Характеристика дії ударної хвилі на людей
Ударна хвиля може нанести незахищеним людям травми, контузії або бути причиною їх загибелі.
Ураження ударною хвилею можуть бути безпосередніми або непрямими.
Безпосереднє ураженнявиникає в результаті дії надмірного тиску і швидкісного натиску. Зважаючи на невеликі розміри тіла людини ударна хвиля миттєво охоплює людину і піддає її сильному стисненню. Процес стиснення продовжується протягом всього періоду фази стиснення (декілька секунд). Миттєве підвищення тиску сприймається людиною як різкий удар. У той же самий час швидкісний натиск переміщає тіло в просторі.
Непрямі ураженнялюди можуть отримати в результаті ударів уламками зруйнованих будівель і споруд або в результаті ударів осколків скла, каменів і інших предметів, що летять з великою швидкістю. Наприклад, при DРф=35кПа щільність осколків, досягає 3500 на квадратний метр. Швидкість переміщення осколків - 50 м/с.
Дія ударної хвилі на незахищених людей характеризується: легкими, середніми, важкими, украй важкими травмами. Характеристика ступеня ураження людей приведена в табл. 2.6.
Таблиця 2.6. - Ступінь ураження людей
| DРф, кПа | Ступінь ураження | Характер ураження |
| 20-40 | Легка | Легка загальна контузія організму, тимчасове пошкодження слуху, забиття і вивихи кінцівок |
| 40-60 | Середня | Серйозні контузії, пошкодження органів слуху, кровотеча з носа і вух, сильні вивихи і переломи кінцівок |
| 60-100 | Важка | Сильна контузія всього організму, пошкодження внутрішніх органів і мозку, важкі переломи кінцівок |
| Понад 100 | Украй важка | Отримувані травми дуже часто приводять до смерті потерпілого. |
Розділ 3
Загальні відомості щодо проникаючої радіації та радіоактивного забруднення
Проникаюча радіація – це невидимий і безпосередньо не відчутний людиною потік гама-випромінювань і нейтронів, які утворюються внаслідок ланцюгової реакції та радіоактивного розпаду продуктів поділу.
Розповсюджуючись зі швидкістю світла в усі сторони від епіцентру вибуху гама-промені і нейтрони проходять відстань у сотні і тисячі метрів, можуть проникати через значні товщі різних предметів і речовин. Тривалість дії проникаючої радіації не перевищує 10…15 с.
Радіоактивне забруднення.Під час ядерного вибуху утворюється велика кількість радіоактивних речовин, здатних створювати гама-випромінювання. Осідаючи з радіоактивної хмари на поверхню землі такі речовини забруднюють повітря, воду, місцевість і всі предмети, що знаходяться на ній. Джерелами випромінювання тепер виступають частина ядерного палива, що не вступила в ланцюгову реакцію, а також штучні радіоактивні ізотопи, що утворились під впливом потоку нейтронів (під впливом нейтронів утворюється штучна або наведена радіоактивність хімічних елементів, які до цього не були радіоактивними). У результаті розпаду цих елементів випускаються в навколишнє середовище бета- і гама-промені.
Дія проникаючої радіації і радіоактивного забруднення визначається властивістю радіоактивного випромінювання іонізувати атоми середовища, в якому воно поширюється. Іонізація атомів і молекул, що входять до складу клітин живого організму, порушує функції його органів і систем. Наслідки впливу опромінювання на організм людини проявляються у вигляді так званої променевої хвороби.
Завдана організму людини шкода, що спричиняється дією проникаючої радіації та радіоактивного забруднення, пропорціональна дозі опромінювання. Доза опромінювання – це сумарна кількість променевої енергії, яка поглинається одиницею маси опроміненого середовища за час дії опромінення. Як несистемну одиницю дози опромінювання прийнято рентген (Р). Один рентген – це така доза опромінювання, яка створює в 1 см3 повітря 2,1×103 пар іонів. В залежності від величини дози опромінення, що сумарно сприйнята організмом людини під час опромінювання, розрізняють чотири ступені променевої хвороби (т а б л. 1).
На більшість предметів радіаційне випромінювання не справляє помітного впливу. Проте під його впливом темніє скло оптичних приладів і засвічуються фотоматеріали, що знаходяться у світлозахисній упаковці, виводяться з ладу електронні прилади. У електрообладнанні виникають тимчасові (зворотні) і залишкові (незворотні) зміни електричних параметрів. Погіршуються діелектричні властивості ізоляційних матеріалів. Деякі полімери (гума) твердіють, або навпаки, стають дуже м’якими.
