В начале XX века благодаря усилиям Альберта Эйнштейна человечество впервые узнало о том, что на атомном уровне из небольшого количества вещества при определенных условиях можно получить огромное количество энергии. В 30-е годы работу в этом направлении продолжили немецкий физик-ядерщик Отто Хан, англичанин Роберт Фриш и француз Жолио-Кюри. Именно им удалось на практике отследить результаты деления ядер атомов радиоактивных химических элементов. Смоделированный в лабораториях процесс цепной реакции подтвердил теорию Эйнштейна о способности вещества в малых количествах выделять большое количество энергии. В таких условиях рождалась физика ядерного взрыва – наука, поставившая под сомнение возможность дальнейшего существования земной цивилизации.

Рождение ядерного оружия

Еще в 1939 году французу Жолио-Кюри стало понятно, что воздействие на ядра урана в определенных условиях может привести к взрывной реакции огромной мощности. В результате цепной ядерной реакции начинается спонтанное экспоненциальное деление ядер урана, происходит выделение энергии в огромном количестве. В одно мгновение радиоактивное вещество взрывалось, при этом образующийся взрыв обладал огромным поражающим эффектом. В результате опытов стало ясно, что уран (U235) можно превратить из химического элемента в мощную взрывчатку.

В мирных целях, при работе ядерного реактора, процесс ядерного деления радиоактивных компонентов носит спокойный и контролируемый характер. При ядерном взрыве основным отличием является то, что колоссальный объем энергии выделяется мгновенно и это продолжается до тех пор, пока не иссякнет запас радиоактивной взрывчатки. Впервые человек узнал о боевых возможностях новой взрывчатки 16 июля 1945 года. В то время, когда в Потсдаме проходила заключительная встреча Глав государств победителей войны с Германией, на полигоне в Аламогордо штата Нью-Мексико состоялось первое испытание атомного боевого заряда. Параметры первого ядерного взрыва были достаточно скромными. Мощность атомного заряда в тротиловом эквиваленте равнялась массе тринитротолуола в 21 килотонну, однако сила взрыва и его воздействие на окружающие объекты произвели на всех, кто наблюдал за испытаниями, неизгладимое впечатление.

Взрыв первой атомной бомбы

Сначала все увидели яркую светящуюся точку, которую было видно на расстоянии 290 км. от места проведения испытаний. При этом звук от взрыва был слышен в радиусе 160 км. На том месте, где было установлено ядерное взрывное устройство, образовался огромный кратер. Воронка от ядерного взрыва достигала глубины более 20 метров, имея внешний диаметр 70 м. На территории полигона в радиусе 300-400 метров от эпицентра поверхность земли представляла собой безжизненную лунную поверхность.

Интересно привести зафиксированные впечатления участников первого испытания атомной бомбы. «Окружающий воздух стал плотнее, мгновенно поднялась его температура. Буквально через минуту округой прокатилась огромной силы ударная волна. В точке нахождения заряда образуется огромный огненный шар, после чего на его месте стало формироваться облако ядерного взрыва грибовидной формы. Столб дыма и пыли, увенчанный массивной головой ядерного гриба, поднялся на высоту 12 км. Всех присутствующих в укрытие поражали масштабы взрыва. Никто не мог себе представить, с какой мощью и силой мы столкнулись», — писал в последствие руководитель Манхэттенского проекта Лесли Гровз.

Никто ни до, ни после не имел в своем распоряжении оружия такой огромной мощи. Это при том, что на тот момент ученые и военные еще не имели представление обо всех поражающих факторах нового оружия. Брались во внимание только видимые основные поражающие факторы ядерного взрыва, такие как:

• ударная волна ядерного взрыва;
• световое и тепловое излучение ядерного взрыва.

О том, что убийственными для всего живого является проникающая радиация и последующее радиоактивное заражение при ядерном взрыве, тогда еще не имели четкого представления. Оказалось, что именно эти два фактора после ядерного взрыва станут для человека впоследствии наиболее опасными. Зона полного разрушения и опустошение достаточно мала по площади в сравнении с зоной заражения местности продуктами радиационного распада. Зараженная территория может иметь площадь в сотни километров. К облучению, полученному в первые минуты после взрыва, и к уровню радиации впоследствии добавляется заражение обширных территорий радиационными осадками. Масштабы катастрофы становятся апокалиптическими.

Только потом, значительно позже, когда атомные бомбы были использованы в военных целях, стало ясно, насколько мощным является новое оружие и насколько тяжелыми для людей окажутся последствия применения ядерной бомбы.

Механизм атомного заряда и принцип действия

Если не вдаваться в подробные описания и технологию создания атомной бомбы, кратко описать ядерный заряд можно буквально тремя фразами:

• имеется докритическая масса радиоактивного вещества (уран U235 или плутоний Pu239);
• создание определенных условий для начала цепной реакции деления ядер радиоактивных элементов (детонация);
• создание критической массы делящегося вещества.

Весь механизм можно изобразить на простом и понятном рисунке, где все части и детали находятся в сильном и тесном взаимодействии друг с другом. В результате подрыва химического или электрического детонатора, запускается детонационная сферическая волна, сжимающая делящееся вещество до критической массы. Ядерный заряд представляет собой многослойную конструкцию. Уран или плутоний используется в качестве основной взрывчатки. Детонатором может служить определенное количество тротила или гексогена. Далее процесс сжатия приобретает неуправляемый характер.

Скорость протекающих процессов огромна и сравнима со скоростью света. Промежуток времени от начала детонации до запуска необратимой цепной реакции занимает не более 10-8 с. Другими словами, чтобы привести в действие 1 кг обогащенного урана, потребуется всего 10-7 секунд. Этой величиной обозначается время ядерного взрыва. С аналогичной скоростью протекает реакция термоядерного синтеза, лежащего в основе термоядерной бомбы с той разницей, что ядерный заряд приводит в действие еще более мощный — термоядерный заряд. Термоядерная бомба имеет другой принцип действия. Здесь мы имеем дело с реакцией синтеза легких элементов в более тяжелые, в результате которых опять же выделяется огромное количество энергии.

