном направлении от центра взрыва, а
положительно заряженные ионы практически остаются на месте. То есть происходит
разделение положительных и отрицательных зарядов, а это приводит к возникновению
электрических и магнитных полей. Эти короткоживущие поля принято называть
электромагнитным импульсом (ЭМИ) ядерного взрыва.
Таким образом, при ядерном взрыве поражения возможны в
результате воздействия:
- ударной волны (примерно 50-55% выделившейся при взрыве энергии);
- светового излучения (около 35% энергии взрыва), продолжающегося от нескольких
секунд (при мощности боеприпаса до 20 кт) до 20 секунд (при мощности боеприпаса
более 1Мт);
- проникающей радиации (примерно 5% энергии взрыва), продолжающейся до 15 секунд;
- радиоактивного заражения местности (до 5% энергии взрыва);
- электромагнитного импульса, время действия которого измеряется
миллисекундами.
Ударная волна -
наиболее сильный поражающий фактор ядерного взрыва, распространяется со
сверхзвуковой скоростью во все стороны от места взрыва. Она представляет собой
область резкого сжатия воздуха и область разрежения. Область сжатия движется
впереди, а область разряжения - позади неё. Поражающее действие ударной волны
продолжается несколько минут и обуславливается:
- максимальным избыточным давлением во фронте волны;
- скоростным напором воздуха;
- временем действия.
Величина безопасного давления на открытой местности для
людей составляет до 0,1 кг/см2 (примерно 9,8 кПа).
Соответственно, давления, превышающие эту величину, вызывают разной степени
повреждения, что представлено в табл. 10.1.
|
Таблица 10.1 | -
|
Воздействие избыточного давления на человека |
| Величина избыточного давления (кПа) |
Степени поражения |
|---|
| 20-40 | Легкие поражения:
повреждение слуха, ушибы, вывихи конечностей и др. |
| 40-60 | Средние повреждения: повреждение слуха, кровотечения, вывихи, переломы конечностей и др. |
| 60-100 | Тяжелые повреждения: контузия, повреждение внутренних органов и др. |
| Более 100 | Крайне тяжёлые повреждения: смертельный исход |
Полные разрушения от ударной волны характеризуются
обрушением стен и перекрытий, каркаса и других несущих конструкций сооружений,
что возможно при избыточном: давлении 40-80 кПа.
Сильные повреждения вызывают обрушение значительной части
несущих стен и перекрытий при сохранении подвальных помещений и части каркаса.
Такие повреждения возможны при избыточном давлении 20-50 кПа.
Слабые и средние повреждения зданий возникают при избыточном
давлении 10-30 кПа в зависимости от конструкции сооружения.
Считается, что зона пожаров и разрушений доходит до границ,
где избыточное давление от воздушной волны достигает 10 кПа.
Окопы, траншеи, убежища и особенности рельефа местности резко снижают воздействие ударной волны, что необходимо использовать для защиты людей и техники.
Световое излучение
- это поток лучистой энергии в широком диапазоне. Источником светового излучения
является светящаяся область взрыва. Время свечения огненного шара измеряется
секундами, однако этого времени достаточно, чтобы вызвать массовые пожары,
сильные ожоги открытых участков кожи и повредить глаза у незащищённых людей и
животных. От воздействия светового излучения защищают все виды защитных сооружений, предметы из негорючих материалов и складки местности.
Проникающая радиация
- поток гамма-излучения и нейтронов, исходящих в течение секунд из зоны ядерного
взрыва в окружающую среду на расстояния до 3 км.
Проходя через биологическую ткань, гамма-излучение и поток
нейтронов ионизируют молекулы, входящие в состав живых клеток. В результате этого
нарушается характер жизнедеятельности клеток и возникает специфическое
заболевание - лучевая болезнь.
Время действия проникающей радиации определяется временем
подъема на такую высоту, когда гамма-излучение будет поглощаться толщей воздуха,
не достигая поверхности земли. Поражающее действие проникающей радиации на
людей зависит от дозы излучения и времени, прошедшего после взрыва. Оно
оценивается суммарной дозой нейтронного и гамма-излучения, т.е. энергией излучения, которая поглощена единицей массы биологической ткани.
