Într-o explozie nucleară la sol, aproximativ 50% din energie este destinată formării unei unde de șoc și a unei pâlnii în pământ, 30-50% la radiația luminoasă, până la 5% la radiația penetrantă și radiația electromagnetică și până la până la 15% la contaminarea radioactivă a zonei.
În timpul exploziei cu aer a unei muniții cu neutroni, cotele de energie sunt distribuite într-un mod deosebit: o undă de șoc - până la 10%, radiația luminoasă - 5-8% și aproximativ 85% din energie trece în radiația penetrantă (neutron). și radiații gamma) [1]
Unda de șoc și radiația luminoasă sunt similare cu factorii dăunători ai explozivilor tradiționali, dar radiația luminoasă în cazul unei explozii nucleare este mult mai puternică.
Unda de șoc distruge clădiri și echipamente, rănește oamenii și are un efect de retragere cu o scădere rapidă a presiunii și presiune a aerului de mare viteză. Rarefacția (scăderea presiunii atmosferice) în urma valului și mișcarea inversă a maselor de aer către ciuperca nucleară în curs de dezvoltare poate provoca, de asemenea, unele daune.
Radiația luminoasă acționează numai asupra obiectelor neecranate, adică asupra obiectelor care nu sunt acoperite de nimic dintr-o explozie, pot provoca aprinderea materialelor combustibile și incendii, precum și arsuri și deteriorarea ochilor oamenilor și animalelor.
Radiația penetrantă are un efect ionizant și distructiv asupra moleculelor țesuturilor umane, provocând boala radiațiilor . Este de o importanță deosebită în timpul exploziei unei muniții cu neutroni . Subsolurile din piatră cu mai multe etaje și clădiri din beton armat, adăposturile subterane cu o adâncime de 2 metri (o pivniță, de exemplu, sau orice adăpost de clasa 3-4 și mai sus) pot proteja împotriva radiațiilor penetrante , vehiculele blindate au o anumită protecție.
Contaminare radioactivă - în timpul unei explozii de aer a unor încărcături termonucleare relativ „curate” (fiziune-fuziune), acest factor dăunător este minimizat. Și invers, în cazul unei explozii de variante „murdare” de sarcini termonucleare dispuse după principiul fisiune-fuziune-fisiune, o explozie la sol, îngropată, în care are loc activarea neutronică a substanțelor conținute în sol și chiar mai mult. deci o explozie a așa-numitei „ bombe murdare ” poate avea un sens decisiv.
Un impuls electromagnetic dezactivează echipamentele electrice și electronice, întrerupe comunicațiile radio .
În funcție de tipul de încărcare și de condițiile exploziei, energia exploziei este distribuită diferit. De exemplu, în explozia unei sarcini nucleare convenționale de putere medie (10 - 100 kt) fără o producție crescută de radiații neutronice sau contaminare radioactivă, următorul raport al cotelor producției de energie la diferite înălțimi poate fi [2] :
| Fracțiuni din energia factorilor de influență ai unei explozii nucleare | |||||||||
| Înălțime / Adâncime | radiații cu raze X | emisie de lumină | Căldură de minge de foc și nor | undă de șoc în aer | Deformarea și ejectarea solului | Val de compresie la sol | Căldura unei cavități din pământ | radiatii penetrante | substanțe radioactive |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 100 km | 64% | 24% | 6% | 6% | |||||
| 70 km | 49% | 38% | unu % | 6% | 6% | ||||
| 45 km | unu % | 73% | 13 % | unu % | 6% | 6% | |||
| 20 km | 40% | 17% | 31% | 6% | 6% | ||||
| 5 km | 38% | 16 % | 34% | 6% | 6% | ||||
| 0 m | 34% | 19 % | 34% | unu % | mai putin de 1% | ? | 5 % | 6% | |
| Adâncimea exploziei de camuflaj | treizeci la suta | treizeci la suta | 34% | 6% | |||||
Radiația luminoasă este un flux de energie radiantă, inclusiv regiunile ultraviolete , vizibile și infraroșii ale spectrului . Sursa de radiație luminoasă este zona luminoasă a exploziei - încălzită la temperaturi ridicate și părți evaporate ale muniției, solul și aerul din jur. Într-o explozie de aer, zona luminoasă este o sferă , într-o explozie de sol este o emisferă.