В процессе деления ядер урана или плутония возникает огромное количество энергии. В центре ядерного взрыва температура составляет 107 Кельвина. В таких условиях возникает колоссальное давление — 1000 атм. Атомы делящегося вещества превращаются в плазму, которая и становится главным результатом цепной реакции. Во время аварии на 4-м реакторе Чернобыльской АЭС ядерного взрыва не было, так как деление радиоактивного топлива осуществлялось медленно и сопровождалось только интенсивным выделением тепла.

Высокая скорость происходящих внутри заряда процессов приводит к стремительному скачку температуры и росту давления. Именно эти составляющие формируют характер, факторы и мощность ядерного взрыва.

Виды и типы ядерных взрывов

Запущенная цепная реакция уже не может быть остановлена. В тысячные доли секунды ядерный заряд, состоящий из радиоактивных элементов, превращается в сгусток плазмы, разрываемый высоким давлением на части. Начинается последовательная цепочка целого ряда других факторов, оказывающих поражающий эффект на окружающую среду, объекты инфраструктуры и живые организмы. Разница в наносимом ущербе заключается лишь в том, что маленькая ядерная бомба (10-30 килотонн) влечет за собой меньший масштаб разрушений и менее тяжелые последствия, чем приносит большой ядерный взрыв мощностью в 100 более мегатонн.

Поражающие факторы зависят не только от мощности заряда. Для оценки последствий важны условия подрыва ядерного боеприпаса, какой в данном случае наблюдается тип ядерного взрыва. Подрыв заряда может быть осуществлен на поверхности земли, под землей или под водой, соответственно с условиями применения имеем дело со следующими видами:

• воздушные ядерные взрывы, осуществляемые на определенных высотах над поверхностью земли;
• высотные взрывы, осуществляемые в атмосфере планеты, на высотах свыше 10 км;
• наземные (надводные) ядерные взрывы, осуществляемые непосредственно над поверхностью земли или над водной гладью;
• подземные или подводные взрывы, проводимые в поверхностной толще земной коры или под водой, на определенной глубине.

В каждом отдельном случае определенные поражающие факторы имеют свою силу, интенсивность и особенности действия, приводящие к определенным результатам. В одном случае происходит точечное уничтожение цели с минимальными разрушениями и радиоактивным заражением территории. В других случаях приходится иметь дело с масштабным опустошением местности и разрушением объектов, происходит мгновенное уничтожение всего живого, наблюдается сильное радиоактивное заражение обширных территорий.

Воздушный ядерный взрыв, к примеру, отличается от наземного способа подрыва тем, что огненный шар не соприкасается с поверхностью земли. При таком взрыве пыль и другие мелкие фрагменты соединяются в пылевой столб, существующий отдельно от облака взрыва. Соответственно от высоты подрыва зависит и площадь поражения. Такие взрывы могут быть высокими и низкими.

Первые испытания атомных боевых зарядов и в США и в СССР были преимущественно трех видов, наземными, воздушными и подводными. Только после того, как вступил в силу Договор об ограничении ядерных испытаний, ядерные взрывы в СССР, в США, во Франции, в Китае и в Великобритании стали осуществляться только под землей. Это позволило минимизировать загрязнение окружающей среды радиоактивными продуктами, уменьшить площадь зон отчуждения, которые возникали рядом с военными полигонами.

Самый мощный ядерный взрыв, осуществленный за всю историю ядерных испытаний, состоялся 30 октября 1961 года в Советском Союзе. Бомба, общим весом 26 тонн и мощностью 53 мегатонн, была сброшена в районе архипелага Новая Земля с борта стратегического бомбардировщика Ту-95. Это пример типичного высокого воздушного взрыва, так как подрыв заряда произошел на высоте 4 км.

Следует отметить, что подрыв ядерного боезаряда в воздухе отличается сильным воздействием светового излучения и проникающей радиацией. Вспышку ядерного взрыва хорошо видно за десятки и сотни километров от эпицентра. Помимо мощного светового излучения и сильной ударной волны, расходящейся вокруг на 3600, воздушный взрыв становится источником сильнейшего электромагнитного возмущения. Образуемый при воздушном ядерном взрыве электромагнитный импульс в радиусе 100-500 км. способен вывести из строя всю наземную электротехническую инфраструктуру и электронику.

Ярким примером низкого воздушного взрыва стала атомная бомбардировка в августе 1945 года японских городов Хиросимы и Нагасаки. Бомбы «Толстяк» и «Малыш» сработали на высоте полукилометра, тем самым накрыв ядерным взрывом практически всю территорию этих городов. Большинство жителей Хиросимы погибли в первые секунды после взрыва, в результате воздействия интенсивного светового, теплового и гамма-излучения. Ударная волна полностью разрушила городские постройки. В случае с бомбардировкой города Нагасаки эффект от взрыва был ослаблен особенностями рельефа. Холмистая местность позволила некоторым районам города избежать прямого действия световых лучей, снизила силу удара взрывной волны. Зато во время такого взрыва наблюдалось обширное радиоактивное заражение местности, повлекшее в дальнейшем тяжелые последствия для населения уничтоженного города.

Низкие и высокие воздушные взрывы — наиболее распространенное современное средство оружия массового уничтожения. Такие заряды применяются для уничтожения скопления войск и техники, городов и объектов наземной инфраструктуры.

Высотный ядерный взрыв отличается способом применения и характером действия. Подрыв ядерного боеприпаса осуществляется на высоте более 10 км, в стратосфере. При подобном взрыве высоко в небе наблюдается яркая солнцеобразная вспышка большого диаметра. Вместо облаков пыли и дыма, на месте взрыва вскоре образуется облако, состоящее из испарившихся под воздействием высоких температур молекул водорода, углекислого газа и азота.

