Подводный взрыв. Подводный ядерный взрыв Самый мощный подводный ядерный взрыв
Подводными ядерными взрывами
называются взрывы ниже поверхности воды, т. е. взрывы, для которых средой, окружающей зону реакции, является вода.
В результате воздействия рентгеновского излучения на воду ее тонкий слой сильно прогревается и превращается в раскаленный газ, излучением этого слоя превращается в раскаленный газ следующий тонкий слой воды и т. д. Таким образом, в воде в результате ее послойного прогрева образуется раскаленный объем. Процесс расширения этого объема в невозмущенной воде называется тепловой волной в воде.
Внутри раскаленного объема вследствие больших градиентов давления на его границе возникают механические возмущения. С увеличением этого объема и уменьшением температуры среды в нем скорость распространения тепловой волны уменьшается быстрее, чем скорость распространения механических возмущений.
На расстоянии от центра взрыва примерно (0,03—0,04)
м. скорость распространения механических возмущений начинает превышать
скорость тепловой волны и в окружающей воде в это время происходит скачкообразное увеличение давления, плотности, температуры и скорости ее движения. Процесс распространения этих возмущений называется ударной волной в воде или подводной ударной волной.
Подводная ударная волна, распространяясь от центра взрыва во все стороны, достигает поверхности воды. Падение подводной ударной волны на поверхность воды приводит к возникновению в воздухе преломленной ударной волны, а в воде — отраженной волны разрежения. В результате отражения подводной ударной волны от водной поверхности над эпицентром взрыва образуется водяной купол
Вследствие значительного градиента давления в преломленной воздушной ударной волне и подъема водяного купола в воздухе формируется другая ударная волна, которая называется эпицентральной. При распространении волны разрежения в воде возникают растягивающие усилия, приводящие к разрыву сплошности — кавитации жидкости в большой области вокруг эпицентра взрыва. След этой области на поверхности воды виден в виде светлого расширяющегося вокруг водяного купола кольца.
В результате воздействия на водяную среду сначала тепловой, а затем ударной волн в окрестности центра взрыва происходит ионизация, диссоциация и испарение воды, в воде возникает парогазовый пузырь, наполненный радиоактивными продуктами, образовавшимися в начальной стадии взрыва.
Сразу же после возникновения парогазовый пузырь начинает расширяться сначала под действием своего внутреннего давления, затем, после того как оно станет меньше гидростатического, в результате инерционного движения масс воды, приобретенного на предыдущей стадии его расширения.
Если взрыв происходит на значительной глубине и на достаточно большом расстоянии от дна акватории, давление пара внутри парогазового пузыря, достигшего максимального размера, становится значительно меньше давления окружающей воды. Более высокое давление в окружающей пузырь воде вызывает его сжатие, в результате чего давление внутри него повышается, происходит частичная конденсация пара.
В конце стадии сжатия давление пара в пузыре вновь становится значительно выше гидростатического, поэтому начинается новый цикл его расширения — сжатия. После трех циклов расширения — сжатия (пульсаций) в пузыре конденсируется значительное количество пара и его дальнейшая пульсация практически прекращается.
В стадии расширения пузырь имеет сферическую форму, в стадии сжатия она отличается от сферической, так как донная часть пузыря в результате действия большого гидростатического давления сжимается быстрее, чем верхняя.
Во время сжатия в первой пульсации парогазовый пузырь начинает всплывать. По истечении определенного времени он прорывается через поверхность воды.
При взрыве на небольшой глубине пузырь прорывается через поверхность воды во время расширения в первой пульсации, с увеличением глубины взрыва он может прорываться во время сжатия в первой пульсации или в любой момент расширения — сжатия во второй и третьей пульсации, а также после прекращения пульсации. При взрыве вблизи дна акватории пузырь «притягивается» ко дну и его всплытие резко замедляется.
В результате прорыва парогазового пузыря через поверхность воды в воздухе образуется еще одна, третья воздушная ударная волна, а водяной купол превращается в поднимающийся полый водяной столб. Пары из пузыря вместе с радиоактивными продуктами взрыва поднимаются в верхнюю часть столба, образуя конденсационное облако. Водяной столб, увенчанный конденсационным облаком, называют взрывным султаном
Облако султана (пароводяное облако при взрыве на малой глубине) является источником проникающей радиации — главным образом гамма-излучения радиоактивных продуктов деления и активации.
После достижения максимальной высоты подъема взрывной султан обрушается. В результате разрушения стенок султана (обрушение большой массы воды) и выпадения обильных осадков из конденсационного облака у его основания образуется базисная волна - вихревое кольцо плотного радиоактивного тумана, водяных капель и брызг.
Базисная волна является вторым источником проникающей радиации в основном гамма-излучения радиоактивных продуктов взрыва. Базисная волна быстро распространяется над акваторией во всех направлениях от эпицентра взрыва, увеличивается по высоте и сносится ветром.
С течением времени (3-5 мин) она отрывается от поверхности воды и сливается с конденсационным облаком, образуется остаточное облако взрыва, которое имеет слоисто-кучевой вид. Из движущегося под действием ветра остаточного облака выпадают радиоактивные осадки - создается радиоактивное заражение.
В результате расширения парогазового пузыря и схлопывания воронки, образующейся в воде при прорыве пузыря в атмосферу, происходит радиальное движение воды, которое вызывает возникновение серии кольцевых гравитационных волн.
Воздействие ударной волны в воде на дно акватории может привести к образованию отражений волны в воде и сейсмических волн в грунте. Последние могут генерировать волны в воде. Их называют волнами сейсмического происхождения в воде.
При подводном ядерном взрыве вблизи дна в грунте образуется воронка и навал грунта.
При подводном взрыве на мелководной акватории расширяющийся парогазовый пузырь приводит в движение большое количество грунта, который в дальнейшем вовлекается в образующееся облако султана или пароводяное облако.
Поражающее действие подводного ядерного взрыва
При подводном ядерном взрыве поражение объектов флота и инженерных сооружений прибрежной полосы может быть вызвано взрывным султаном, подводной ударной волной, гравитационными волнами, сейсмовзрывными волнами в воде сейсмического происхождения и воздушными ударными волнами. Кроме того, подводный взрыв может вызывать радиационное поражение, которое обусловливается главным образом гамма-излучением из облака султана, базисной волны, пароводяного облака и радиоактивно зараженной акватории. При взрыве вблизи дна образующийся вокруг воронки вал грунта может создать заграждение судоходных участков.
Основными поражающими факторами подводного ядерного взрыва являются взрывной султан, подводная ударная волна и гравитационные волны.
Взрывной султан представляет собой гигантский полый водяной столб, увенчанный конденсационным облаком. Основными параметрами взрывного султана являются радиус основания и высота подъема. Их значения зависят от мощности и глубины взрыва. При подводном ядерном взрыве среднего диапазона мощности на глубине 200 м радиус основания султана составляет около 400 м, высота подъема - 1000 м, а при взрыве сверхкрупного диапазона мощности на той же глубине радиус основания султана достигает 1000 м, высота подъема 3500 м.
Взрывной султан и конденсационное облако
Любые плавающие объекты и летательные аппараты, оказавшиеся в зоне султана, разрушаются.
Подводная ударная волна представляет собой резкое сжатие воды, распространяющееся во все стороны от центра взрыва. Она распространяется со скоростью около 1500 м/с. Переднюю границу подводной ударной волны называют фронтом. Здесь давление имеет максимальное значение.
В момент прихода фронта подводной ударной волны в данную точку давление воды в этой точке мгновенно увеличивается от гидростатического до максимального, находящийся здесь объект испытывает резкий удар. Качественно изменение давления в подводной ударной волне в данной точке с течением времени похоже на изменение давления в воздушной ударной волне. Отличие состоит в появлении вторичного плавного увеличения давления по истечении фазы разрежения.
Подводная ударная волна может оказывать поражающее действие на подводные лодки и надводные корабли вне зоны взрывного султана. Кроме того, в результате действия подводной ударной волны на корпус корабля возникают сотрясения его палуб и платформ, которые могут вызывать поражения личного состава.
Гравитационные волны могут:
- разрушать гидротехнические сооружения порта (молы, волноломы, причалы, пирсы, батопорты и т. п.);
- повреждать корабли, стоящие у пирсов, и даже выбрасывать их на берег;
- наносить ущерб расположенным на берегу вблизи уреза воды судостроительным и судоремонтным предприятиям;
- повреждать подъемно-транспортное оборудование, связи и коммуникаций;
- перемещать на значительное расстояние бетонные тетраэдры, железные и железобетонные ежи и надолбы системы противодесантных заграждений.
