Поражающие факторы ядерного взрыва

По условиям проведения ядерные взрывы подразделяются на виды (подземный, наземный, воздушный, высотный, подводный, надводный), вид взрыва определяется задачами применения ядерного оружия, свойствами объектов поражения, их защищенностью, а также характеристиками носителя ядерного заряда.

При взрыве ядерного боеприпаса за миллионные доли секунды выделяется колоссальное количество энергии и поэтому в зоне протекания ядерных реакций температура повышается до нескольких миллионов градусов, а давление достигает миллиардов атмосфер. Высокие температура и давление вызывают мощную ударную волну. Также ядерный взрыв сопровождается испусканием проникающей радиации, состоящей из потока нейтронов и g - квантов. Облако взрыва содержит огромное количество радиоактивных продуктов – осколков деления. По пути движения этого облака радиоактивные продукты из него выпадают, в результате чего происходит радиоактивное заражение местности, объектов и воздуха. Неравномерное движение электрических зарядов в воздухе, возникающих под действием ионизирующих излучений, приводит к образованию электромагнитного импульса (ЭМИ). Так формируются основные поражающие факторы ядерного взрыва.

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 волной, ударной волной (в воде) и сейсмовзрывной волной (в грунте).

Воздушной ударной волной называется область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Обладая большим запасом энергии, ударная волна ядерного взрыва способна наносить поражение людям, разрушать различные сооружения, вооружение и военную технику и другие объекты на значительных расстояниях от места взрыва.

Действие ударной волны на объект определяется рядом параметров.

Основной характеристикой воздушной ударной волны является максимальное избыточное давление воздуха во фронте ударной волны DР_ф , она определяет скачок давления, который происходит практически мгновенно при подходе волны к месту регистрации давления.

Разрушения, вызываемые действием воздушной ударной волны, определяются избыточным давлением и временем действия избыточного давления t₊.

Также воздушная ударная волна характеризуется скоростью распространения фронта V_D, скоростью воздуха во фронте ударной волны V_ф, температурой воздуха во фронте T_ф, давлением скоростного напора воздуха во фронте ударной волны DP_ск.

Разрушения, вызываемые действием воздушной ударной волны, определяются в основном значениями DР_ф, во многих случаях – и временем действия избыточного давления.

Основной способ защиты от поражения ударной волной – изоляция их от действия повышенного давления и скоростного напора. Для этого используются укрытия (убежища).

Под световым излучением ядерного взрыва понимается электромагнитное излучение оптического диапазона в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. Энергия светового излучения поглощается поверхностями освещаемых тел, которые при этом нагреваются. Температура нагрева зависит от многих факторов и может быть такой, что поверхность объекта обуглится, оплавится или воспламенится. Световое излучение может вызвать ожоги открытых участков тела человека, а в темное время суток – временное ослепление.

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.

Спектральный состав излучения зависит от температуры светящейся области: по мере уменьшения температуры уменьшается доля световой энергии, приходящаяся на ультрафиолетовую часть спектра, и возрастает доля инфракрасного излучения. Средний спектральный состав светового излучения за все время существования светящейся области близок к спектральному составу излучения солнца, находящегося в зените.

Основным параметром, определяющим поражающую способность светового излучения ядерного взрыва, является световой импульс (Дж/м²).

Световой импульс U – количество энергии светового излучения, падающей за все время излучения на единицу площади неподвижной неэкранированной поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению прямого излучения, без учета отраженного излучения.

Световой импульс уменьшается с увеличением расстояния от центра (эпицентра) взрыва и зависит от вида взрыва и состояния атмосферы.

Поражение людей световым излучениемвыражается в появлении ожогов различных степеней открытых и защищенных одеждой участков кожи, а также поражении глаз. Ожоги могут быть непосредственно от излучения или пламени, возникшего при возгорании различных материалов под действием светового излучения.

Защита от светового излучения несложна, поскольку любая непрозрачная преграда, любой объект, создающий тень, могут служить защитой от светового излучения.

Фортификационные сооружения, боевые машины полностью защищают от светового излучения.

Проникающая радиация ядерного взрыва представляет собой поток g - излучений и нейтронов.

Gамма излучение и нейтронное излучение различны по своим физическим свойствам, а общим для них является то, что они могут распространяться в воздухе во все стороны на расстояние до 2,5 – 3 км. Проходя через биологическую ткань, g - кванты и нейтроны ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав живых клеток, в результате чего нарушается нормальный обмен веществ и изменяется характер жизнедеятельности клеток, отдельных органов и систем организма, что приводит к возникновению специфического заболевания – лучевой болезни.

Источником проникающей радиации являются ядерные реакции деления и синтеза, протекающие в боеприпасах в момент взрыва, а также радиоактивный распад осколков деления.