В данном случае основным поражающими факторами являются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и ЭМИ ядерного взрыва. Чем выше высота подрыва заряда, тем меньше сила ударной волны. Радиация и световое излучение, наоборот, с ростом высоты только усиливаются. Ввиду отсутствия значительного перемещения воздушных масс на больших высотах, радиоактивное заражение территорий в данном случае практически сводится к нулю. Взрывы на больших высотах, сделанные в пределах ионосферы, нарушают распространение радиоволн в ультразвуковом диапазоне.

Такие взрывы, в основном направлены на уничтожение высоколетящих целей. Это могут быть разведывательные самолеты, крылатые ракеты, боеголовки стратегических ракет, искусственные спутники и другие космические средства нападения.

Наземный ядерный взрыв — это совершенно иное явление в военной тактике и стратегии. Здесь поражению подвергается непосредственно определенная область поверхности земли. Подрыв боезаряда может быть осуществлен над объектом или над водой. Первые испытания атомного оружия в США и в СССР происходили именно в таком виде.

Отличительная особенность этого вида ядерного взрыв — наличие ярко выраженного грибовидного облака, которое формируется за счет огромных объемов поднятых взрывом частиц грунта и породы. В самый первый момент на месте взрыва образуется светящаяся полусфера, нижним краем касающаяся поверхности земли. При контактном подрыве в эпицентре взрыва, где взорвался ядерный заряд, образуется воронка. Глубина и диаметр воронки зависит от мощности самого взрыва. При использовании небольших тактических боеприпасов диаметр воронки может достигать двух, трех десятков метров. При взрыве ядерной бомбы большой мощностью размеры кратера нередко достигают сотни метров.

Наличие мощного грязево-пылевого облака способствует тому, что основная масса радиоактивных продуктов взрыва обратно выпадает на поверхность, делая ее полностью зараженной. Более мелкие частицы пыли попадают в приземной слой атмосферы и вместе с воздушными массами разлетаются на обширные расстояния. Если на поверхности земли взорвать атомный заряд, радиоактивный след от произведенного наземного взрыва, может протянуться на сотни и тысячи километров. Во время аварии на Чернобыльской АЭС, радиоактивные частицы, попавшие в атмосферу, выпали вместе с осадками на территории Скандинавских стран, которые находятся в 1000 км от места катастрофы.

Наземные взрывы могут осуществляться для уничтожения и разрушения объектов большой прочности. Подобные взрывы могут быть использованы и в том случае, если преследуется цель создать обширную зону радиоактивного заражения местности. В данном случае действуют все пять поражающих факторов ядерного взрыва. Следом за термодинамическим ударом и световым излучением в дело вступает электромагнитный импульс. Довершает уничтожение объекта и живой силы в радиусе действия ударная волна и проникающая радиация. Напоследок остается радиоактивное заражение. В отличие от наземного способа подрыва, надводный ядерный взрыв поднимает в воздух огромные массы воды, как в жидком виде, так и в парообразном состоянии. Разрушительный эффект достигается за счет удара воздушной ударной волны и большим волнением, образующимся в результате взрыва. Поднятая в воздух вода препятствует распространению светового излучения и проникающей радиации. Ввиду того, что частицы воды намного тяжелее и являются естественным нейтрализатором активности элементов, интенсивность распространения радиоактивных частиц в воздушном пространстве незначительна.

Подземный взрыв ядерного боеприпаса осуществляется на определенной глубине. В отличие от наземных взрывов здесь отсутствует светящаяся область. Всю огромную силу удара берет на себя земная порода. Ударная волна расходится в толще земли, вызывая локальное землетрясение. Огромное давление, создаваемое в процессе взрыва, образует столб обрушения грунта, уходящий на большую глубину. В результате проседания породы на месте взрыва образуется воронка, размеры которой зависят от мощности заряда и глубины взрыва.

Такой взрыв не сопровождается грибовидным облаком. Столб пыли, поднявшийся в месте подрыва заряда, имеет высоту всего в несколько десятков метров. Ударная волна, преобразуемая в сейсмические волны, и местное поверхностное радиоактивное заражение являются главными поражающими факторами при проведении таких взрывов. Как правило, такой вид подрыва ядерного заряда имеет экономическое и прикладное значение. На сегодняшний день большинство ядерных испытаний осуществляется подземным способом. В 70-80 годы подобным образом решали народнохозяйственные задачи, используя колоссальную энергию ядерного взрыва для разрушения горных массивов и образования искусственных водоемов.

На карте ядерных полигонов в Семипалатинске (ныне Республика Казахстан) и в штате Невада (США) имеется огромное количество кратеров, следов проведения подземных ядерных испытаний.

Подводный подрыв ядерного заряда осуществляется на заданной глубине. В данном случае во время взрыва световая вспышка отсутствует. На поверхности воды в месте подрыва возникает водяной столб высотой 200-500 метров, который венчает облако брызг и пара. Образование ударной волны происходит сразу после взрыва, вызывая возмущения в толще воды. Основным поражающим фактором взрыва является ударная волна, трансформирующаяся в волны большой высоты. При взрыве зарядов большой мощности высота волн может достигать 100 и более метров. В дальнейшем на месте взрыва и на прилегающей территории наблюдается сильное радиоактивное заражение.

Способы защиты от поражающих факторов ядерного взрыва

В результате взрывной реакции ядерного заряда образуется огромное количество тепловой и световой энергии, способной не только разрушить и уничтожить неживые объекты, но убить все живое на значительной площади. В эпицентре взрыва и в непосредственной близости от него в результате интенсивного воздействия проникающей радиации, светового, теплового излучения и ударной волны погибает все живое, уничтожается военная техника, разрушаются здания и сооружения. С удалением от эпицентра взрыва и с течением времени сила поражающих факторов уменьшается, уступая место последнему губительному фактору — радиоактивному заражению.