При подводных ядерных взрывах среднего и крупного диапазонов мощности на дне акватории глубиной несколько десятков метров гравитационные волны повреждают гидротехнические сооружения и противодесантные заграждения на расстоянии от эпицентра взрыва, равном соответственно 3-7 и 3-4 км.
Базисной волной называется клубящееся кольцевое облако, которое образуется при обрушении водяного столба и распространяется в радиальном направлении и по ветру. Базисная волна содержит радиоактивные вещества и является источником гамма-излучения. По мере распространения базисная волна поднимается вверх и сливается с облаком султана, приобретая вид облака, из которого, как правило, вы падает радиоактивный дождь.
В результате выброса в воздух огромной массы воды и последующего ее падения образуется, как и при надводном взрыве, серия гравитационных поверхностных волн.
Светящаяся область подводного взрыва может не наблюдаться, а световое излучение как поражающий фактор практического значения не имеет.
Проникающая радиация почти полностью поглощается толщей воды и водяными парами.
При подводном взрыве происходит сильное заражение воды, атмосферы, кораблей и береговой полосы в результате выпадения радиоактивных веществ из водяного столба, облака взрыва и базисной волны.
Основным поражающим фактором подводного взрыва является подводная ударная волна.
Подводный взрыв целесообразно осуществлять для поражения кораблей всех классов, в том числе подводных лодок в подводном положении, а также для разрушения гидротехнических сооружений, минно-сетевых и противодесантных заграждений, установленных в воде и у береговой черты, когда нет необходимости избегать сильного радиоактивного заражения воды, кораблей и береговой полосы.
Подземным называется взрыв, произведён под землей. Подземный взрыв может быть произведен на глуби не, при которой происходит выброс грунта, или без существенного нарушения поверхности грунта (камуфлетный взрыв).
При подземном взрыве с выбросом грунта образуется воронка, имеющая больший диаметр и глубину, чем при наземном взрыве. При таком взрыве образуется радиоактивное облако, которое, как правило, не приобретает характерной грибовидной формы и имеет значительно более темную окраску, чем облако наземного взрыва. Световое излучение полностью поглощается грунтом, а интенсивность проникающей радиации с увеличением глубины взрыва быстро снижается и теряет практическое значение.
Облако подземного ядерного взрыва
Степень радиоактивного заражения местности в районе подземного взрыва и на следе облака с увеличением глубины взрыва сначала увеличивается, а затем уменьшается.
Основным поражающим фактором подземного взрыва являются сейсмовзрывные волны в грунте. Подземный взрыв целесообразно осуществлять для разрушения особо прочных подземных сооружений, а взрыв с выбросом грунта - для образования воронок и завалов (особенно в горах) в условиях, когда допустимо сильное радиоактивное заражение местности и объектов.
Высотным называется взрыв , произведенный выше границы тропосферы. Высота границы тропосферы изменяется в зависимости от географической широты от 8 до 18 км. Наименьшая высота высотного взрыва условно принята равной 10 км.
При ядерных взрывах на высотах до 25 - 30 км поражающими факторами являются ударная волна, световое излучение и проникающая радиация. С увеличением высоты взрыва вследствие разрежения атмосферы ударная волна значительно ослабевает, а роль светового из лучения и проникающей радиации возрастает.
Специфическими поражающими факторами высотного взрыва являются рентгеновское излучение и газовый поток (разлетающееся с большой скоростью испарившееся вещество конструкции боеприпаса). Их поражающее действие наиболее существенно при взрывах на высоте более 60 км. Радиоактивное заражение поверхности земли при высотных ядерных взрывах практически отсутствует.
Высотный ядерный взрыв осуществляется для уничтожения в полете воздушных и космических средств нападения противника (головных частей баллистических ракет, крылатых ракет, самолетов и др.).
Вопрос № 4. Мощность ядерных боеприпасов.
Ядерное оружие обладает колоссальной мощностью. При делении урана массой порядка килограмма освобождается такое же количество энергии, как при взрыве тротила массой около 20 тысяч тонн. Термоядерные реакции синтеза являются еще более энергоемкими. Мощность взрыва ядерных боеприпасов принято измерять в единицах тротилового эквивалента. Тротиловый эквивалент - это масса тринитротолуола, которая обеспечила бы взрыв, по мощности эквивалентный взрыву данного ядерного боеприпаса. Обычно он измеряется в килотоннах (кТ) или в мегатоннах (МгТ).
В зависимости от мощности ядерные боеприпасы делят на калибры:
Сверхмалый (менее 1кТ)
Малый (от 1 до 10 кТ)
Средний (от 10 до 100 кТ)
Крупный (от 100 кТ до 1 МгТ)
Сверхкрупный (свыше 1 МгТ)
Термоядерными зарядами комплектуются боеприпасы сверхкрупного, крупного и среднего калибров; ядерными - сверхмалого, малого и среднего калибров, Нейтронными - сверхмалого и малого калибров.
Вопрос № 5. Поражающие факторы ядерного взрыва.
Поражающее действие ядерного взрыва определяется механическим воздействием ударной волны, тепловым воздействием светового излучения, радиационным воздействием проникающей радиации и радиоактивного заражения. Для некоторых элементов объектов поражающим фактором является электромагнитное излучение (электромагнитный импульс) ядерного взрыва.
Распределение энергии между поражающими факторами ядерного взрыва зависит от вида взрыва и условий, в которых он происходит. При взрыве в атмосфере примерно 50 % энергии взрыва расходуется на образование ударной волны, 30 - 40% - на световое излучение, до 5 % - на проникающую радиацию и электромагнитный импульс и до 15 % -на радиоактивное заражение.
Для нейтронного взрыва характерны те же поражающие факторы, однако несколько по-иному распределяется энергия взрыва: 8 - 10% - на образование ударной волны, 5 - 8 % - на световое излучение и около 85 % расходуется на образование нейтронного и гамма-излучений (проникающей радиации).
Действие поражающих факторов ядерного взрыва на людей и элементы объектов происходит не одновременно и различается по длительности воздействия, характеру и масштабам поражения.
Ядерный взрыв способен мгновенно уничтожить или вывести из строя незащищенных людей, открыто стоящую технику, сооружения и различные материальные средства.
Основными поражающими факторами ядерного взрыва являются:
Ударная волна
Световое излучение
Проникающая радиация
Радиоактивное заражение местности
Электромагнитный импульс
Ударная волна
В большинстве случаев является основным поражающим фактором ядерного взрыва. По своей природе она подобна ударной волне обычного взрыва, но действует более продолжительное время и обладает гораздо большей разрушительной силой. Ударная волна ядерного взрыва может на значительном расстоянии от центра взрыва наносить поражения людям, разрушать сооружения и повреждать боевую технику.
Ударная волна представляет собой область сильного сжатия воздуха, распространяющуюся с большой скоростью во все стороны от центра взрыва. Скорость распространения ее зависит от давления воздуха во фронте ударной волны; вблизи центра взрыва она в несколько раз превышает скорость звука, но с увеличением расстояния от места взрыва резко падает.
За первые 2 сек ударная волна проходит около 1000 м, за 5 сек - 2000 м, за 8 сек - около 3000 м.
Это служит обоснованием норматива N5 ЗОМП "Действия при вспышке ядерного взрыва": отлично - 2 сек, хорошо - 3 сек, удовлетврительно-4 сек.
Крайне тяжелые контузии и травмы у людей возникают при избыточном давлении более 100 кПа (1 кгс/см 2). Отмечаются разрывы внутренних органов, переломы костей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга, длительная потеря сознания. Разрывы наблюдаются в органах, содержащих большое количество крови (печень, селезенка, почки), наполненных газом (легкие, кишечник) или имеющие полости, наполненные жидкостью (желудочки головного мозга, мочевой и желчный пузыри). Эти травмы могут привести к смертельному исходу.
Тяжелые контузии и травмы возможны при избыточных давлениях от 60 до 100 кПа (от 0,6 до 1,0 кгс/см 2). Они характеризуются сильной контузией всего организма, потерей сознания, переломами костей, кровотечением из носа и ушей; возможны повреждения внутренних органов и внутренние кровотечения.
Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40 - 60 кПа (0,4-0,6 кгс/см 2). При этом могут быть вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей.
Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20 - 40 кПа (0,2-0,4 кгс/см 2). Они выражаются в скоропроходящих нарушениях функций организма (звон в ушах, головокружение, головная боль). Возможны вывихи, ушибы.