Таблиця 1. Характеристика променевої хвороби у людей
| Доза опромінення, Р | Ступінь хвороби | Прояви хвороби | Наслідки |
| 100…200 200…400 400…600 Понад 600 | Легкий Середній Важкий Надзвичайно важкий | Нездужання, загальна слабкість, головний біль Важке нездужання, головний біль, часте блювання, розлади функцій нервової системи Сильний головний біль, блювота, пронос, різке збудження, крововиливи Хвороба протікає дуже важко з симптомами, як і при важкому ступені | Через деякий час людина видужує Люди видужують через кілька місяців, можливі ускладнення хвороби Без лікування у 50% випадків призводить до смерті При неефективному лікуванні у 80…100% випадків призводить до смерті |
Характерною особливістю радіаційного випромінювання є його властивість проникати через різні матеріали. Проходячи через щільну перегородку це випромінювання послаблюється. Ступінь послаблення проникаючої радіації залежить від властивостей матеріалу перегородки, її товщини, а також виду випромінювання. Здатність матеріалу послаблювати випромінювання характеризують шаром половинного послаблення.Шар половинного послаблення– це шар речовини, при проходженні через який інтенсивність дії гама-променів або нейтронів зменшується у два рази (т а б л.2)
Таблиця 2. Товщина шару половинного послаблення
Різних матеріалів, см
| Матеріал перегородки | Вид випромінювання | ||
| Гама-випромінювання проникаючої радіації | Гама-випромінювання радіоактивного забруднення | Нейтрони | |
| Сталь Свинець Скло Кладка цегляна Грунт Бетон Лід Дерево Поліетилен | 3,0 2,0 - 15,0 14,4 10,0 26,0 33,0 24,0 | 1,8 1,5 7,7 8,7 8,1 5,6 14,5 30,0 14,0 | 11,5 12,0 - 10,0 12,0 12,0 3,0 9,7 2,7 |
Властивість різних матеріалів послаблювати рівень радіації враховується при будівництві захисних споруд (сховищ, протирадіаційних укриттів). В захисну споруду можна перетворити виробниче приміщення чи навіть житлову кімнату, якщо своєчасно позакривати двері, вікна, кватирки, максимально ущільнити приміщення і, у такий спосіб, унеможливити потрапляння всередину до нього радіоактивних речовин. Здатність захисної споруди зменшувати шкоду, що завдає здоров’ю людини радіаційне випромінювання, характеризують коефіцієнтом ослаблення радіації (К 
). К показує у скільки разів рівень радіації зовні приміщення вище, ніж всередині. Величина цього показника залежить від типу захисної споруди, товщини і матеріалу перекриттів і стін, місця розташування і може складати, якщо:
Будівля виробнича одноповерхова………………….……….7
Адміністративна триповерхова будівля:
І поверх………………………………………………….……..5
ІІ поверх…………………………………………….………….8
ІІІ поверх………………………………………………….……6
Дерев’яний житловий одноповерховий будинок…….….…..2
Автобус, кабіна автомобіля, бульдозера, екскаватора………4
Радіоактивні речовини, які випадають із хмари ядерного вибуху на землю, утворюють радіоактивний слід. З рухом хмари і випаданням з неї радіоактивних речовин розмір забрудненої території поступово збільшується. Слід у плані має, як правило, форму еліпса. В залежності від виду ядерного вибуху, напрямків і сили вітру на різних шарах атмосфери, відстані від поверхні землі до верхньої межі радіоактивної хмари слід може набувати і іншої форми, може мати сотні і навіть тисячі кілометрів у довжину і кілька десятків кілометрів у ширину.
Забрудненість місцевості радіоактивними речовинами характеризують двома показниками – рівнем радіації (Рh, рентген за годину) і дозою опромінення до повного розпаду радіоактивних речовин (D, рентген). В залежності від значень цих показників територію радіоактивного сліду прийнято ділити на чотири зони:
зона А – помірного забруднення;
зона Б – сильного забруднення;
зона В – небезпечного забруднення;
зона Г – надзвичайно небезпечного забруднення.