Время действия проникающей радиации при взрыве зарядов деления и комбинированных зарядов не превышает нескольких секунд и определяется временем подъема облака на такую высоту, при которой g - излучение поглощается толщей воздуха и практически не достигает поверхности земли.

Поражающее действие проникающей радиации характеризуется дозой излучения, т.е. количеством энергии ионизирующих излучений, поглощенной единицей массы облученной среды. Различают экспозиционную дозу и поглощенную дозу.

Доза излучения зависит от типа ядерного заряда, мощности и вида взрыва, а также от расстояния до центра взрыва.

Проникающая радиация является одним из основных поражающих факторов при взрывах нейтронных боеприпасов и боеприпасов деления сверхмалой и малой мощности. Для взрывов большей мощности радиус поражения проникающей радиации значительно меньше радиусов поражения ударной волной и световым излучением.

Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие g - излучение и нейтроны. Gамма излучение сильнее всего ослабляется тяжелыми материалами, имеющими высокую электронную плотность (свинец, сталь, бетон). Поток нейтронов лучше ослабляется легкими материалами, содержащими ядра легких элементов, например водорода (вода, полиэтилен, парафин).

В подвижных объектах для защиты от проникающей радиации необходима комбинированная защита, состоящая из легких водородосодержащих веществ и материалов с высокой плотностью.

Наибольшей кратностью ослабления от проникающей радиации обладают фортификационные сооружения (перекрытые траншеи – до 100, убежища – до 1500).

В качестве средств, ослабляющих действие ионизирующих излучений на организм человека, могут быть использованы различные противорадиационные препараты (радиопротекторы).

Радиоактивное заражение местности, приземного слоя атмосферы, воздушного пространства, воды и других объектов возникает в результате выпадения радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва.

Значение радиоактивного заражения как поражающего фактора определяется тем, что высокие уровни радиации могут наблюдаться не только в районе, прилегающем к месту взрыва, но и на расстоянии десятков и даже сотен километров от него. В отличии от других поражающих факторов, радиоактивное заражение местности может быть опасным на протяжении нескольких суток и недель после взрыва.

Наиболее сильное заражение местности происходит при наземных ядерных взрывах, когда площади заражения с опасными уровнями радиации во много раз превышают размеры зон поражения ударной волной, световым излучением и проникающей радиацией. Сами радиоактивные вещества и испускаемые ими ионизирующие излучения не имеют цвета, запаха, а скорость их распада не может быть изменена какими – либо физическими или химическими методами.

Источниками радиоактивного заражения при ядерном взрыве являются: продукты деления (осколки деления) ядерных взрывчатых веществ (Pu- 239, U- 235, U- 238); радиоактивные изотопы (радионуклиды), образующиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов, - наведенная активность; неразделившаяся часть ядерного заряда.

Ядерные взрывы в атмосфере и в более высоких слоях приводят к возникновению мощных электромагнитных полей с длинами волн от 1 до 1000 м и более. Эти поля ввиду их кратковременного существования принято называть электромагнитным импульсом (ЭМИ).

Поражающее действие ЭМИ обусловлено возникновением напряжений и токов в проводниках различной протяженности, расположенных в воздухе, земле, на вооружении, технике и других объектах.

Основной причиной генерации ЭМИ считают взаимодействие g - квантов и нейтронов с газом во фронте ударной волны и вокруг него. Важное значение имеет также возникновение асимметрии в распределении пространственных электрических зарядов, связанных с особенностями распространения g - излучения и образования электронов.

Поражающее действие ЭМИ проявляется прежде всего по отношению к радиоэлектронной и электротехнической аппаратуре. Под действием ЭМИ в аппаратуре наводятся электрические токи и напряжения, которые могут вызвать пробой изоляции, повреждения трансформаторов, сгорание разрядников, порчу полупроводниковых приборов, перегорание вставок и других элементов радиотехнических устройств. Наиболее подвержены воздействию ЭМИ линии связи, сигнализации и управления.

Если ядерные взрывы произойдут вблизи линий энергоснабжения, связи имеющих большую протяженность, то наведенные в них напряжения могут распространяться по проводам на многие километры и вызывать повреждение аппаратуры и поражение личного состава, находящегося на безопасном удалении по отношению к другим поражающим факторам ядерного взрыва.

Высотный взрыв способен создавать помехи в работе средств связи на очень больших площадях.

Электромагнитный импульс может свидетельствовать о таких параметрах ядерного взрыва, как мощность, вид взрыва и координаты.

Защита от ЭМИ достигается экранированием линий энергоснабжения и управления, а также аппаратуры, использованием плавких вставок, разрядников.

Химическое оружие

В настоящее время применение и производство химического и биологического (бактериологического) оружия в соответствии с международными соглашениями запрещено. Продолжается уничтожение запасов отравляющих веществ. Тем не менее полностью исключить вероятность применение этих видов оружия массового уничтожения нельзя, особенно с учетом деятельности экстремистских и террористических группировок.