Искать спасение тем, кто попал в эпицентр ядерного апокалипсиса, бесполезно. Здесь не спасет ни крепкое бомбоубежище, ни средства личной защиты. Травмы и ожоги, полученные человеком в таких ситуациях, несовместимы с жизнью. Разрушения объектов инфраструктуры носят тотальный характер и не подлежат восстановлению. В свою очередь тем, кто оказался на значительном расстоянии от места взрыва, можно рассчитывать на спасение, используя определенные навыки и специальные способы защиты.

Основной поражающий фактор при ядерном взрыве — это ударная волна. Образующаяся в эпицентре область высокого давления оказывает воздействие на воздушную массу, создавая ударную волну, которая распространяется во все стороны со сверхзвуковой скоростью.

Скорость распространения взрывной волны следующая:

• на ровной местности 1000 метров от эпицентра взрыва ударная волна преодолевает за 2 сек.;
• на расстоянии 2000 м. от эпицентра ударная волна вас настигнет через 5 секунд;
• находясь от взрыва на дистанции 3 км, ударную волну следует ожидать через 8 секунд.

После прохождения взрывной волны возникает область низкого давления. Стремясь заполнить разреженное пространство, воздух идет в обратном направлении. Создаваемый вакуумный эффект вызывает очередную волну разрушений. Увидев вспышку, до прихода взрывной волны можно попытаться найти укрытие, уменьшив последствия воздействия ударной волны.

Световое и тепловое излучение на большом расстоянии от эпицентра взрыва теряют свою силу, поэтому если человек сумел укрыться при виде вспышки, можно рассчитывать на спасение. Гораздо страшнее проникающая радиация, представляющая собой стремительный поток гамма лучей и нейтронов, которые распространяются со скоростью света из светящейся области взрыва. Самое мощное воздействие проникающей радиации происходит в первые секунды после взрыва. Находясь в убежище или в укрытии, высока вероятность избежать прямого попадания смертоносного гамма-излучения. Проникающая радиация наносит тяжелейшие поражения живым организмам, вызывая лучевую болезнь.

Если все предыдущие перечисленные поражающие факторы ядерного взрыва носят кратковременный характер, то радиоактивное заражение является самым коварным и опасным фактором. Его губительное действие на организм человека происходит постепенно, с течением времени. Величина остаточной радиации и интенсивность радиоактивного заражения зависит от мощности взрыва, условий местности и климатических факторов. Радиоактивные продукты взрыва, смешиваясь с пылью, мелкими фрагментами и осколками попадают в приземный воздушный слой, после чего вместе с осадками или самостоятельно выпадают на поверхность земли. Радиационный фон в зоне применения ядерного оружия в сотни раз превышает естественный радиационный фон, создавая угрозу всему живому. Находясь на территории, подвергнувшейся ядерному удару, следует избегать контакта с любыми предметами. Средства индивидуальной защиты и дозиметр позволят снизить вероятность радиоактивного заражения.

2.2 Световое излучение ядерного взрыва

Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток лучистой энергии, состоящей из ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных лучей.

Источником светового излучения являемся светящаяся область ядерного взрыва, образовавшаяся в результате нагрева до высоких температур окружающего центр взрыва воздуха. Температура на поверхности светящейся области в начальный момент достигает сотен тысяч градусов. Но мере расширения светящейся области и теплоотдачи в окружающую среду температура на её поверхности понижается.

Световое излучение, как и любые другие электромагнитные волны, распространяется в пространстве со скоростью почти300.000 км/с и длится в зависимости от мощности взрыва от одной до нескольких секунд.

Основным параметром светового излучения является световой импульс U, т.е. количество энергии светового излучения, которое приходится на I см 2 облучаемой поверхности, перпендикулярной направлению излучения, за все время свечения.

В атмосфере лучистая энергия всегда ослабляется из-за рассеивания и поглощения света частицами пыли, дыма, каплями влаги (туман, дождь, снег). Степень прозрачности атмосферы принято оценивать коэффициентом К, характеризующим степень ослабления светового потока. Считается, что в крупных промышленных городах степень прозрачности атмосферы можно охарактеризовать видимостью в 10-20 км;

в пригородных районах - 30-40 км; в районах сельской местности - 60-80 км.

Световое излучение, падающее на объект, частично поглощается, частично отражается, а если объект пропускает излучение, то частично проходит сквозь него. Стекло, например, пропускает более 90% энергии светового излучения. Поглощенная световая энергия преобразуется в тепловую, вызывает нагрев, воспламенение или разрушение объекта.

Степень ослабления светового излучения зависит от прозрачности атмосферы, т.е. чистоты воздуха. Поэтому, одни и те же значения световых импульсов при чистом воздухе будут наблюдаться на больших расстояниях, чем при наличии дымки, запыленном воздухе, тумане.

Поражающее действие светового излучения на людей и различные объекты обусловлена нагревом облучаемых поверхностей, приводящих к ожогам кожи человека и поражений глаз, воспламенению или обугливанию горючих материалов, деформациям, оплавлению и структурным изменениям негорючих материалов.

Световое излучение при непосредственном воздействии на людей может вызывать ожоги открытых и защищенных одеждой участков тела, а также поражение органа зрения. Кроме того ожоги могут возникать в результате поваров и действия горючего воздуха в ударной волне.

Световое излучение, в первую очередь, воздействует на открытые участки тела - кисти рук, лицо, тело, а также на глаза. Различают четыре степени ожогов: ожог первой степени представляет собой поверхностное поражение кожи, внешне проявляющиеся в её покраснении; ожог второй степени характеризуется образованием пузырей; ожог третьей степени вызывает омертвление глубоких слоев кожи; при ожоге четвертой степени обугливается кожа и подкожная клетчатка, а иногда и более глубокие ткани.