Temperatura maximă de suprafață a zonei luminoase este de obicei 5700-7700 °C. Când temperatura scade la 1700 °C, strălucirea se oprește. Pulsul luminos durează de la fracțiuni de secundă la câteva zeci de secunde, în funcție de puterea și condițiile exploziei. Aproximativ, durata strălucirii în secunde este egală cu a treia rădăcină a puterii de explozie în kilotone. În același timp , intensitatea radiației poate depăși 1000 W/cm² (pentru comparație, intensitatea maximă a luminii solare este de 0,14 W/cm²).
Rezultatul acțiunii radiațiilor luminoase poate fi aprinderea și aprinderea obiectelor, topirea, carbonizarea, tensiunile la temperaturi ridicate în materiale.
Atunci când o persoană este expusă la radiații luminoase, apar leziuni ale ochilor și arsuri ale zonelor deschise ale corpului, precum și deteriorarea zonelor corpului protejate de îmbrăcăminte.
O barieră opac arbitrară poate servi drept protecție împotriva efectelor radiațiilor luminoase.
În caz de ceață, ceață, praf greu și/sau fum, expunerea la radiații luminoase este, de asemenea, redusă.
Cea mai mare parte a distrugerilor cauzate de o explozie nucleară este cauzată de acțiunea undei de șoc. O undă de șoc este o undă de șoc într-un mediu care se mișcă cu viteză supersonică (mai mult de 350 m/s pentru atmosferă). Într-o explozie atmosferică, o undă de șoc este o zonă mică în care are loc o creștere aproape instantanee a temperaturii , presiunii și densității aerului . Direct în spatele frontului undei de șoc are loc o scădere a presiunii și a densității aerului, de la o scădere ușoară departe de centrul exploziei și aproape până la un vid în interiorul mingii de foc. Consecința acestei scăderi este mișcarea inversă a aerului și un vânt puternic de-a lungul suprafeței cu viteze de până la 100 km/h sau mai mult spre epicentru. [3] Unda de șoc distruge clădiri, structuri și afectează persoanele neprotejate, iar aproape de epicentrul unei explozii de sol sau de aer foarte scăzut generează vibrații seismice puternice care pot distruge sau deteriora structurile subterane și comunicațiile, răni oamenii din acestea.
Majoritatea clădirilor, cu excepția celor special fortificate, sunt grav deteriorate sau distruse sub influența unei presiuni excesive de 2160-3600 kg/m² (0,22-0,36 atm/0,02-0,035 MPa).
Energia este distribuită pe toată distanța parcursă, din această cauză, forța impactului undei de șoc scade proporțional cu cubul distanței de la epicentru.
Adăposturile sunt protecție împotriva unei unde de șoc pentru o persoană . În zonele deschise, efectul undei de șoc este redus de diverse depresiuni, obstacole, pliuri ale terenului.
În Occident, fragmentele de sticlă sunt evidențiate ca un factor separat legat de unda de șoc: sticla spartă de unda de șoc se sparge în fragmente care zboară departe de explozie și îi poate răni grav și chiar ucide pe cei din spatele sticlei.
Radiația penetrantă (radiația ionizantă ) este radiația gamma și un flux de neutroni emis din zona de explozie nucleară în unități sau zeci de secunde.
Raza de distrugere a radiațiilor penetrante în timpul exploziilor în atmosferă este mai mică decât razele de deteriorare a radiațiilor luminoase și a undelor de șoc, deoarece este puternic absorbită de atmosferă. Radiația penetrantă afectează oamenii doar la o distanță de 2-3 km de locul exploziei, chiar și pentru încărcături de mare capacitate, totuși, o sarcină nucleară poate fi proiectată special în așa fel încât să mărească proporția de radiație penetrantă pentru a provoca daune maxime. la forța de muncă (așa-numita armă cu neutroni ). La altitudini mari, în stratosferă și spațiu, radiațiile penetrante și impulsurile electromagnetice sunt principalii factori dăunători.
Radiația penetrantă poate provoca modificări reversibile și ireversibile în materiale, dispozitive electronice, optice și alte dispozitive din cauza perturbării rețelei cristaline a materiei și a altor procese fizice și chimice sub influența radiațiilor ionizante.
Protecția împotriva radiațiilor penetrante este asigurată de diferite materiale care atenuează radiațiile gamma și fluxul de neutroni. Diferitele materiale reacţionează diferit la aceste radiaţii şi protejează diferit.