Уяву про те, яким чином створюються ці зони і еталонні (максимальні) значення рівня радіації на зовнішніх межах відповідних зон, ілюструє р и с. 1. Характеристики площ зон у процентах від площі сліду, а також сумарної дози випромінювання до повного розпаду радіоактивних речовин в межах зон, представлені у т а б л. 3.
Рис. 1. Слід радіоактивної хмари наземного ядерного вибуху з рівнями радіації через 1 год. після вибуху
1 – напрямок середнього вітру; 2 – вісь сліду; А – зона помірного забруднення; Б – зона сильного забруднення; В – зона небезпечного забруднення; Г – зона надзвичайно небезпечного забруднення; L – довжина сліду; b – ширина сліду.
Таблиця 3. Характеристики зон радіоактивного забруднення
| Індекс зони | Доза опромінення в межах зони, рентген | Площа зони, у процентах від площі сліду |
| А Б В Г | 40…400 400…1200 1200…4000 Понад 4000 | 78…80 10…12 8…10 До 4 |
Рівні радіації в межах зон забруднення не залишаються постійними. Маючи максимальні значення на час формування сліду відповідно 8, 80, 240 і 800 Р/год (див. рис.1) у наступному ці значення знижуються відповідно до періоду напіврозпаду радіоактивних речовин, що створили слід, і часу, що пройшов після його формування.
Для ядерних вибухів, що можуть бути застосованими у воєнних цілях, рівні радіації на місцевості знижуються в 10 разів через кожні 7-кратні відрізки часу. Наприклад, через 7 годин після вибуху рівень радіації зменшується у 10 разів, через 49 годин – у 100, через 343 годин – у 1000 разів і т.д. Для визначення рівня радіації на різний час після вибуху для умови, коли відомий рівень радіації через годину після вибуху, можна користуватися даними, що наведені у т а б л и ц і 4.
Таблиця 4. Рівні радіації , Р/год., на різний час після ядерного вибуху
| Час, що пройшов після вибуху, годин | ||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 15 | 24 | 48 |
| 4,3 | 2,7 | 1,5 | 1,2 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,4 | 0,2 | 0,1 | |||
| 6,6 | 2,2 | 1,7 | 1,5 | 1,3 | 1,1 | 0,6 | 0,3 | 0,15 | ||||
| 5,5 | 2,2 | 1,7 | 1,5 | 1,3 | 0,8 | 0,4 | 0,2 | |||||
| 3,7 | 2,5 | 1,8 | 1,6 | 0,6 | 0,25 | |||||||
| 3,5 | 2,5 | 2,2 | 1,4 | 0,7 | 0,35 | |||||||
| 3,7 | 3,2 | 0,5 | ||||||||||
| 7,5 | 6,5 | 5,5 | 2,5 | 1,4 | 0,6 | |||||||
| 1,7 | 0,8 | |||||||||||
| 9,5 | 1,5 | |||||||||||
| 2,5 | ||||||||||||
Представленими у табл. 4 даними користуються у такий спосіб – якщо відомо, що через годину після вибуху, коли у даній точці місцевості рівень радіації набув максимального значення, наприклад 100 Р/год., то через дві, три, чотири години у цьому ж місці поступово знижуючись, він буде набувати значень, відповідно 43, 27, 19 Р/год.
Методика виконання
Мета розрахунків:
- закріпити та поглибити теоретичні знання з питань радіаційного випромінювання;
- набути початкові навички у проведенні обстеження і оцінки стійкості об’єкта господарювання до впливу радіаційного випромінювання.
Обсяг завдання:
1. Оцінити стійкість цеху до впливу радіаційного випромінювання і запропонувати заходи з підвищення стійкості.
2. Визначити рівень радіації у сховищі, при якому робітники можуть залишати це сховище і працювати у цеху на протязі тривалості робочої зміни.
Вихідні дані:
- допустима доза опромінення робітників цеху, Ддоп., Р;
- коефіцієнт послаблення рівня радіації будівлі цеху, К 
, раз;
- тривалість робочої зміни, Т, год.;
- сховище, побудоване заглибленим, у підвальному приміщенні цеху з відомими матеріалом і товщиною перекриття і товщиною насипу грунту на перекриття.
Варіанти вихідних даних наведені у д о д а т к у 1 Номер варіанту вибирається студентом відповідно до порядкового номера його прізвища у журналі навчальної групи.