Таблица 5. Величины световых импульсов, соответствующие ожогам кожи различной степени, Кал/см 2

Защита от СИ более проста, чем от других поражающих факторов ядерного взрыва, поскольку любая непрозрачная преграда, любой объект, создающие тень, могут служить защитой от светового излучения.

Эффективным способом защиты личного состава от светового излучения является быстрое залегание за какою-либо преграду. Если при вспышке взрыва ядерного боеприпаса крупного калибра человек успеет занять укрытие в течении 1-2 с, то время действия на него светового излучения будет уменьшено в несколько раз, что значительно снизит вероятность поражения.

При угрозе применения ядерного оружия экипажи танка, БМП, БТР должны закрыть люки, а внешние приборы наблюдения должны иметь автоматические устройства, закрывающие их при ядерном взрыве.

Военная техника и другие наземные объекты в результате воздействия светового излучения могут быть уничтожены или повреждены пожарами. А в приборах ночного видения могут выходить из строя электронно-оптические преобразователи. Световое излучение приводит к возникновению пожаров в лесу и населенных пунктах.

В качестве дополнительных мер защиты от поражающего действия светового излучения рекомендуется следующее;

использование экранирующих свойств оврагов, местных предметов;

постановка дымовых завес для поглощения энергии светового излучения;

повышение отражательной способности материалов (побелка мелом, покрытие красками светлых тонов);

повышение стойкости к воздействию светового излучения (обмазка глиной, обсыпка грунтом, снегом, пропитка тканей огнестойкими составами);

проведение противопожарных мероприятий (удаление сухой травы и других горючих материалов, вырубка просек и огнезащитных полос);

использование в темное время суток средств защиты глаз от временного ослепления (очков, световых затворов и др.).

Проникающая радиация ядерного взрыва.

Проникающая радиация ядерного взрыва представляет собой поток гамма лучей и нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва.

Поражающее действие на организм человека оказывают только свободные нейтроны, т.е. те, которые не входят в состав ядер атомов. При ядерном взрыве они образуются в процессе цепной реакции деления ядер урана или плутония (мгновенные нейтроны) и при радиоактивной распаде осколков их деления (запаздывающие нейтроны).

Суммарное время действия основной части нейтронов в районе ядерного взрыва равно примерно одной секунде, а скорость их распространения от зоны ядерного взрыва десятки и сотни тысяч километров в секунду, но меньше, чем скорость света.

Основным источником потока гамма-излучения при ядерном взрыве является реакция деления ядер вещества заряда, радиоактивный распад осколков деления и реакция захвата нейтронов ядрами атомов среды.

Время действия проникающей радиации на наземные объекты зависит от мощности боеприпаса и может составить 15-25 с с момента взрыва.

Радиоактивные осколки деления ядер находятся в начале в светящейся области, а затем в облаке взрыва. Вследствие подъема этого облака, расстояния от него до земной поверхности быстро увеличивается, а суммарная активность осколков деления вследствие их радиоактивного распада снижается. Поэтому происходит быстрое ослабление потока гамма лучей, достигающих земной поверхности и действие гамма-излучения на земные объекты через указанное время (15-25 с) после взрыва практически прекращается.

Гамма лучи и нейтроны, распространяясь в среде, ионизируют ее атомы, что сопровождается расходом энергии гамма квантов и нейтронов. Количество энергии, теряемой гамма квантами и нейтронами на ионизацию единицы массы среды, характеризует ионизирующую способность, а следовательно, и поражающее действие проникающей радиации.

Гамма - и нейтронное излучения, так же как и альфа - и бета-излучения, различаются по своему характеру, однако общим для них является то, что они могут ионизировать атомы той среды, в которой они распространяются.

Альфа-излучение представляет собой поток альфа-частиц, распространяющихся с начальной скоростью около 20 000 км/с. Альфа-частицей называется ядро гелия, состоящее из двух нейтронов и двух протонов. Каждая альфа-частица несет с собой определенную энергию. Из-за относительно малой скорости и значительного заряда альфа-частицы взаимодействуют с веществом наиболее эффективно, т.е. обладают большой ионизирующей способностью, вследствие чего их проникающая способность незначительна. Лист бумаги полностью задерживает альфа-частицы. Надежной защитой от альфа-частиц при внешнем облучении является одежда человека.

Бета-излучение представляет собой поток бета-частиц. Бета-час-тицей называется излученный электрон или позитрон. Бета-частицы в зависимости от энергии излучения могут распространяться со скоростью, близкой к скорости света. Их заряд меньше, а скорость больше, чем альфа-частиц. Поэтому бета-частицы обладают меньшей ионизирующей, но большей проникающей способностью, чем альфа-частицы. Одежда человека поглощает до 50% бета-частиц. Следует отметить, что бета-частицы почти полностью поглощаются оконными или автомобильными стеклами и металлическими экранами толщиной в несколько миллиметров.

Поскольку альфа - и бета-излучения обладают малой проникающей, но большой ионизирующей способностью, то наиболее опасно их действие при попадании внутрь организма или непосредственно на кожу (особенно на глаза) веществ их испускающих.

Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов при радиоактивных превращениях. По своей природе гамма-излучение подобно рентгеновскому, но обладает значительно большей энергией (меньшей длиной волны), испускается отдельными порциями (квантами) и распространяется со скоростью света (300 000 км/с). Гамма-кванты не имеют электрического заряда, поэтому ионизирующая способность гамма-излучения значительно меньше, чем у бета-частиц и тем более у альфа-частиц (в сотни раз меньше, чем у бета - и в десятки тысяч, чем у альфа-частиц). Зато гамма-излучение обладает наибольшей проникающей способностью и является важнейшим фактором поражающего действия радиоактивных излучений.

Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов. Скорость нейтронов может достигать 20 000 км/с. Так как нейтроны не имеют электрического заряда, они легко проникают в ядра атомов и захватываются ими. Нейтронное излучение оказывает сильное поражающее действие при внешнем облучении.