Избыточные давления во фронте ударной волны 10 кПа (0,1 кгс/см 2) и менее для людей и животных, расположенных вне укрытий, считаются безопасными.
Радиус поражения обломками зданий, особенно осколками стекол, разрушающихся при избыточном давлении более 2 кПа (0,02 кгс/см 2) может превышать радиус непосредственного поражения ударной волной.
Гарантированная защита людей от ударной волны обеспечивается при укрытии их в убежищах. При отсутствии убежищ используются противорадиационные укрытия, подземные выработки, естественные укрытия и рельеф местности.
Механическое воздействие ударной волны. Характер разрушения элементов объекта (предметов) зависит от нагрузки, создаваемой ударной волной, и реакции предмета на действие этой нагрузки.
Общую оценку разрушений, вызванных ударной волной ядерного взрыва, принято давать по степени тяжести этих разрушений. Для большинства элементов объекта, как правило, рассматриваются три степени - слабое, среднее и сильное разрушение. Для жилых и промышленных зданий берется обычно четвертая степень- полное разрушение. При слабом разрушении, как правило, объект не выходит из строя; его можно эксплуатировать немедленно или после незначительного (текущего) ремонта. Средним разрушением обычно называют разрушение главным образом второстепенных элементов объекта. Основные элементы могут деформироваться и повреждаться частично. Восстановление возможно силами предприятия путем проведения среднего или капитального ремонта. Сильное разрушение объекта характеризуется сильной деформацией или разрушением его основных элементов, в результате чего объект выходит из строя и не может быть восстановлен.
Применительно к гражданским и промышленным зданиям степени разрушения характеризуются следующим состоянием конструкции.
Слабое разрушение. Разрушаются оконные и дверные заполнения и легкие перегородки, частично разрушается кровля, возможны трещины в стенах верхних этажей. Подвалы и нижние этажи сохраняются полностью. Находиться в здании безопасно, и оно может эксплуатироваться после проведения текущего ремонта.
Среднее разрушение проявляется в разрушении крыш и встроенных элементов- вутренних перегородок, окон, а также в возникновении трещин в стенах, обрушении отдельных участков чердачных перекрытий и стен верхних этажей. Подвалы сохраняются. После расчистки и ремонта может быть использована часть помещений нижних этажей. Восстановление зданий возможно при проведении капитального ремонта.
Сильное разрушение характеризуется разрушением несущих конструкций и перекрытий верхних этажей, образованием трещин в стенах и деформацией перекрытий нижних этажей. Использование помещений становится невозможным, а ремонт и восстановление чаще всего нецелесообразным.
Полное разрушение. Разрушаются все основные элементы здания, включая и несущие конструкции. Использовать здания невозможно. Подвальные помещения при сильных и полных разрушениях могут сохраняться и после разбора завалов частично использоваться.
Наибольшие разрушения получают наземные здания, рассчитанные на собственный вес и вертикальные нагрузки, более устойчивы заглубленные и подземные сооружения. Здания с металлическим каркасом средние разрушения получают при 20 - 40 кПа, а полные - при 60-80 кПа, здания кирпичные - при 10 - 20 и 30 - 40, здания деревянные - при 10 и 20 кПа соответственно. Здания с большим количеством проемов более устойчивы, так как в первую очередь разрушаются заполнения проемов, а несущие конструкции при этом испытывают меньшую нагрузку. Разрушение остекления в зданиях происходит при 2-7 кПа.
Объем разрушений в городе зависит от характера строений, их этажности и плотности застройки. При плотности застройки 50 % давление ударной волны на здания может быть меньше (на 20 - 40 %), чем на здания, стоящие на открытой местности, на таком же расстоянии от центра взрыва. При плотности застройки менее 30 % экранирующее действие зданий незначительно и не имеет практического значения.
Энергетическое, промышленное и коммунальное оборудование может иметь следующие степени разрушений.
Слабые разрушения: деформации трубопроводов, их повреждения на стыках; повреждения и разрушении контрольно-измерительной аппаратуры; повреждение верхних частей колодцев на водо-, тепло- и газовых сетях; отдельные разрывы на линии электропередач (ЛЭП); повреждения станков, требующих замены электропроводки, приборов и других поврежденных частей.
Средние разрушения: отдельные разрывы и деформации трубопроводов, кабелей; деформации и повреждения отдельных опор ЛЭП; деформация и смещение на опорах цистерн, разрушение их выше уровня жидкости;
повреждения станков, требующих капитального ремонта.
Сильные разрушения: массовые разрывы трубопроводов, кабелей и разрушения опор ЛЭП и другие разрушения, которые нельзя устранить при капитальном ремонте.
Наиболее стойки подземные энергетические сети. Газовые, водопроводные и канализационные подземные сети разрушаются только при наземных взрывах в непосредственной близости от центра при давлении ударной волны 600 - 1500 кПа. Степень и характер разрушения трубопроводов зависят от диаметра и материала труб, а также от глубины прокладки. Энергетические сети в зданиях, как правило, выходят из строя при разрушении элементов застройки. Воздушные линии связи и электропроводок получают сильные разрушения при 80 - 120 кПа, при этом линии, проходящие в радиальном направлении от центра взрыва, повреждаются в меньшей степени, чем линии, проходящие перпендикулярно к направлению распространения ударной волны.
Станочное оборудование предприятий разрушается при избыточных давлениях 35 - 70 кПа. Измерительное оборудование - при 20 - 30 кПа, а наиболее чувствительные приборы могут повреждаться и при 10 кПа и даже 5 кПа. При этом необходимо учитывать, что при обрушении конструкций зданий также будет разрушаться оборудование.
Для гидроузлов наиболее опасными являются надводный и подводный взрывы со стороны верхнего бьефа. Наиболее устойчивые элементы гидроузлов - бетонные и земляные плотины, которые разрушаются при давлении более 1000 кПа. Наиболее слабые - гидрозатворы водосливных плотин, электрическое оборудование и различные надстройки.
Степень разрушений (повреждений) транспортных средств зависит от их положения относительно направления распространения ударной волны. Средства транспорта, расположенные бортом к направлению действия ударной волны, как правило, опрокидываются и получают большие повреждения, чем машины, обращенные к взрыву передней частью. Загруженные и закрепленные средства транспорта имеют меньшую степень повреждения. Более устойчивыми элементами являются двигатели. Например, при сильных повреждениях двигатели автомашин повреждаются незначительно, и машины способны двигаться своим ходом.
Наиболее устойчивы к воздействию ударной волны морские и речные суда и железнодорожный транспорт. При воздушном или надводном взрыве повреждение судов будет происходить главным образом под действием воздушной ударной волны. Поэтому повреждаются в основном надводные части судов - палубные надстройки, мачты, радиолокационные антенны и т. д. Котлы, вытяжные устройства и другое внутреннее оборудование повреждаются затекающей внутрь ударной волной. Транспортные суда получают средние повреждения при давлениях 60-80 кПа. Железнодорожный подвижной состав может эксплуатироваться после воздействия избыточных давлений: вагоны-до 40 кПа, тепловозы - до 70 кПа (слабые разрушения).
Самолеты- более уязвимые объекты, чем остальные транспортные средства. Нагрузки, создаваемые избыточным давлением 10 кПа, достаточны для того, чтобы образовались вмятины в обшивке самолета, деформировались крылья и стрингеры, что может привести к временному снятию с полетов.
Воздушная ударная волна также действует на растения. Полное повреждение лесного массива наблюдается при избыточном давлении, превышающем 50 кПа (0,5 кгс/см 2). Деревья при этом вырываются с корнем, ломаются и отбрасываются, образуя сплошные завалы. При избыточном давлении от 30 до 50 кПа (03,- 0,5 кгс/см 2) повреждается около 50 % деревьев (завалы также сплошные), а при давлении от 10 до 30 кПа (0,1 - 0,3 кгс/см 2) -до 30% деревьев. Молодые деревья более устойчивы к воздействию ударной волны, чем старые и спелые.
Вопрос № 6. Световое излучение.
По своей природе световое излучение ядерного взрыва - совокупность видимого света и близких к нему по спектру ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Источник светового излучения - светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры веществ ядерного боеприпаса, воздуха и грунта (при наземном взрыве). Температура светящейся области в течение некоторого времени сравнима с температурой поверхности солнца (максимум 8000 - 10000 и минимум 1800 °С). Размеры светящейся области и ее температура быстро изменяются во времени. Продолжительность светового излучения зависит от мощности и вида взрыва и может продолжаться до десятков секунд. При воздушном взрыве ядерного боеприпаса мощностью 20 кт световое излучение продолжается 3 с, термоядерного заряда 1Мт - 10с. Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом. Световым импульсом называется отношение количества световой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпендикулярно распространению световых лучей. Единица светового импульса - джоуль на квадратный метр (Дж/м 2) или калория на квадратный сантиметр (кал/см 2).