Materialele care au elemente cu masă atomică mare (fier, plumb, uraniu slab îmbogățit) sunt bine protejate de radiațiile gamma, dar aceste elemente se comportă foarte prost sub radiația neutronică: neutronii le trec relativ bine și în același timp generează raze gamma de captare secundară. și, de asemenea, activează radioizotopii , făcând protecția în sine radioactivă pentru o lungă perioadă de timp (de exemplu, armura de fier a unui tanc; plumbul nu prezintă radioactivitate secundară). Exemplu de straturi de jumătate de atenuare a radiației gamma penetrante [4] : plumb 2 cm, oțel 3 cm, beton 10 cm, zidărie 12 cm, pământ 14 cm, apă 22 cm, lemn 31 cm.
Radiația neutronică, la rândul ei, este bine absorbită de materialele care conțin elemente ușoare (hidrogen, litiu, bor), care eficient și cu o rază scurtă de acțiune împrăștie și absorb neutronii, fără a fi activate și emitând mult mai puține radiații secundare. Straturi de jumătate de atenuare a fluxului de neutroni: apă, plastic 3 - 6 cm, beton 9 - 12 cm, pământ 14 cm, oțel 5 - 12 cm, plumb 9 - 20 cm, lemn 10 - 15 cm. Hidrogenul absoarbe neutronii mai bine decât toate materialele (dar în stare gazoasă, are o densitate scăzută), hidrură de litiu și carbură de bor.
Nu există un material de protecție omogen ideal împotriva tuturor tipurilor de radiații penetrante; pentru a crea cea mai ușoară și mai subțire protecție, este necesar să se combine straturi de diferite materiale pentru absorbția succesivă a neutronilor și apoi să capteze radiația gamma primară (de exemplu, multistrat). blindajul tancurilor, care ia în considerare și protecția împotriva radiațiilor; protecția capetelor lansatoarelor de mine de containere cu hidrați de litiu și fier cu beton), precum și utilizarea materialelor cu aditivi. Betonul și umplutura de sol umezită, care conțin atât hidrogen, cât și elemente relativ grele, sunt utilizate pe scară largă în construcția structurilor de protecție. Betonul cu bor adăugat este foarte bun pentru construcții (20 kg B 4 C la 1 m³ de beton), cu aceeași grosime ca betonul obișnuit (0,5 - 1 m) oferă o protecție de 2 - 3 ori mai bună împotriva radiațiilor neutronice și este potrivit pentru protecția împotriva armelor cu neutroni [5] .
În timpul unei explozii nucleare, ca urmare a curenților puternici din aerul ionizat de radiații și radiații luminoase, apare un câmp electromagnetic alternant puternic, numit impuls electromagnetic (EMP). Deși nu are niciun efect asupra oamenilor, expunerea la EMP dăunează echipamentelor electronice, aparatelor electrice și liniilor electrice. În plus, un număr mare de ioni care au apărut după explozie interferează cu propagarea undelor radio și cu funcționarea stațiilor radar . Acest efect poate fi folosit pentru a orbi un sistem de avertizare de atac cu rachetă .
Puterea EMP variază în funcție de înălțimea exploziei: în intervalul sub 4 km, este relativ slabă, mai puternică cu o explozie de 4-30 km și mai ales puternică la o înălțime de detonare mai mare de 30 km (vezi , de exemplu, experimentul privind detonarea la mare altitudine a unei încărcături nucleare Starfish Prime ).
Apariția EMP are loc după cum urmează:
Sub influența EMP, o tensiune este indusă în toate conductoarele extinse neecranate și cu cât conductorul este mai lung, cu atât tensiunea este mai mare. Acest lucru duce la defectarea izolației și defecțiunea aparatelor electrice asociate cu rețelele de cabluri, de exemplu, substații de transformare etc.
EMR este de mare importanță în exploziile la mare altitudine de 100 km sau mai mult. În timpul unei explozii în stratul de suprafață al atmosferei, nu provoacă daune decisive ingineriei electrice cu sensibilitate scăzută, raza sa de acțiune este blocată de alți factori dăunători. Dar, pe de altă parte, poate perturba munca și dezactiva echipamentele electrice și radio sensibile la distanțe considerabile - până la câteva zeci de kilometri de epicentrul unei explozii puternice, unde alți factori nu mai aduc un efect distructiv. Poate dezactiva echipamentele neprotejate din structuri solide proiectate pentru sarcini grele de la o explozie nucleară (de exemplu , silozuri ). Nu are un efect dăunător asupra oamenilor [6] .
