лекция 9. Лекция 9. Лекция 9 ядерное оружие общая характеристика ядерного оружия
 Скачать 181.6 Kb.
|
ЛЕКЦИЯ 9 ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ 1. Общая характеристика ядерного оружия В ядерном арсенале США находится свыше 10000 ядерных боеприпасов. Франция имеет свыше 500 ЯБП, Великобритания - 300, Китай - 300, Израиль - около 100, Индия - 60, Пакистан - 7, ЮАР - 6, Корея и Иран имеют плутоний для 3 ЯБП. Кроме этих стран активно реализуют свои ядерные программы Ливия, Аргентина, Бразилия. Новые ядерные стратегии США и НАТО признают возможность использования ядерного оружия не только во всеобщей войне, но и в региональных конфликтах. США считают возможным применять ядерное оружие первыми, в том числе (в особых случаях) и против неядерных государств. Предусматривается применение ядерного оружия ограниченно, выборочно, сдержанно, после некоторого времени обычной войны (от 8 до 21 суток). Кроме этого планируется и ведение всеобщей ядерной войны. Считается, что она может начаться в условиях резкого обострения международной обстановки. Знание современного состояния ядерного оружия позволяет специалисту ГОЧС: - разрабатывать возможные сценарии радиоактивного заражения; - вырабатывать замысел и принимать решения на действия в чрезвычайных ситуациях военного времени; - организовывать эффективную радиационную защиту. Ядерное оружие (ЯО) - это оружие, взрывное действие которого основано на использовании цепных ядерных реакций деления и синтеза. Система ядерного оружия включает носитель (корабль, самолет), средство доставки к цели (ракета, бомба, торпеда, фугас) и сам ядерный боеприпас (ЯБП). 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, техники. Поражающее действие ядерного взрыва зависит от мощности боеприпаса, вида взрыва, типа ядерного заряда. Мощность ядерного боеприпаса характеризуется тротиловым эквивалентом, т.е. массой тринитротолуола (тротила), энергия взрыва которого эквивалентна энергии взрыва данного ядерного боеприпаса, и измеряется в тоннах, тысячах, миллионах тонн. По мощности ядерные боеприпасы подразделяются на Воздушной ударной волной называется область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Переднюю границу волны, характеризующуюся резким скачком давления, называют фронтом ударной волны. Обладая большим запасом энергии, ударная волна ядерного взрыва способна наносить поражения людям, разрушать различные сооружения, боевую технику и другие объекты на значительных расстояниях от места взрыва. На распространение ударной волны и ее разрушающее и поражающее действие существенное влияние могут оказать рельеф местности и лесные массивы в районе взрыва, а также метеоусловия. Основными параметрами ударной волны, определяющими ее поражающее действие, являются: - избыточное давление во фронте волны ∆ Р ф (разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением Р 0 перед этим фронтом); - скоростной напор воздуха ∆ Р СК (динамическая нагрузка, создаваемая потоком воздуха, движущимся в волне); - время действия избыточного давленияτ. Единицей избыточного давления и скоростного напора воздуха в системе СИ является паскаль (Па), внесистемная единица - килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см). 1 кгс/см ≈ 100 кПа. Надежной защитой от ударной волны являются убежища. При их отсутствии используются ПРУ, подземные выработки, рельеф местности. 2.2 Световое излучение Под световым излучением ядерного взрыва понимается электромагнитное излучение, включающее в себя ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра. Источником светового излучения является светящаяся область взрыва. Время действия светового излучения и размеры светящейся области зависят от мощности ядерного взрыва. С ее увеличением они возрастают. По длительности свечения можно ориентировочно судить мощности ядерного взрыва. t = где t - длительность свечения, с; q - мощность ядерного взрыва, тыс. т. Из формулы видно, что время действия светового излучения наземных и воздушных взрывов мощностью 1000 т составляет 1 с, 10000 т - 2,2 с, 100000 т - 4,6 с, 1 млн. т - 10 с. Световое излучение ядерного взрыва поражает людей, воздействует на здания, сооружения, технику и леса, вызывая пожары. На открытой местности световое излучение обладает большим радиусом действия по сравнению с ударной волной и проникающей радиацией. Основным параметром, определяющим поражающее действие светового излучения, является световой импульс (U св ). Световым импульсом называется количество прямой световой энергии, падающей на 1 м 2 поверхности, перпендикулярной направлению распространения светового излучения, за все время свечения. Величина светового импульса зависит от вида взрыва и состояния атмосферы и в системе СИ измеряется в джоулях на 1 м 2 (Дж/м 2 ), внесистемная единица – калория на 1 см 2 (кал/см 2 ) 1 кал/см 2 = 4,2·10 4 Дж/м 2 Световое излучение, воздействуя на людей, вызывает ожоги открытых и защищенных одеждой участков тела, глаз и временное ослепление. В зависимости от значения величины светового импульса различают ожоги кожи четырех степеней. Степень поражающего действия светового излучения резко снижается при условии своевременного оповещения людей, использования ими защитных сооружений, естественных укрытий (особенно лесных массивов и складок рельефа), индивидуальных средств защиты (защитной одежды, очков) и строгого выполнения противопожарных мероприятий. 