1 Дж/м 2 =23,9* 10-6кал/см 2 ; 1 кДж/ м 2 = 0,0239 кал/см 2 ; 1 кал/см 2 = 40 кДж/м 2 . Световой импульс зависит от мощности и вида взрыва, расстояния от центра взрыва и ослабления светового излучения в атмосфере, а также от экранирующего воздействия дыма, пыли, растительности, неровностей местности и т.д.
При наземных и надводных взрывах световой импульс на тех же расстояниях меньше, чем при воздушных взрывах такой же мощности. Это объясняется тем, что световой импульс излучает полусфера, хотя и большего диаметра, чем при воздушном взрыве. Что касается распространения светового излучения, то большое значение имеют другие факторы. Во-первых, часть светового излучения поглощается слоями водяных паров и пыли непосредственно в районе взрыва. Во-вторых, большая часть световых лучей прежде, чем достичь объекта на поверхности земли, должна будет пройти воздушные слои, расположенные близко к земной поверхности. В этих наиболее насыщенных слоях атмосферы происходит значительное поглощение светового излучения молекулами водяных паров и двуокиси углерода; рассеяние в результате наличия в воздухе различных частиц здесь также гораздо большее. Кроме того, необходимо учитывать рельеф местности. Количество световой энергии, достигающей объекта, находящегося на определенном расстоянии от наземного взрыва, может составлять для малых расстояний порядка трех четвертей, а на больших-половину импульса при воздушном взрыве такой же мощности.
При подземных или подводных взрывах поглощается почти все световое излучение.
При ядерном взрыве на большой высоте рентгеновские лучи, излучаемые исключительно сильно нагретыми продуктами взрыва, поглощаются большими толщами разреженного воздуха. Поэтому температура огненного шара (значительно больших размеров, чем при воздушном взрыве) ниже. Для высот порядка 30-100 км на световой импульс расходуется около 25- 35 % всей энергии взрыва.
Обычно для целей расчета пользуются табличными данными зависимостей световых импульсов от мощности и вида взрыва и расстояния от центра (эпицентра) взрыва. Эти данные приведены для очень прозрачного воздуха с учетом возможности рассеяния и поглощения атмосферой энергии светового излучения.
При оценке светового импульса необходимо учитывать возможность воздействия отраженных лучей. Если земная поверхность хорошо отражает свет (снежный покров, высохшая трава, бетонное покрытие и др.), то прямое световое излучение, падающее на объект, усиливается отраженным. Суммарный световой импульс при воздушном взрыве может быть больше прямого в 1,5 - 2 раза. Если взрыв происходит между облаками и землей, то световое излучение, отраженное от облаков, действует на объекты, закрытые от прямого излучения.
Световой импульс, отраженный от облаков, может достигать половины прямого импульса.
Воздействие светового излучения на людей и сельскохозяйственных животных. Световое излучение ядерного взрыва при непосредственном воздействии вызывает ожоги открытых участков тела, временное ослепление или ожоги сетчатки глаз. Возможны вторичные ожоги, возникающие от пламени горящих зданий, сооружений, растительности,
воспламенившейся или тлеющей одежды.
Независимо от причин возникновения, ожоги разделяют по тяжести поражения организма.
Ожоги первой степени выражаются в болезненности, покраснении и припухлости кожи. Они не представляют серьезной опасности и быстро вылечиваются без каких-либо последствий. При ожогах второй степени образуются пузыри, заполненные прозрачной белковой жидкостью; при поражении значительных участков кожи человек может потерять на некоторое время трудоспособность и нуждается в специальном лечении. Пострадавшие с ожогами первой и второй степеней, достигающими даже 50-60 % поверхности кожи, обычно выздоравливают. Ожоги третьей степени характеризуются омертвлением кожи с частичным поражением росткового слоя. Ожоги четвертой степени: омертвление кожи и более глубоких слоев тканей (подкожной клетчатки, мышц, сухожилий костей). Поражение ожогами третьей и четвертой степени значительной части кожного покрова может привести к смертельному исходу. Одежда людей и шерстяной покров животных защищает кожу от ожогов. Поэтому ожоги чаще бывают у людей на открытых частях тела, а у животных - на участках тела, покрытых коротким и редким волосом. Импульсы светового излучения, необходимые для поражения кожи животных, покрытой волосяным покровом, более высокие.
Степень ожогов световым излучением закрытых участков кожи зависит от характера одежды, ее цвета, плотности и толщины. Люди, одетые в свободную одежду светлых тонов, одежду из шерстяных тканей, обычно меньше поражены световым излучением, чем люди, одетые в плотно прилегающую одежду темного цвета или прозрачную, особенно одежду из синтетических материалов.
Большую опасность для людей и сельскохозяйственных животных представляют пожары, возникающие на объектах народного хозяйства в результате воздействия светового излучения и ударной волны. По данным иностранной печати, в городах Хиросима и Нагасаки примерно 50 % всех смертельных случаев было вызвано ожогами; из них 20 - 30 % - непосредственно световым излучением и 70 - 80 % - ожогами от пожаров.
Поражение глаз человека может быть в виде временного ослепления - под влиянием яркой световой вспышки. В солнечный день ослепление длится 2 - 5 мин, а ночью, когда зрачок сильно расширен и через него проходит больше света, - до 30 мин и более. Более тяжелое (необратимое) поражение - ожог глазного дна - возникает в том случае, когда человек или животное фиксирует свой взгляд на вспышке взрыва. Такие необратимые поражения возникают в результате концентрированного (фокусируемого хрусталиком глаза) на сетчатку глаза прямо падающего потока световой энергии в количестве, достаточном для ожога тканей. Концентрация энергии, достаточной для ожога сетчатой оболочки, может произойти и на таких расстояниях от места взрыва, на которых интенсивность светового излучения мала и не вызывает ожогов кожи. В США при испытательном взрыве мощностью около 20 кт отметили случаи ожога сетчатки на расстоянии 16 км от эпицентра взрыва, на расстоянии, где прямой световой импульс составлял примерно 6 кДж/м 2 (0,15 кал/см 2). При закрытых глазах временное ослепление и ожоги глазного дна исключаются.
Защита от светового излучения более проста, чем от других поражающих факторов. Световое излучение распространяется прямолинейно. Любая непрозрачная преграда, любой объект, создающий тень, могут служить защитой от него. Используя для укрытия ямы, канавы, бугры, насыпи, простенки между окнами, различные виды техники, кроны деревьев и т. п., можно значительно ослабить или вовсе избежать ожогов от светового излучения. Полную защиту обеспечивают убежища и противорадиационные укрытия.
Тепловое воздействие на материалы. Энергия светового импульса, падая на поверхность предмета, частично отражается его поверхностью, поглощается им и проходит через него, если предмет прозрачный. Поэтому характер (степень) поражения элементов объекта зависит как от светового импульса и времени его действия, так и от плотности, теплоемкости, теплопроводности, толщины, цвета, характера обработки материалов, расположения поверхности к падающему световому излучению, - всего, что будет определять степень поглощения световой энергии ядерного взрыва.
Световой импульс и время высвечивания светового излучения зависят от мощности ядерного взрыва. При продолжительном действии светового излучения происходит больший отток тепла от освещенной поверхности в глубь материала, следовательно, для нагрева ее до той же температуры, что и при кратковременном освещении, требуется большее количество световой энергии. Поэтому, чем выше тротиловый эквивалент, тем больший световой импульс требуется для воспламенения материала. И, наоборот, равные световые импульсы могут вызвать большие поражения при меньших мощностях взрывов, так как время их высвечивания меньше (наблюдаются на меньших расстояниях), чем при взрывах большой мощности.
Тепловое воздействие проявляется тем сильнее в поверхностных слоях материала, чем они тоньше, менее прозрачны, менее теплопроводны, чем меньше их сечение и меньше удельный вес. Однако, если световая поверхность материала быстро темнеет в начальный период действия светового излучения, то остальную часть световой энергии она поглощает в большем количестве, как и материал темного цвета. Если же под действием излучения на поверхности материала образуется большое количество дыма, то его экранирующее действие ослабляет общее воздействие излучения.
К материалам и предметам, способным легко воспламеняться от светового излучения, относятся: горючие газы, бумага, сухая трава, солома, сухие листья, стружка, резина и резиновые изделия, пиломатериалы, деревянные постройки.