Contaminarea radioactivă este rezultatul unei cantități semnificative de substanțe radioactive care cad dintr-un nor ridicat în aer. Cele trei surse principale de substanțe radioactive din zona de explozie sunt produsele de fisiune ai combustibilului nuclear, partea nereacționată a încărcăturii nucleare și izotopii radioactivi formați în sol și alte materiale sub influența neutronilor ( radioactivitate indusă ).
Așezându-se pe suprafața pământului în direcția norului, produsele exploziei creează o zonă radioactivă, numită urmă radioactivă. Densitatea contaminării în zona exploziei și de-a lungul urmei de mișcare a norului radioactiv scade odată cu distanța de la centrul exploziei. Forma pistei poate fi foarte diversă în funcție de condițiile de mediu, cum ar fi viteza și direcția vântului.
Produșii radioactivi ai exploziei emit trei tipuri de radiații: alfa , beta și gamma . Timpul impactului lor asupra mediului este foarte lung. În legătură cu procesul natural de dezintegrare radioactivă, intensitatea radiației scade, mai ales brusc aceasta se întâmplă în primele ore după explozie.
Daunele aduse oamenilor și animalelor prin expunerea la contaminarea radioactivă pot fi cauzate de expunerea externă și internă. Cazurile severe pot fi însoțite de boală de radiații și deces.
Instalarea unui obuz de cobalt pe focosul unei încărcături nucleare provoacă contaminarea teritoriului cu un izotop periculos 60 Co (o ipotetică bombă murdară ).
O explozie nucleară într-o zonă populată, ca și alte dezastre asociate cu un număr mare de victime, distrugerea industriilor periculoase și incendiile, va duce la condiții dificile în zona de acțiune a acesteia, ceea ce va fi un factor dăunător secundar. Persoanele care nu au suferit nici măcar răni semnificative direct în urma exploziei sunt foarte probabil să moară din cauza bolilor infecțioase [7] și a otrăvirii chimice. Există o mare probabilitate de a arde în incendii sau pur și simplu să vă răniți atunci când încercați să ieșiți din dărâmături.
Un atac nuclear asupra unei centrale nucleare poate elibera mult mai mult material radioactiv în aer decât poate elibera bomba în sine. Cu o lovire directă de o încărcare și evaporarea unui reactor sau depozitarea de materiale radioactive, suprafața de teren nepotrivită pentru viață pentru multe decenii va fi de sute și mii de ori mai mare decât zona de contaminare de la un sol. -explozie nucleară. De exemplu, atunci când un reactor cu o capacitate de 100 MW este evaporat printr-o explozie nucleară de 1 megatonă și pur și simplu cu o explozie nucleară la sol de 1 Mt, raportul dintre suprafața teritoriului cu o doză medie de 2 rad (0,02 Gray) pe an va fi după cum urmează: 1 an după atac - 130.000 km² și 15.000 km²; după 5 ani - 60.000 km² și 90 km²; în 10 ani - 50.000 km² și 15 km²; în 100 de ani - 700 km² și 2 km² [8] .
Oamenii care se găsesc în zona exploziei, pe lângă daune fizice, experimentează un efect deprimant psihologic puternic din vederea înspăimântătoare a imaginii desfășurate a unei explozii nucleare, distrugerea catastrofală și incendiile, dispariția peisajului familiar. , mulți morți, mutilați, muribunzi, cadavre în descompunere din cauza imposibilității de a le îngropa. , moartea rudelor și prietenilor, conștientizarea vătămării aduse corpului și oroarea morții iminente din cauza bolii radiațiilor în curs de dezvoltare . Rezultatul unui astfel de impact în rândul supraviețuitorilor dezastrului este dezvoltarea psihozelor acute , precum și a sindroamelor claustrofobe din cauza conștientizării imposibilității de a merge la suprafața pământului, amintiri persistente de coșmar care afectează toată existența ulterioară. În Japonia, există un cuvânt separat pentru oamenii care au devenit victime ale bombardamentelor nucleare - „ Hibakusha ”.
9. V. I. Gurevich, Impulsul electromagnetic al unei explozii nucleare de mare altitudine și protecția echipamentelor electrice de acesta. — M.: Infra-Inginerie, 2018—508 p.: ill.
| Tehnologii nucleare | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Inginerie | |||||||
| materiale | |||||||
Energia nucleară |
| ||||||
| Medicina nucleara |
| ||||||
| Arme nucleare |
| ||||||
| |||||||
| Arme nucleare | |
|---|---|
| Arme nucleare | |
| club nuclear | |