Сущность ионизации заключается в том, что под воздействием радиоактивных излучений электрически нейтральные в нормальных условиях атомы и молекулы вещества распадаются на пары положительно и отрицательно заряженных частиц-ионов. Ионизация вещества сопровождается изменением его основных физико-химических свойств, в биологической ткани - нарушением ее жизнедеятельности. И то и другое при определенных условиях может нарушить работу отдельных элементов, приборов и систем производственного оборудования, а также вызвать поражение жизненно важных органов, что в конечном итоге повлияет на жизнедеятельность.

Степень ионизации среды проникающей радиацией характеризуется дозой радиации. Различают экспозиционную и поглощенную дозы радиации.

Экспозиционная доза выражает степень ионизации среды через суммарный электрический заряд ионов (каждого знака), образующихся в единице массы вещества в результате радиоактивного облучения. В настоящее время экспозиционную дозу рентгеновского и гамма-излучения принято измерять в рентгенах.

Рентген (Р) - такая доза рентгеновского и гамма излучения, при которой в 1 см 3 сухого воздуха при температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст. образуется 2,08 млрд. пар ионов с суммарным зарядом каждого знака в I электрическую единицу электричества

(1Р=2,5810 -4 Кл/кг; I Кл/кг=3880 Р).

Поглощенная доза выражает степень ионизации среды через величину энергии, теряемой излучением в единице массы вещества на его ионизацию. В настоящее время в качестве единиц измерения поглощенной дозы распространения РАД и БЭР.

I РАД - это доза излучения, поглощение которой сопровождается выделением 100 эрг энергии в 1г вещества. I РАД=1,18Р или 1Р = 0.83 РАД.

При одной и той же поглощенной дозе различные виды излучений отличаются своим биологическим воздействием на живые организмы. Поэтому для оценки биологических последствий воздействия дозы различных излучений (в частности, нейтронов) используются специальная единица измерения - биологический эквивалент рентгена - БЭР.

I бэр - это такая доза излучения" биологическое действие которой эквивалентно воздействию IР гамма лучей.

Отношение части дозы радиации D, накапливаемой за бесконечно малый промежуток времени t, к величине этого промежутка называется мощностью дозы проникающей радиации

Р=D/t, (Р/с).

В результате ионизации атомов, входящих в состав человеческого организма, разрушаются химические связи в молекулах, что приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности клеток организма, его тканей и органов, а при значительных дозах облучения - к специфическому заболеванию, называемому лучевой болезнью.

Степень тяжести поражения людей проникающей радиацией определяется величиной суммарной дозы, полученной организмом, характером облучения и его продолжительностью.

При больших дозах однократного облучения выход из строя личного состава может последовать немедленно после получения дозы, а в случае облучения небольшими дозами однократно в течение длительного времени выход из строя может наступить не сразу.

Существуют допустимые дозы облучения, при которых изменений в организме, приводящих к снижению боеспособности личного состава, как правило, не наблюдается:

По тяжести заболевания различают следующие степени лучевой болезни:

лучевая болезнь 1-й степени (легкая) развивается при дозах облучения 100-250 р. Наблюдается общая слабость, повышенная утомляемость, головокружение, тошнота, которые исчезают через несколько дней. Исход заболевания всегда благоприятный и при отсутствии других поражений (травм, ожогов) боеспособность после выздоровления сохраняется у большинства пораженных;

лучевая болезнь 2-й степени (средней тяжести) возникает при суммарной дозе излучения 250-400 р. Характеризуется признаками лучевой болезни Ш степени, но выраженными менее резко. Заболевание заканчивается выздоровлением при активном лечении через 1,5 - 2 месяца;

Лучевая болезнь 3-й степени (тяжелая) наступает при дозе400-600 р. Наблюдается сильная головная боль, повышение температура тела, слабость, резкое снижение аппетита, жажда, желудочно-кишечные расстройства, кровоизлияния. Выздоровление возможно при условии своевременного и эффективного лечения через 6-8 месяцев;

лучевая болезнь 4-Й степени (крайне тяжелая) наступает при дозе свыше 600 р. и в большинстве случаев заканчивается смертельным исходом.

При дозах, превышающих 5000 р., личный состав утрачивает боеспособность через несколько минут.

Выход из строя личного состава от действия проникающей радиации определяется поражениями средней тяжести, поскольку легкие поражения, как правило, не выводят личный состав из строя в первые сутки.

Таблица 6. Расстояния, на которых наблюдается выход из строя открыто расположенного личного состава от действия проникающей радиации, км

Проникающая радиация, как правило, каких-либо повреждений боевой технике не причиняют. Лишь значительные дозы - излучения вызывают потемнение обычного стекла, а действия мощного потока нейтронов может вывести из строя полупроводниковые приборы. В боевой технике и вооружении под действием нейтронов может образоваться наведённая активность, которая оказывает влияние на боеспособность экипажей и личный состав ремонтно-эвакуационных подразделений.

Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие гамма-излучения и нейтроны. При решении вопросов защиты следует учитывать, что гамма-излучение сильнее всего ослабляется тяжёлыми материалами, имеющими высокую электронную плотность (свинец, бетон, сталь), а поток нейтронов - легкими материалами, содержащими ядра легких элементов, например водорода (вода, полиэтилен).

Способность каждого материала ослаблять проникающую радиацию характеризуется величинами слоев половинного ослабления доз гамма лучей и нейтронов 0-л. _ Под слоем половинного ослабления понимается толщина плоской преграды, которая ослабляет дозу радиации в два раза.

Аварийно-спасательные работы в условиях тушения пожаров

Последствия пожаров обусловлены действием их поражающих факторов...

Основным поражающим действием взрывчатых веществ является ударная волна. Поэтому для определения поражающего действия взрывчатого вещества необходимо рассчитать избыточное давление взрыва Дp...

