Развитие ядерного взрыва в атмосфере и образование поражающих факторов

Развитие взрыва ядерного заряда начинается с цепной ядерной реакции де­ления. В ходе этой реакции из зоны взрыва в окружающую среду испускаются нейтроны и гамма-излучение, называемые мгновенными, поток которых состав­ляет проникающую радиациюядерного взрыва.

Мгновенное гамма-излучение, взаимодействуя с атомами окружающей сре­ды, создает поток быстрых электронов. Летящих с большой скоростью преиму­щественно в радиальном направлении от центра взрыва, и положительных ионов, остающихся практически на месте. Таким образом, в пространстве на некоторое время происходит разделение положительных и отрицательных зарядов, что при­водит к возникновению электрических и магнитных полей. Эти поля ввиду их кратковременности принято называть электромагнитным импульсомядерного взрыва.

В зоне ядерной реакции вследствие превращения кинетической энергии ос­колков деления в тепловую в течение весьма малого промежутка времени (мил­лионные доли секунды) температура возрастает до десятков миллионов градусов, а давление достигает десятков миллиардов атмосфер. В таких условиях вещество боеприпаса превращается в высокотемпературный ионизированный газ-плазму, испускающий интенсивный поток электромагнитного излучения, основная доля которого приходится на рентгеновский участок спектра.

Поглощаясь окружающим воздухом, рентгеновское излучение нагревает его, в результате чего возникает светящаяся область, представляющая собой объ­ем разогретого воздуха и газов, образующихся в зоне взрыва. Светящаяся область является источником светового излученияядерного взрыва.

У поверхности светящейся области наблюдается очень резкий перепад тем­пературы и давления. Вследствие резкого перепада давления светящаяся область начинает стремительно расширяться, сжимая окружающие слои воздуха. Сжатие передается от одного слоя к другому, образуя мощную ударную волну,которая распространяется на значительные расстояния от места взрыва.

Температура светящейся области падает и по достижении 2000 - 3000 К эта область превращается в клубящееся облако взрыва, в котором содержатся радио­активные вещества, образовавшиеся во время реакции деления. Плотность облака значительно меньше плотности окружающего воздуха, поэтому оно быстро под­нимается вверх. При подъеме облака создается мощный восходящий поток возду­ха, который увлекает поднятую взрывом пыль, образуя пылевой столб. При взры­ве у поверхности земли пылевой столб соприкасается с облаком взрыва и в него вовлекается огромное количество грунта. В начальный момент после взрыва вследствие очень высокой температуры в облаке радиоактивные вещества нахо­дятся в газообразном состоянии, а попавший в него грунт расплавляется, частич­но испаряется и перемешивается с радиоактивными веществами.

По мере подъема и остывания облака взрыва образуется радиоактивная пыль в виде шарообразной формы оплавленных частиц грунта с поверхностным и объемным распределением в них радиоактивных веществ.

Высота и время подъема облака взрыва и его размеры зависят от мощности взрыва.

Воздушными потоками облако взрыва переносится на большие расстояния, а содержащиеся в нем радиоактивная пыль под действием силы тяжести выпадает на поверхность земли, образуя радиоактивное заражение местности.

При ядерном взрыве на большой высоте от поверхности земли пылевой столб может не соединиться с облаком взрыва. В этом случае радиоактивное за­ражение местности не образуется.

Ударную волну, световое излучение, проникающую радиацию, радио­активное заражение и электромагнитный импульс принято называть пора­жающими факторами ядерного взрыва.

К поражающим факторам ядерного взрыва относят также и сейсмовзрыв-ные волныв грунте, образующиеся в результате непосредственной передачи энергии взрыва и воздействия воздушной ударной волны на грунт и по существу представляющие собой ударную волну, распространяющуюся в грунте.

При ядерном взрыве в приземных слоях атмосферы энергия, приходящаяся
на поражающие факторы взрыва, ориентировочно распределяются следующим
образом: 50% - на ударную волну, 35% - на световое излучение, 5% - на проникающую радиацию и 9% - на радиоактивное заражение и около 1% на электро­магнитное излучение.

Поражающие факторы ядерного взрыва отличаются один от другого не только характером своего воздействия, но и тем, что действие их на объект начи­нается в разное время и по продолжительности неодинаково.

Раньше всего (практически в момент взрыва) на объект начинают действо­вать проникающая радиация, электромагнитный импульс и световое излучение. Время действия проникающей радиации и светового излучения в зависимости от мощности взрыва составляет от долей секунды до 20 - 30 секунд, электромагнит­ного импульса - несколько десятков миллисекунд.

Воздушная ударная волна начинает действовать на объект через промежу­ток времени, необходимый для прохождения ею расстояния до объекта. Время ее воздействия в зависимости от мощности взрыва колеблется от долей секунд до нескольких секунд.

Радиоактивное заражение начинается в основном с момента подхода облака взрыва к объекту и может длиться очень продолжительное время, исчисляемое сутками, месяцами и даже годами.

При развитии взрыва термоядерного заряда с повышенным выходом прони­кающей радиации имеют место некоторые особенности.

Из зоны термоядерной реакции в окружающую среду испускаются нейтро­ны, которые уносят до 80% энергии этой реакции. Часть нейтронов захватывается атомами азота воздуха, создавая при этом гамма-излучение. Поток нейтронов и гамма-квантов образует проникающую радиацию - основной поражающий фак­тор взрыва заряда этого типа.