Пожары на объектах и в населенных пунктах возникают от светового излучения и вторичных факторов, вызванных воздействием ударной волны. Наименьшее избыточное давление, при котором могут возникнуть пожары от вторичных причин, - 10 кПа (0,1 кгс/см 2). Возгорание материалов может наблюдаться при световых импульсах 125 кДж (3 кал/см 2) и более. Эти импульсы светового излучения в ясный солнечный день наблюдаются на значительно больших расстояниях, чем избыточное давление во фронте ударной волны 10 кПа.
Так, при воздушном ядерном взрыве мощностью 1 Мт в ясную солнечную погоду деревянные строения могут воспламеняться на расстоянии до 20 км от центра взрыва, автотранспорт - до 18 км, сухая трава, сухие листья и гнилая древесина в лесу - до 17 км. Тогда, как действие избыточного давления 10 кПа для данного взрыва отмечается на расстоянии 11 км. Большое влияние на возникновение пожаров оказывает наличие горючих материалов на территории объекта и внутри зданий и сооружений. Световые лучи на близких расстояниях от центра взрыва падают под большим углом к поверхности земли; на больших расстояниях - практически параллельно поверхности земли. В этом случае световое излучение проникает через застекленные проемы в помещения и может воспламенять горючие материалы, изделия и оборудование в цехах предприятий большинство сортов хозяйственных тканей, резины и резиновых изделий загорается при световом импульсе 250-420 кДж/м 2 (6-10 кал/см 2).
Распространение пожаров на объектах народного хозяйства зависит от огнестойкости материалов, из которых возведены здания и сооружения, изготовлено оборудование и другие элементы объекта; степени пожарной опасности технологических процессов, сырья и готовой продукции; плотности и характера застройки.
С точки зрения производства спасательных работ пожары классифицируют по трем зонам: зона отдельных пожаров, зона сплошных пожаров и зона горения и тления в завалах. Зона пожаров представляет территорию, в пределах которой в результате воздействия оружия массового поражения и других средств нападения противника или стихийного бедствия возникли пожары.
Зоны отдельных пожаров представляют собой районы, участки застройки, на территории которых пожары возникают в отдельных зданиях, сооружениях. Маневр формирования между отдельными пожарами без средств тепловой защиты возможен.
Зона сплошных пожаров - территория, на которой горит большинство сохранившихся зданий. Через эту территорию невозможен проход или нахождение на ней формирований без средств защиты от теплового излучения или проведения специальных противопожарных мероприятий по локализации или тушению пожара.
Зона горения и тления в завалах представляет собой территорию, на которой горят разрушенные здания и сооружения I, II и III степени огнестойкости. Она характеризуется сильным задымлением: выделением окиси углерода и других токсичных газов и продолжительным (до нескольких суток) горением в завалах. Сплошные пожары могут развиться в огневой шторм, представляющий собой особую форму пожара. Огневой шторм характеризуется мощными восходящими вверх потоками продуктов сгорания и нагретого воздуха, создающими условия для ураганного ветра, дующего со всех сторон к центру горящего района со скоростью 50-60 км/ч и более. Образование огненных штормов возможно на участках с плотностью застройки зданиями и сооружениями III, IV и V степени огнестойкости не менее 20 %. Последствием воспламеняющего действия светового излучения могут быть обширные лесные пожары. Возникновение и развитие пожаров в лесу зависит от времени года, метеорологических условий и рельефа местности. Сухая погода, сильный ветер и ровная местность способствуют распространению пожара. Лиственный лес летом, когда деревья имеют зеленые листья, загорается не так быстро и горит с меньшей интенсивностью, чем хвойный. Осенью световое излучение ослабляется кронами меньше, а наличие сухих опавших листьев и сухой травы способствует возникновению и распространению низовых пожаров. В зимних условиях возможность возникновения пожаров уменьшается в связи с наличием снежного покрова.
Вопрос № 7. Проникающая радиация.
Для полного понимания радиационных поражений необходимо знать их основные определения и единицы их измерения.
Радиоактивность это самопроизвольное превращение ядер атомов с испусканием ионизирующего излучения. Для измерения активности радиоактивного вещества в Международной системе единиц СИ установлена единица - беккерель (Бк); I Бк = I распад/с. Внесистемная единица активности - кюри (Ки); I Ки = 3,7-10 10 Бк.
Период полураспада это время, в течение которого распадается половина атомов радиоактивного вещества.
Проникающая радиация это поток у-лучей и нейтронов, выделяющихся из зоны ядерного взрыва и распространяющихся в воздухе во все стороны и вызывающий ионизацию атомов среды.
Ионизирующее излучение - излучение, образующееся при взаимодействии со средой положительных и отрицательных ионов.
Поглощенная доза (D ) - дозиметрическая величина, измеряемая количеством энергии, поглощенной в единице массы облучаемого вещества. В системе СИ единицей измерения поглощенной дозы является Грей (Гр); 1 Гр = 1 Дж/кг вещества. Внесистемная единица-рад; 1 рад = 0,01 Гр.
Экспозиционная доза (X) - это отношение суммарного заряда всех ионов одного знака, к массе воздуха в указанном объеме. Это количественная характеристика общего излучения. В системе СИ единицей экспозиционной дозы является кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица экспозиционной дозы - рентген (Р); 1 Р = 2,58-10 4 Кл/кг.
Облучение - это процесс взаимодействия излучения с окружающей средой.
При воздействии ионизирующих излучений на биологическую ткань происходит разрушение молекул с образованием химически активных свободных радикалов, являющихся пусковым механизмом повреждений внутриклеточных структур и самих клеток. Повреждение клетки приводит либо к ее гибели, либо к нарушению её функций.
Лучевая болезнь - это реакция организма человека на облучение. Различают острую лучевую болезнь (ОЛБ) и хроническую лучевую болезнь (ХЛБ).
Формы лучевой болезни:
Костномозговая 1 – 10 Гр;
Кишечная 10 – 25 Гр;
Токсическая (токсимическая) 25 -50 Гр;
Церебральная 50 – 100 Гр.
Костномозговая форма имеет 4 степени тяжести.
Лучевая болезнь 1 (легкой) степени развивается при общей дозе однократного облучения 1-2 Гр (100-200 Р). Скрытый период ее длительный, достигает 4 недели и более. Не резко выражены симптомы периода разгара болезни.
Лучевая болезнь 2 степени (средней тяжести) возникает при общей дозе облучения 2-4 Гр (200-400 Р). Реакция на облучение обычно выражена н продолжается 1 - 2 суток. Скрытый период достигает 2-3 недели. Период выраженных клинических проявлений развивается не резко. Восстановление нарушенных функций организма затягивается на 2 мес.
Лучевая болезнь III (тяжелой) степени возникает при общей дозе облучения 4-6 Гр (400-600 Р). Начальный период обычно характеризуется выраженной симптоматикой. Резко нарушена деятельность центральной нервной системы, рвота возникает повторно и иногда приобретает характер неукротимой. Скрытый период чаще все продолжается 7-10 дней. Течение заболевания в период разгара (длится 2-3 недели) отличается значительной тяжестью. Резко нарушен гемопоэз. Выражен геморрагический синдром. Более отчетливо выявляются симптомы, свидетельствующие о поражении центральной нервной системы. В случае благоприятного исхода исчезновение симптомов болезни происходит постепенно, выздоровление весьма замедленно (3-5 мес).
Лучевая болезнь IУ (крайне тяжелой) степени возникает при облучении 6 Гр (600 Р) и более. Она характеризуется ранним бурным появлением в первые минуты и часы тяжелой первичной реакции, сопровождающейся не укротимой рвотой, адинамией, коллапсом. Начальный период болезни без четкой границы переходит в период разгара, отличающийся чертами септического характера, быстрым угнетением кроветворения (аплазия костного мозга, панцитопения), ранним возникновением геморрагий и инфекционных осложнений (в первые дни).
При увеличении мощности ядерного боеприпаса значительно увеличиваются радиусы воздействия ударной волны и светового излучения, тогда как радиус действия ионизирующего излучения увеличивается незначительно.
Ослабление ионизирующего излучения осуществляется различными материалами, используемыми в качестве защиты (бетон, грунт, дерево). Они характеризуются слоем половинного ослабления, т. е. слоем, который уменьшает интенсивность воздействия излучения на чело века в 2 раза.
Радиоактивное заражение
Радиоактивное заражение людей, боевой техники, местности и различных объектов при ядерном взрыве обусловливается осколками деления вещества заряда и непрореагировавшей частью заряда, выпадающими из облака взрыва, а также наведенной радиоактивностью.