Радиоактивное заражение местности, атмосферы и различных
объектов при ядерных взрывах вызывается:
- продуктами деления ядерного взрыва;
- наведенной активностью (радиацией);
- не прореагировавшей частью ядерного заряда.
Основной компонент при этом - продукты ядерной реакции (осколки деления ядер тяжелых элементов). Они представляют собой
сложную смесь радиоактивных изотопов, выделяющих альфа-, бета- и гамма-излучения.
Поражающее действие радиоактивных излучений заключается в их
ионизирующей способности, т.е. превращении нейтральных атомов в электрически
заряженные ионы. Наибольшей ионизирующей способностью обладает альфа-излучение,
наименьшей - гамма-излучение. Вместе с тем, гамма-излучение обладает высокой
проникающей способностью (в воздухе - сотни метров). Степень ионизирующего
воздействия на биологическую ткань зависит от величины поглощенной энергии
излучения (абсолютно смертельная доза поглощённой ионизирующей энергии
составляет примерно 1000 рад или 10 грей).
Размеры и конфигурация зон радиоактивного заражения при ядерных взрывах зависят от вида и мощности взрыва, направления и скорости ветра. Наиболее сильное заражение наблюдается при наземных взрывах.
Зоны радиоактивного заражения, имеющие разную степень опасности для людей, характеризуются как мощностью излучения на определенный момент времени после взрыва, так и прогнозируемой дозой радиации, получаемой до полного распада радиоактивных веществ.
По степени опасности зараженную местность, по следу облака взрыва, принято делать на следующие четыре зоны.
Зона А - умеренного заражения (40-400 рад), её
площадь составляет 70-80% от всей поражённой площади.
Зона Б - сильного заражения (400-1200 рад).
На долю этой зоны приходится около 10% площади радиоактивного следа.
Зона В - опасного заражения (1200-4000 рад).
Эта зона занимает примерно 8-10% площади следа облака взрыва.
Зона Г - чрезвычайно опасного заражения
(свыше 4000 рад).
Радиационные последствия от разрушения (аварии) ядерного объекта сопоставимы с радиационными последствиями, возникающими после применения ядерного боеприпаса. Однако, мощность излучения на местности, в случае разрушения реактора АЭС, всегда меньше, чем на следе ядерного взрыва, но сохраняется очень длительное время. При этом возможно заражение населения на прилегающей к атомной электростанции территории по пищевым цепочкам.
Наиболее опасно поступление с продуктами питания местного
производства изотопов йода (J-131), цезия (Cs-137) и
стронция (Sr-90).
Короткоживущий J-131 опасен в первые два месяца, а Cs-137 и Sr-90 при попадании
внутрь организма облучают его длительное время, так как период полураспада
Cs-137 - 30,2 года, Sr-90 - 28,5 лет.
Поражающее действие
электромагнитного импульса (ЭМИ) обусловлено возникновением напряжений и токов в различных проводниках. Действие ЭМИ проявляется, прежде всего, по
отношению к электрической и радиоэлектронной аппаратуре. При этом может произойти
пробой изоляции, повреждение трансформаторов, порча полупроводниковых приборов и др. Наиболее уязвимы линии связи, сигнализации и управления. Высотный взрыв способен создать помехи в этих линиях на очень больших площадях. Защита от ЭМИ достигается экранированием линий энергоснабжения и аппаратуры.
Нейтронные бомбы и снаряды представляют собой разновидность ядерных боеприпасов с термоядерным зарядом малой мощности. Поражающее действие нейтронных боеприпасов обусловлено повышенным нейтронным излучением. Для защиты от нейтронного поражения используются те же средства, что и при ядерном взрыве, основным из них является укрытие в защитных сооружениях.
Учитывая вышеизложенное, дадим следующее определение.
Очагом ядерного поражения
называется территория, в пределах которой в результате воздействия
ядерного оружия или катастрофы на АЭС произошло радиоактивное заражение местности, массовое поражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, разрушение и повреждение различных сооружений, возникли пожары.
Размеры очага ядерного поражения зависят от мощности и, вида ядерного взрыва, от рельефа местности и характера застройки, погодных условий и других факторов.