Анализ влияния антропогенных факторов на устойчивость территории

В состав резервуарного парка входят четыре резервуара, объем каждого из которых составляет 100 000. Резервуары стальные, вертикальные, цилиндрической формы, со стационарной крышей. Мы принимаем...

Електромагнітний імпульс ядерного вибуху та захист від нього радіоелектронних засобів

Вплив на людей, тварин і апаратуру. ЕМІ безпосередньої дії на людину не надає. Приймачі енергії ЕМІ - всі проводять електричний струм тіла: всі повітряні і підземні лінії звязку, лінії управління, сигналізації і так далі...

Оружие 3-го поколения

Как известно, к ядерному оружию первого поколения, его нередко называют атомным, относят боевые заряды, основанные на использовании энергии деления ядер урана-235 или плутония-239...

Поражающие факторы ядерного оружия

Световое излучение - это поток лучистой энергии (ультрафиолетовые и инфракрасные лучи). Источником светового излучения является светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры паров и воздуха...

Современные средства поражения с обычными боеприпасами, их характеристика

Боеприпасы объемного взрыва иногда называют “вакуумными бомбами”. В качестве боевого заряда в них используется жидкое углеводородное топливо: окись этилена или пропилена, метан...

Эволюция оружия

В начале 1939 года французский физик Жолио-Кюри сделал вывод, что при делении ядра урана возможна цепная реакция, которая приведет к взрыву чудовищной разрушительной силы и что уран может стать источником энергии, как обычное взрывное вещество...

Ядерна зброя

До самих потужніх засобів масового ураження відноситься ядерна зброя. Воно складається з ядерних боєприпасів (бойові частини ракет і торпед, ядерні бомби, артснаряди, міни та ін.), засобів доставки їх до мети (носіїв) і засобів керування...

Ядерна зброя

Вогнищем ядерного ураження називається територія, в межах якої у результаті впливу ядерної зброї відбулися масові ураження людей, сільськогосподарських тварин і рослин, руйнування й пошкодження будинків і споруд...

В процессе ядерного (термоядерного) взрыва образуется поражающие факторы, ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение местности и объектов, а также электромагнитный импульс...

Ядерное оружие и его поражающее действие

Воздушной ударной волной называется резкое сжатие воздуха, распространяющееся в атмосфере со сверхзвуковой скоростью. Она является основным фактором, вызывающим разрушения и повреждения вооружения, боевой техники...

Ядерный взрыв способен мгновенно уничтожить или вывести из строя незащищенных людей, открыто стоящую технику, сооружения и различные материальные средства...

Ядерное оружие: история создания, устройство и поражающие факторы

Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток лучистой энергии, включающей ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение. Источником светового излучения является светящаяся область...

Ядерный взрыв, его поражающие факторы

Световое излучение -- это поток лучистой энергии, включающий ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра...

Световое излучение - это электромагнитное излучение в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спек­тра. Оно представляет собой огненный шар с температурой 8-10 тыс. градусов. На световое излучение расходуется до 30-35% энергии ядерного взрыва. Продолжительность действия около 12 сек.

Источником светового излучения является светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой темпе­ратуры паров конструкционных материалов боеприпаса и воздуха, а при наземных взрывах и испарившегося грун­та. Светящаяся область в своем развитии проходит четыре фазы: начальную, первую, вторую и конечную.

Начальная фаза очень кратковременна - от момента на­чала ядерных реакций в боеприпасе до момента отрыва фронта ударной волны от поверхности светящейся области. Момент выхода фронта удар­ной волны на поверхность светящейся области считается началом первой фазы. При температуре свыше 1700°С воздух во фрон­те ударной волны светится сам и не пропускает (экранирует) излучение, идущее из внутренней области. Поэтому для «постороннего наблюдателя» температура светящейся об­ласти определяется температурой нагретого воздуха во фронте ударной волны. Экранированию внутреннего излу­чения светящегося шара способствуют также окислы азота, образующиеся во фронте ударной волны при столь высоких температурах.

По мере продвижения фронта ударной волны давление и температура воздуха в нем уменьшаются и наступает такой момент, когда воздух перестает светиться. Фронт удар­ной волны становится прозрачным. Температура, пройдя через минимум, вновь начинает повышаться, и с этого мо­мента наступает вторая фаза развития светящейся обла­сти (рис. 3).

Рис. 3. Изменение температуры светящейся области ядерного взрыва:

а - начальная фаза; 6 - первая фаза: в - вторая фаза: г - конечная фаза

Во второй фазе развития светящейся области темпера­тура, увеличиваясь, достигает максимума (5700-7700°С). Затем температура поверхности светящейся области начи­нает снижаться вследствие потери энергии на излучение и охлаждения раскаленных газов в результате их расшире­ния. При температуре около 1700°С светящаяся область перестает испускать излучение в видимой части спектра и превращается в облако взрыва. С этого момента начинает­ся конечная фаза, в ходе которой имеет место только ин­фракрасное излучение.

Основная доля энергии светового излучения (до 98%) приходится на вторую фазу.

Поражающее действие светового излучения характе­ризуется световым импульсом, т. е. количеством свето­вой энергии, приходящейся за время излучения на 1 см 2 поверхности, расположенной перпендикулярно к направ­лению световых лучей. За единицу измерения светового импульса принимают 1 кал/см 2 . Световое излучение мо­жет вызвать ожоги открытых участком тел а, ослепление людей и животных, обугливание или позгораиис различных материалов. Так, при световом импульсе 2- 4 кал/см 2 у незащищенных людей могут возникнуть ожоги первой степени, при 4-7,5 кал/см 2 - ожоги второй степени (образование пузырей), при 7,5-12 кал/см 2 - ожоги третьей степени (полное омертвление кожных покровов), при световом импульсе более 12 кал/см 2 - ожоги четвертой степени (кожа омертвляется на всю глубину и обугливается).