С течением времени активность осколков деления быстро уменьшается, особенно в первые часы после взрыва. Так, например, общая активность осколков деления при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 20 кТ через один день будет в несколько тысяч раз меньше, чем через одну минуту после взрыва.
При взрыве ядерного боеприпаса часть вещества заряда не подвергается делению, а выпадает в обычном своем виде; распад ее сопровождается образованием альфа-частиц. Наведенная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами, образующимися в грунте в результате облучения его нейтронами, испускаемыми в момент взрыва ядрами атомов химических элементов, входящих в состав грунта. Образовавшиеся изотопы, как правило, бета-активны, распад многих из них сопровождается гамма-излучением. Периоды полураспада большинства из образующихся радиоактивных изотопов, сравнительно невелики-от одной минуты до часа. В связи с этим наведенная активность может представлять опасность лишь в первые часы после взрыва и только в районе, близком к его эпицентру.
Основная часть долгоживущих изотопов сосредоточена в радиоактивном облаке, которое образуется после взрыва. Высота поднятия облака для боеприпаса мощностью 10 кТ равна 6 км, для боеприпаса мощностью 10 МгТ она составляет 25 км. По мере продвижения облака из него выпадают сначала наиболее крупные частицы, а затем все более и более мелкие, образуя по пути движения зону радиоактивного заражения, так называемый след облака. Размеры следа зависят главным образом от мощности ядерного боеприпаса, а также от скорости ветра и могут достигать в длину несколько сотен и в ширину нескольких десятков километров.
Поражения в результате внутреннего облучения появляются в результате попадания радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания и желудочно-кишечный тракт. В этом случае радиоактивные излучения вступают в непосредственный контакт с внутренними органами и могут вызвать сильную лучевую болезнь; характер заболевания будет зависеть от количества радиоактивных веществ, попавших в организм.
На вооружение, боевую технику и инженерные сооружения радиоактивные вещества не оказывают вредного воздействия.
Вопрос № 8. Электромагнитный импульс.
Электромагнитный импульс воздействует, прежде всего, на радиоэлектронную и электронную аппаратуру (пробой изоляции, порча полупроводниковых приборов, перегорание предохранителей и т.д.). Электромагнитный импульс представляет собой возникающее на очень короткое время мощное электрическое поле.
В начале 90-х годов в США стала зарождаться концепция, согласно которой вооруженные силы страны должны иметь не только ядерные и обычные вооружения, но и специальные средства, обеспечивающие эффективное участие в локальных конфликтах без нанесения противнику излишних потерь в живой силе и материальных ценностях.
Генераторы Электромагнитных импульсов (супер ЭМИ), как показывают теоретические работы и проведенные за рубежом эксперименты, можно эффективно использовать для вывода из строя электронной и электротехнической аппаратуры, для стирания информации в банках данных и порчи ЭВМ.
Теоретические исследования и результаты физических экспериментов показывают, что ЭМИ ядерного взрыва может привести не только к выходу из строя полупроводниковых электронных устройств, но и к разрушению металлических проводников кабелей наземных сооружений. Кроме того, возможно поражение аппаратуры ИСЗ, находящихся на низких орбитах.
То, что ядерный взрыв будет обязательно сопровождаться электромагнитным излучением, было ясно физикам-теоретикам еще до первого испытания ядерного устройства в 1945 году. Во время проводившихся в конце 50-х - начале 60-х годов ядерных взрывов в атмосфере и космическом пространстве наличие ЭМИ было зафиксировано экспериментально.
Создание полупроводниковых приборов, а затем и интегральных схем, особенно устройств цифровой техники на их основе, и широкое внедрение средств в радиоэлектронную военную аппаратуру заставили военных специалистов по иному оценить угрозу ЭМИ. С 1970 года вопросы защиты оружия и военной техники от ЭМИ стали рассматриваться министерством обороны США как имеющие высшую приоритетность.
Механизм генерации ЭМИ заключается в следующем. При ядерном взрыве возникают гамма и рентгеновское излучения, и образуется поток нейтронов. Гамма-излучение, взаимодействуя с молекулами атмосферных газов, выбивает из них так называемые комптоновские электроны. Если взрыв осуществляется на высоте 20-40 км., то эти электроны захватываются магнитным полем Земли и, вращаясь относительно силовых линий этого поля, создают токи, генерирующие ЭМИ. При этом поле ЭМИ когерентно суммируется по направлению к земной поверхности, т.е. магнитное поле Земли выполняет роль, подобную фазированной антенной решетки. В результате этого резко увеличивается напряженность поля, а, следовательно, и амплитуда ЭМИ в районах южнее и севернее эпицентра взрыва. Продолжительность данного процесса с момента взрыва от 1 - 3 до 100 нс.
На следующей стадии, длящейся примерно от 1 мкс до 1 с, ЭМИ создается комптоновскими электронами, выбитыми из молекул многократно отраженным гамма-излучением и за счет неупругого соударения этих электронов с потоком испускаемых при взрыве нейтронов. Интенсивность ЭМИ при этом оказывается примерно на три порядка ниже, чем на первой стадии.
На конечной стадии, занимающей период времени после взрыва от 1 с до нескольких минут, ЭМИ генерируется магнитогидродинамическим эффектом, порождаемым возмущениями магнитного поля Земли токопроводящим огненным шаром взрыва. Интенсивность ЭМИ на этой стадии весьма мала и составляет несколько десятков вольт на километр.
Вопрос № 9. Краткая характеристика очага ядерного поражения.
Очагом ядерного поражения (ОЯП) называется территория, в пределах которой в результате воздействия поражающих факторов ядерного взрыва произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных, разрушения или повреждения здании и сооружении.
Внешней границей ОЯП считается условная линия на местности, где избыточное давление во фронте ударной волны составляет 10 кПа.
Размеры очага зависят от: мощности примененного боеприпаса, вида взрыва, характера застройки, рельефа местности.
Условно ОЯП делят на четыре зоны: полных, сильных, средних и слабых раз рушений.
Зона полных разрушений ограничивается условной линией с избыточным давлением на внешней границе фронта ударной волны 50 кПа. В этой зоне полностью разрушаются жилые и промышленные здания, повреждается большинство укрытий и убежищ, степень защиты которых окажется ниже значений избыточного давления в точке их нахождения. Разрушаются и повреждаются подземные сети коммунально-энергетического хозяйства. У незащищенных людей возникают крайне тяжелые травмы, которые характеризуются широким диапазоном поражений (повреждение внутренних органов, переломы костей, шок, контузии, кровоизлияния в мозг).
В данной зоне величина светового импульса прёвышает 2000 кДж/м, что приводит к оплавлению, обугливанию материалов. Люди, находящиеся на открытой местности, при воздействии светового излучения получат крайне тяжелые ожоги. Поражающее действие проникающей радиации на них достигает 500 Р и более. При наземном ядерном взрыве отмечается также сильное радиоактивное заражение местности в районе центра взрыва.
Для зоны характерны массовые потери среди неукрытого населения. Непораженными останутся люди, находящиеся в хорошо оборудованных и достаточно заглубленных убежищах. В зоне полных разрушений спасательные работы проводятся в очень сложных условиях и включают расчистку завалов и извлечение людей из заваленных убежищ. Условия для работы массовых медицинских формирований (СД) крайне неблагоприятны, а для ОПМ отсутствуют.
Зона сильных разрушений образуется при избыточном давлении во фронте ударной волны от 50 до 30 кПа. В этой зоне наземные здания и сооружения получают сильные повреждения, разрушаются части стен и перекрытий. Убежища, большинство укрытий подвального типа и подземные сети коммунально-энергетического хозяйства, как правило, сохраняются. В результате разрушения зданий образуются сплошные или местные завалы. От светового излучения возникают сплошные (горящих зданий) и массовые (более 25% горящих зданий) пожары. Люди, находящиеся на открытой местности, от ударной волны получают повреждения средней тяжести. На них может воздействовать световой импульс (40 или 2000-1600 кдж/м), что может привести к возникновению ожогов I1Т-IУ степени. В этой зоне возможно отравление людей угарным газом.
Основные спасательные работы в этой зоне - расчистка завалов, тушение пожаров, спасение людей из зава ленных убежищ и укрытий, а также из разрушенных и горящих зданий. Условия работы массовых медицинских формирований (СД) затруднены, а для ОПМ невозможны.