2.3 Электромагнитный импульс При ядерных взрывах в атмосфере возникают мощные электромагнитные поля с длинами волн от 1 до 1000 м и более. В силу кратковременности существования таких полей их принято называть электромагнитным импульсом (ЭМИ). Поражающее действие ЭМИ обусловлено возникновением электрических напряжений и токов в проводах и кабелях воздушных и подземных линий связи, сигнализации, электропередач, в антеннах радиостанций. Одновременно с ЭМИ возникают радиоволны, распространяющиеся на большие расстояния от центра взрыва. Они воспринимаются радиоаппаратурой как помехи. Поражающим фактором ЭМИ является напряженность. Напряженность электрического и магнитного полей зависит от мощности и высоты взрыва, расстояния от центра взрыва и свойств окружающей среды. Наибольшего значения напряженность электрических и магнитных полей достигает при наземных и низких воздушных ядерных взрывах. При низком воздушном взрыве мощностью 1 млн. т ЭМИ с поражающими величинами напряженности полей распространяется на площади с радиусом до 32 км, 10 млн. т - до 115 км. Воздействию ЭМИ сильно подвержены линии связи и сигнализации, так как применяемые в них кабели и аппаратура имеют электрическую прочность, не превышающую 2-4 кВ напряжения постоянного тока. Поэтому особую опасность ЭМИ представляет даже для особо прочных сооружений (подземные пункты управления, убежища и т. п.), в которых подводящие линии связи могут оказаться поврежденными. 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. 3. Проникающая радиация Проникающей радиацией ядерного взрыва называют поток гамма- излучения и нейтронов, испускаемых из зоны и облака ядерного взрыва. Источниками проникающей радиации являются ядерные реакции, протекающие в боеприпасе в момент взрыва, и радиоактивный распад осколков (продуктов) деления в облаке взрыва. Время действия проникающей радиации на наземные объекты составляет от 15 до 25 с и определяется временем подъема облака взрыва на такую высоту (от 2 до 3 км), при которой гамма и нейтронное излучение, поглощаясь толщей воздуха, практически не достигает поверхности земли. Основным параметром, характеризующим поражающее действие проникающей радиации, является поглощенная доза излучения (D). Поглощенная доза излучения - это количество энергии ионизирующих излучений, поглощенная единицей массы облучаемой среды. Кроме поглощенной дозы в практике используют экспозиционную, эквивалентную и эффективную дозы излучения. Экспозиционная доза - это доза излучения в воздухе, она характери- зует потенциальную опасность воздействия ионизирующих излучений при общем и равномерном облучении тела человека. Экспозиционная доза в системе единиц СИ измеряется в кулонах на килограмм (Кл/кг). Внесистемной единицей экспозиционной дозы излучения является рентген (Р); 1 Р = 2,58·10 4 Кл/кг. Рентген (Р) - это доза гамма-излучения, под действием которой в 1 см 3 сухого воздуха при нормальных условиях (температура 0 °С и давление 760 мм рт.ст.) создаются ноны, несущие одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака. Дозе в 1 Р соответствует образование 2,08·10 9 пар ионов в 1 см 3 воздуха. Экспозиционная доза может использоваться только для фотонного излучения с энергией до 3 МэВ. Вместо нее сейчас используют такую величину как керма. Керма пригодна для всего диапазона фотонного и нейтронного излучений. Поглощенная доза более точно характеризует воздействие ионизирующих излучений на биологические ткани. В системе единиц СИ она измеряется в греях (Гр). 1 Гр - это такая поглощенная доза, при которой 1 кг облучаемого вещества поглощает энергию в 1 Дж, следовательно, 1 Гр = 1 Дж/кг. Внесистемной единицей поглощенной дозы излучения является рад. Доза в 1 рад означает, что в каждом грамме вещества, подвергшегося облучению, поглощено 100 эрг энергии. Достоинство рада как дозиметрической единицы в том, что его можно использовать для измерения доз любого вида излучений в любой среде. 1 рад = 10 Гр или 1 Гр = 100 рад; 1 рад = 1,14 Р или 1 Р = 0,87рад. Для оценки биологического действия ионизирующих излучений используется эквивалентная доза. Она равна произведению поглощенной дозы на так называемый коэффициент качества (К). Для рентгеновского, гамма- и бета-излучений К = 1; для нейтронов с энергией меньше 20 кэВ К = 3, а для нейтронов с энергией от 0,1 до 10 МэВ значения К = 10. В качестве единиц эквивалентной и эффективной доз в системе СИ используется зиверт (Зв), внесистемной единицей является биологический эквивалент рада (бэр); 1 Зв = 100 бэр 1 Гр. 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. В результате такого воздействия возникает лучевая болезнь. Лучевая болезнь 1 степени (легкая) возникает при суммарной дозе излучения от 1 до 2 Зв (от 100 до 200 бэр). Скрытый период продолжается от 3 до 5 недель, после чего появляются недомогание, общая слабость, тошнота, |
Ядерные взрывы могут осуществляться на поверхности земли (воды), под землей (водой) или в воздухе на различной высоте. В связи с этим принято различать следующие виды ядерных взрывов: наземный, подземный, подводный, воздушный и высотный. Наиболее характерными видами ядерных взрывов являются наземный и воздушный.