Световое излучение способно вызвать массовые по­жары в населенных пунктах, в лесах, степях, на полях.

Защита от светового излучения более проста, чем от других поражающих факторов ядерного взрыва, поскольку любая непрозрачная преграда, любой объект, создающие тень, могут служить защитой от светового излучения.

В качестве дополнительных мер защиты от поражаю­щего действия светового излучения рекомендуются сле­дующие:

Использование экранирующих свойств оврагов, ло­щин, местных предметов;

Постановка дымовых завес для поглощения энергии светового излучения;

Повышение отражательной способности материалов (побелка мелом, покрытие красками светлых тонов);

Повышение стойкости к воздействию светового излу­чения (обмазка глиной, обсыпка грунтом, снегом, пропитка тканей огнестойкими составами);

Проведение противопожарных мероприятий (удале­ние сухой травы и других горючих материалов, вырубка просек и огнезащитных полос);

Использование в темное время суток средств защи­ты глаз от временного ослепления (очков, световых затво­ров и др.).

Интенсивность светового излучения сильно зависит от метеорологических условий. Туман, дождь и снег ос­лабляют его воздействие, и, наоборот, ясная и сухая по­года благоприятствует возникновению пожаров и обра­зованию ожогов.

Световое излучение - один из поражающих факторов при взрыве ядерного боеприпаса , представляющий собой тепловое излучение от светящейся области взрыва. В зависимости от мощности боеприпаса, время действия колеблется от долей секунды до нескольких десятков секунд. Вызывает у людей и животных ожоги различной степени и ослепление; оплавление, обугливание и возгорание различных материалов.

Механизм формирования

Световое излучение представляет собой тепловое излучение , испускаемое нагретыми до высокой температуры (~10 7 К) продуктами ядерного взрыва. Вследствие большой плотности вещества поглощательная способность огненного шара оказывается близка к 1, поэтому спектр светового излучения ядерного взрыва достаточно близок к спектру абсолютно чёрного тела . В спектре преобладают ультрафиолетовое и рентгеновское излучения .

Защита гражданского населения

Особую опасность световое излучение представляет по той причине, что действует непосредственно во время взрыва и времени на укрытие в убежищах у людей нет.

От светового излучения могут защитить любые непрозрачные объекты - стены домов, автомобильная и прочая техника, крутые склоны оврагов и холмов. Защитить может даже плотная одежда - но в этом случае возможно её возгорание.

В случае начала ядерного взрыва следует незамедлительно укрыться в любой тени от вспышки или, если укрыться негде, лечь спиной вверх, ногами к взрыву и закрыть лицо руками - это поможет в какой-то степени уменьшить ожоги и травмы. Нельзя смотреть на вспышку ядерного взрыва и даже поворачивать к ней голову, так как это может привести к тяжёлым поражениям органов зрения, вплоть до полной слепоты.

Защита военной техники

Бомбардировщики, предназначенные для нанесения ядерных ударов (тактические Су-24 , стратегические Ту-160), для защиты от светового излучения частично или полностью покрывают белой краской, отражающей значительную часть излучения. Бронетехника предоставляет полную защиту экипажа от светового излучения.

Механизм формирования

Световое излучение представляет собой тепловое излучение , испускаемое нагретыми до высокой температуры (~10 7 К) продуктами ядерного взрыва. Вследствие большой плотности вещества поглощательная способность огненного шара оказывается близка к 1, поэтому спектр светового излучения ядерного взрыва достаточно близок к спектру абсолютно черного тела . В спектре преобладает ультрафиолетовое и рентгеновское излучения .

Защита гражданского населения

Особую опасность световое излучение представляет по той причине, что действует непосредственно во время взрыва и времени на укрытие в убежищах у людей нет.

От светового излучения могут защитить любые непрозрачные объекты - стены домов, автомобильная и прочая техника, крутые склоны оврагов и холмов. Защитить может даже плотная одежда - но в этом случае возможно её возгорание.

В случае начала ядерного взрыва следует незамедлительно укрыться в любой тени от вспышки или, если укрыться негде, лечь спиной вверх, ногами к взрыву и закрыть лицо руками - это поможет в какой-то степени уменьшить ожоги и травмы. Нельзя смотреть на вспышку ядерного взрыва и даже поворачивать к ней голову, так как это может привести к тяжёлым поражениям органов зрения, вплоть до полной слепоты.

Защита военной техники

Бомбардировщики, предназначенные для нанесения ядерных ударов (тактические Су-24 , стратегические Ту-160) для защиты от светового излучения частично или полностью покрывают белой краской, отражающей значительную часть излучения. Бронетехника предоставляет полную защиту экипажа от светового излучения.

Тени Хиросимы

Одним из наиболее пугающих свидетельств поражающего эффекта светового излучения являются так называемые тени Хиросимы (чаще всего упоминается применительно к людям) - тень от человека или другого препятствия на выгоревшем от излучения фоне. Люди после этого быстро (обычно в течение одного дня) погибали от ожогов, травм и лучевого поражения, многие сгорели в пожарах и огненном шторме , разразившемся после взрыва.

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Световое излучение (поражающий фактор)" в других словарях:

Электромагнитное излучение Синхротронное Циклотронное Тормозное Равновесное Монохроматическое Черенковское Переходное Радиоизлучение Микроволновое Терагерцевое Инфракрасное Видимое Ультрафи … Википедия

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия

Взрыв 14 килотонной атомной бомбы на полигоне в Неваде Ядерное оружие Ядерная война … Википедия

ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ - ядерное оружие, самое мощное оружие массового поражения, действие которого основано на использовании внутриядерной энергии, освобождающейся при ядерном взрыве. Представляет собой ядерный боеприпас, средство доставки его к цели (ракета, торпеда,… … Ветеринарный энциклопедический словарь