Зона средних разрушений характеризуется избыточным давлением во фронте ударной волны от 30 до 20 кПа. В этой зоне здания и сооружения получают разрушения встроенных элементов: внутренних перегородок, дверей, окон и крыш, имеются трещины в стенах, обрушения чердачных перекрытий, повреждения участков верхних этажей. Убежища и укрытия подвального типа сохраняются и пригодны для использования. Образуются отдельные завалы. От светового излучения могут возникать массовые пожары.
Люди, находящиеся вне укрытий, от воздействия ударной волны получают легкие и средней степени тяжести травмы. Однако величина светового импульса все еще продолжает быть очень высокой, что обусловливает возможность возникновения у людей, находящихся на открытой местности, ожогов. В этой зоне возможно отравление людей угарным газом. Люди, получившие травматические повреждения легкой степени и не имеющие ожогов, способны оказывать первую медицинскую помощь в порядке само- и взаимопомощи и выходить из очага,
Основными спасательными работами в этой зоне являются: тушение пожаров, спасение людей из-под завалов, разрушенных и горящих зданий. Условия работы массовых формирований (СД) ограничены, а для ОПМ не возможны.
Зона слабых разрушений характеризуется избыточным давлением от 20 до 10 кПа. В пределах этой зоны здания получают слабые разрушения: повреждаются оконные и деревянные дверные заполнения, легкие перегородки, появляются трещины в стенах верхних этажей. Подвалы и нижние этажи сохраняются. От светового излучения возникают отдельные пожары. Люди, находящиеся в этой зоне, вне укрытий, могут получить травмы от падающих обломков и разрушающегося стекла, ожоги, в укрытиях потери отсутствуют.
Основные спасательные работы в этой зоне проводятся с целью тушения пожаров и спасения людей из частично разрушенных и горящих зданий. Условия для работы массовых медицинских формирований (СД) и развертывания ОПМ относительно благоприятны.
Вопрос № 10. Характеристика зон радиоактивного загрязнения в очаге ядерного поражения.
Основным источником радиоактивного заражения местности и атмосферы, которое происходит главным образом при наземных и подземных ядерных взрывах, являются продукты деления ядерного заряда, смешанного с грунтом. При этом образуется большое количество РВ, которые поднимаются в виде грибовидного облака на большую высоту и перемещаются на значительные расстояния под действием ветра. По мере продвижения облака из него выпадают радиоактивные осадки, оставляющие на поверхности земли след радиоактивного заражения. След радиоактивного заражения представляет собой вытянутую по направлению ветра полосу, по форме напоминающую эллипс.
Размеры следа радиоактивного заражения зависят от мощности взрыва и скорости ветра, в меньшей степе ни от других метеорологических условий и характера местности. Люди и животные, оказавшиеся на территории, загрязненной радиоактивными веществами, подвергаются внешнему гамма-облучению, а также воздействию бета-, альфа-излучений РВ при попадании их в организм вместе с зараженными воздухом, пищей и водой.
След радиоактивного облака в соответствии с мощностью экспозиционной дозы до полного распада РВ принято условно делить на четыре зоны: умеренного, сильного, опасного, чрезвычайно опасного заражения.
Результаты ядерных испытаний на атолле Бикини были преувеличены с целью сохранения антуража ЯО как всеразрушающего средства. На деле новейшее супероружие оказалось “бумажным тигром”. Жертвами первого взрыва “Эйбл” стали всего 5 из 77 поставленных под удар кораблей - лишь те, кто находился в непосредственной близости от эпицентра (менее 500 метров).
Необходимо отметить, что испытания проводились в условиях мелководной лагуны. В открытом море высота базисной волны была бы меньше, а разрушительный эффект от взрыва - еще слабее (по аналогии с волнами цунами, которые практически неощутимы вдали от берега).
Также свою роль сыграло скученное расположение кораблей на якорной стоянке. В реальных условиях при следовании в противоатомном ордере (когда дистанция между кораблями составляет не менее 1000 метров) даже прямое попадание бомбы или ракеты с ЯБЧ в один из кораблей не смогло бы остановить эскадру. Наконец, стоит учесть всякое отсутствие борьбы за живучесть кораблей, сделавшее их легкой жертвой пожаров и самых скромных пробоин.
Известно, что жертвами подводного взрыва “Бейкер” (мощностью 23 кт) стали четыре из восьми участвовавших в испытаниях субмарин. Впоследствии все они были подняты и возвращены в строй!
Официальная точка зрения ссылается на полученные пробоины в их прочном корпусе, однако это противоречит здравому смыслу. Российский писатель Олег Тесленко обращает внимание на несоответствие в описании повреждений лодок и способах их подъема. Для откачки воды необходимо сперва загерметизировать отсеки затонувшего корабля. Что маловероятно в случае с подлодкой, имеющей поверх прочного корпуса легкий (если взрывом смяло прочный корпус, значит, легкий корпус должен превратиться в сплошное месиво, не так ли? И как тогда объяснить их быстрое возвращение в строй?) В свою очередь, янки отказались от подъема с помощью понтонов: водолазам пришлось бы подвергать свои жизни опасности, промывая каналы под днищами субмарин для заводки тросов и стоя часами по пояс в радиоактивном иле.
Доподлинно известно, что все затонувшие лодки во время взрыва находились в подводном положении, следовательно запас их плавучести составлял около 0,5%. При малейшем нарушении равновесия (поступления внутрь ~10 тонн воды), они сразу же ложились на дно. Возможно, что упоминание про пробоины - выдумка. Столь ничтожное количество воды могло поступить в отсеки сквозь сальники и уплотнения выдвижных устройств - капля за каплей. Через пару суток, когда до лодок добрались спасатели, те уже погрузились на дно лагуны.
Если бы атака с применением ЯО происходила в реальных боевых условиях, экипаж незамедлительно принял бы меры по ликвидации последствий взрыва и лодки смогли бы продолжить поход.
Приведенные выше доводы подтверждены расчетами, согласно которым, сила взрыва обратно пропорциональна третьей степени расстояния. Т.е. даже при применении полумегатонных тактических боеприпасов (в 20 раз более мощных, чем те бомбы, что были сброшенных на Хиросиму и Бикини), радиус поражения увеличится всего лишь в 2...2,5 раза. Что явно недостаточно для стрельбы “по площадям” в надежде, что ядерный взрыв, где бы он ни произошел, сможет причинить вред эскадре противника.
Кубическая зависимость силы взрыва от расстояния объясняет боевые повреждения кораблей, полученные во время испытаний на Бикини. В отличие от обычных бомб и торпед, ядерные взрывы не смогли проломить противоторпедную защиту, сокрушить тысячетонные конструкции и повредить внутренние переборки. На расстоянии одного километра сила взрыва уменьшается в миллиард раз. И пусть ядерный взрыв был намного мощнее взрыва обычной бомбы, но, с учетом расстояния, превосходство ЯБП над конвенционным оказалось неочевидным.
Примерно к тем же выводам пришли советские военные специалисты после проведения серии ядерных тестов на Новой земле. Моряки расставили на шести радиусах дюжину боевых кораблей (списанных эсминцев, тральщиков, трофейных немецких подлодок) и подорвали на малой глубине ядерный заряд, эквивалентный по конструкции СБЧ торпеды Т-5. В первый раз (1955 г.) мощность взрыва составила 3,5 кт (однако, не забывайте о кубической зависимости силы взрыва от расстояния!)
7 сентября 1957 г. в губе Черной прогремел еще один взрыв мощностью в 10 кт. Спустя месяц произвели третье испытание. Как и на атолле Бикини, испытания проводились в мелководном бассейне, при большом скоплении кораблей.
Результаты оказались предсказуемы. Даже несчастные лоханки, среди которых были тральщики и эсминцы времен Первой мировой, продемонстрировали завидную устойчивость к ядерному взрыву.
"Если бы на подводных лодках находились экипажи, то они легко устранили бы течь и лодки сохранили бы боеспособность, правда, за исключением С-81".
- Вице-адмирал в отставке (в то время капитан 3-го ранга) Е. Шитиков.
Члены комиссии пришли к выводу, что если бы субмарина атаковала торпедой с СБЧ конвой в таком же составе, то в лучшем случае потопила бы всего одно судно или корабль!
Б-9 через 30 ч зависла на понтонах. Вода проникла внутрь через поврежденные сальники. Ее подняли и спустя 3 дня привели в боеготовность. С-84, находившаяся в надводном положении, понесла незначительный урон. В носовой отсек С-19 через открытый торпедный аппарат попало 15 т воды, но спустя 2 дня и ее привели в порядок. "Гремящий" здорово раскачало ударной волной, появились вмятины в надстройках и дымовой трубе, но часть запущенной силовой установки продолжала работать. Повреждения "Куйбышева" были незначительными; у "К. Либкнехта" образовалась течь и его отвели на мель. Механизмы же почти не пострадали.