Наземный ядерный взрыв - взрыв, произведенный на поверхности земли или на такой высоте, когда его светящаяся область касается поверхности земли и имеет форму полусферы или усеченной сферы. При наземном взрыве в фунте образуется воронка, диаметр и глубина которой зависят от высоты, мощности взрыва и вида грунта.
Наземные взрывы применяют для разрушения сооружений большой прочности, а также в тех случаях, когда желательно сильное радиоактивное заражение местности.
Воздушным называется ядерный взрыв, при котором светящаяся область не касается поверхности земли и имеет форму сферы. Различают низкий и высокий воздушные взрывы. При низком воздушном взрыве за счет воздействия отраженной от поверхности земли ударной волны светящаяся область может несколько деформироваться снизу.
Воздушные ядерные взрывы применяются для разрушения малопрочных сооружений, поражения людей и техники на больших площадях или когда сильное радиоактивное заражение местности недопустимо.
2. Нерадиационные поражающие факторы ядерного взрыва
Огромное количество энергии, высвобождающейся при взрыве ядерного боеприпаса, расходуется на образование воздушной ударной волны, светового излучения, проникающей радиации, радиоактивного заражения местности и электромагнитного импульса, называемых поражающими факторами ядерного взрыва.
2.1 Ударная волна
Ударная волна ядерного взрыва - один из основных поражающих факторов. В зависимости от того, в какой среде возникает и распространяется ударная волна - в воздухе, воде или грунте, ее называют соответственно воздушной ударной волной, ударной волной в воде и сейсмовзрывной волной.
После выздоровления дееспособность людей, как правило, сохраняется.
Лучевая болезнь 2 степени (средняя) возникает при суммарной дозе излучения от 2 до 4 Зв (от 200 до 400 бэр). В течение первых 2-3 суток наблюдается бурная первичная реакция организма (тошнота и рвота). Затем наступает скрытый период, длящийся от 15 до 20 суток. Признаки заболевания уже выражены более ярко. Выздоровление при активном лечении наступает через 2-3 месяца.
Лучевая болезнь 3 степени (тяжелая) наступает при дозе излучения от
4 до 6 Зв (от 400 до 600 бэр). Первичная реакция резко выражена. Скрытый период составляет 5-10 суток. Болезнь протекает интенсивно и тяжело. В случае благоприятного исхода выздоровление может наступить через 3-6 месяцев.
Лучевая болезнь 4 степени (крайне тяжелая), наступающая при дозе свыше 6 Зв (600 бэр), является наиболее опасной и, как правило, приводит к смертельному исходу.
При облучении дозами излучения свыше 50 Зв (5000 бэр) возникает молниеносная форма лучевой болезни. Первичная реакция при этом возникает в первые минуты после облучения, а скрытый период вообще отсутствует. Пораженные погибают в первые дни после облучения.
Следует иметь в виду, что даже небольшие дозы излучения снижают сопротивляемость организма к инфекции, приводят к кислородному голоданию тканей, ухудшению процесса свертывания крови.
Надежной зашитой от проникающей радиации ядерного взрыва являются защитные сооружения ГО. При прохождении через различные материалы поток гамма-квантов и нейтронов ослабляется. Способность того или иного материала ослаблять гамма-излучения или нейтроны принято характеризовать слоем половинного ослабления, т. е. толщиной слоя материала, который уменьшает дозу излучения в 2 раза.
Проходя через материалы, поток гамма-квантов и нейтронов вызывает в них различные изменения. Так, при дозах проникающей радиации в несколько рад засвечиваются фотоматериалы, находящиеся в светонепроницаемых упаковках, а при дозах в сотни рад выходит из строя полупроводниковая радиоэлектронная аппаратура, темнеют стекла оптических приборов.
Одной из особенностей действия мощного потока проникающей радиации нейтронных боеприпасов является то, что прохождение нейтронов высоких энергий через материалы конструкций техники и сооружений, а также через грунт в районе взрыва вызывает появление в них наведенной
Защита от проникающей радиации нейтронного боеприпаса составляет определенные трудности, так как те материалы, которые лучше ослабляют нейтронный поток, хуже защищают от гамма-излучения, и наоборот. Отсюда вывод: для защиты от проникающей радиации нейтронного боеприпаса необходимо комбинировать водородсодержащие вещества и материалы с повышенной плотностью.