Стоит заметить, что эсминец “К. Либкнехт” (типа “Новик”, спущен на воду в 1915 г.) уже имел течь в корпусе ДО проведения испытаний.
На Б-20 серьезных повреждений не нашли, только через некоторые трубопроводы, соединявшие легкий и прочный корпусы, внутрь попала вода. Б-22, как только продули балластные цистерны, благополучно всплыла, а С-84, хотя и уцелела, но вышла из строя. С повреждениями легкого корпуса С-20 справился бы экипаж, С-19 в починке не нуждалась. У "Ф. Митрофанова" и Т-219 ударная волна повредила надстройки, "П. Виноградов" урона не понес. У эсминцев вновь помяло надстройки и дымовые трубы, что же касается "Гремящего", то его механизмы по-прежнему работали. Короче, больше всего на "подопытных" воздействовали ударные волны, а световое излучение - только на темную краску, выявленная же радиоактивность оказалась незначительной.
- Результаты испытаний 7 сентября 1957 г., взрыв на вышке на берегу, мощность 10 кт.
10 октября 1957 г. состоялось очередное испытание - с новой подводной лодки С-144 в губу Черная выпустили торпеду Т-5, взорвавшуюся на глубине 35 м. Стоявший всего в 240 м от эпицентра "Грозный" через какое-то время затонул, Т-218 (280 м) последовал за ним. На С-20 (310 м) затопило кормовые отсеки, и она с сильным дифферентом пошла на дно; у С-84 (250 м) повредило оба корпуса, что и стало причиной ее гибели. Обе находились в позиционном положении. Поставленный в 450 м от эпицентра "Разъяренный" пострадал довольно сильно, но затонул только спустя 4 ч. У С-19, пребывавшем на поверхности, вышли из строя вооружение и механизмы, то же было и на "П. Виноградове" (620 м). У избитого "Гремящего" появились дифферент на нос и крен на левый борт. Через 6 ч его отбуксировали на отмель, где он пребывает по сей день. Б-22, лежавшая на грунте в 700 м от места взрыва, осталась боеспособной; сохранился и тральщик Т-219. Стоит учесть, что наиболее пострадавшие корабли уже в третий раз подвергались ударам "всеуничтожающего оружия", а эсминцы-"новики" уже изрядно поизносились за почти 40-летнюю службу.
- Журнал “Техника - молодежи” №3 за 1998 г.
Эсминец "Гремящий", верхнее фото было сделано в 1991 году
“Живые мертвецы”. Воздействие радиации на экипаж
Воздушные ядерные взрывы считаются “самоочищающимися”, т.к. основная часть продуктов распада уносится в стратосферу и, впоследствии, рассеивается на большой площади. С точки зрения радиационного заражения местности гораздо более опасен подводный взрыв, однако, это также не может представлять опасности эскадре: двигаясь 20-узловым ходом, корабли уже через полчаса покинут опасную зону.
Наибольшую опасность представляет сама вспышка ядерного взрыва. Кратковременный импульс гамма-квантов, поглощение которых клетками человеческого тела приводит к разрушению хромосом. Другое вопрос - насколько мощным должен быть этот импульс, чтобы вызвать тяжелую форму лучевой болезни среди членов экипажа? Радиация, несомненно, опасна и вредна для человеческого организма. Но если губительные последствия радиации проявятся лишь через несколько недель, месяц, а то и через год? Означает ли это, что экипажи атакованных кораблей не смогут продолжить выполнение задачи?
Всего лишь статистика: во время испытаний на ат. Бикини непосредственными жертвами ядерного взрыва стала треть подопытных животных. 25% погибли от воздействия ударной волны и светового излучения (очевидно, находились на верхней палубе), еще около 10% умерли впоследствии, от лучевой болезни.
Статистика испытаний на Новой Земле показывает следующее.
На палубах и в отсеках кораблей-мишеней находилось 500 коз и овец. Из тех, кто не был мгновенно убит вспышкой и ударной волной, тяжелая форма лучевой болезни была отмечена всего у двенадцати парнокопытных.
Из этого следует, что основные поражающие факторы при ядерном взрыве - световое излучение и ударная волна. Радиация, хотя и представляет угрозу для жизни и здоровья, не способна привести к быстрой массовой гибели членов экипажа.
О том, насколько опасны радиационное заражение и нейтронная активация стальных конструкций кораблей говорит это фото, сделанное на палубе крейсера “Пенсакола”, спустя восемь дней после взрыва (крейсер находился в 500 м от эпицентра).
Эти данные были положены в основу сурового расчета: “живые мертвецы” станут у штурвалов обреченных кораблей и поведут эскадру в последний поход.
Соответствующие требования были разосланы во все КБ. Обязательнм условием при проектировании кораблей стало наличие противоатомной защиты (ПАЗ). Сокращение числа отверстий в корпусе и избыточное давление в отсеках, препятствующее попаданию на борт радиоактивных осадков.
Получив данные о ядерных испытаниях, зашевелились в штабах. В результате родилось такое понятие, как “противоатомный ордер”.
Сказали своё слово медики - были созданы специальные ингибиторы и антидоты (йодид калия, цистамин), ослабляющие воздействие радиации на человеческий организм, связывающие свободные радикалы и ионизированные молекулы, ускоряющие процесс вывода из организма радионуклидов.
Теперь атака с применением ЯБЧ не остановит конвой, доставляющий боевую технику и подкрепления из Нью-Йорка в Роттердам (в соответствии с известным сценарием Третьей мировой). Прорвавшиеся сквозь ядерный огонь корабли высадят десант на вражеском берегу и окажут ему огневую поддержу крылатыми ракетами и артиллерией.
Применение ЯБЧ неспособно решить вопрос с отсутствием целеуказания и не гарантирует победы в морском бою. Для достижения желанного эффекта (причинение тяжких повреждений) требуется подрывать заряд в непосредственной близости от вражеского корабля. В этом смысле ЯО мало отличается от конвенционного оружия.
Источники:
"Техника - молодежи" №3 за 1998 год.
Олег Тесленко. "Корабли сильнее атомного взрыва!"
Взрывных работ.
Подводный взрыв - взрыв заряда взрывчатых веществ, размещённого под водой. Характеризуется слабым затуханием ударных волн вследствие малой сжимаемости водной среды. В результате подводного взрыва заряда взрывчатых веществ возникает газовый пузырь, давление внутри которого значительно выше, чем в окружающей среде. Расширяясь, газы образуют в воде ударную волну. Когда фронт ударной волны достигает свободной поверхности, вода, находящаяся под действием огромного давления за фронтом ударной волны, движется в сторону слабосопротивляющегося воздуха. При этом сначала наблюдается небольшой всплеск за счёт быстрого расширения сжатого поверхностного слоя воды, а затем начинается общий подъём всей массы воды, находящейся между её поверхностью и газовым пузырём. В результате этого возникает столб воды ("султан"), поднимающийся на значительную высоту над местом взрыва заряда.
Подводные взрывные работы впервые были проведены русским специалистом Н. Тарло в 1548-72 для улучшения судоходных условий на реке Неман. Научные основы теории и практики подводного взрыва были заложены русским специалистом М. М. Боресковым, под руководством которого в 1858 были выполнены работы по углублению взрывами канала Днепровского лимана.
Подводные взрывные работы проводятся для:
При ведении дноуглубительных и руслоочистительных работ;
Строительстве и реконструкции инженерных сооружений;
Проходке траншей под инженерными коммуникациями;
Добыче полезных ископаемых со дна морей и водоёмов;
Разработки грунта под водой;
Сейсморазведке на акваториях;
Разрушения конструкций;
Штамповке взрывом металлических изделий;
Подрывания льда;
Уплотнения взрывами несвязных грунтов и каменных постелей;
Взрывные работы под водой выполняются методами скважинных, шпуровых и наружных (накладных) зарядов взрывчатых веществ, в некоторых случаях (при сейсморазведке, уплотнении грунтов, штамповке металлов) используются открытые или подвесные заряды взрывчатых веществ.
Метод накладных зарядов применяют при мощности снимаемого грунта (съёма) до 0,4-0,5 м и крепости взрываемых пород до VIII группы по СНиП, а также при взрывании песчаных перекатов, отдельных камней и элементов конструкций.
Шпуровые заряды используются при мощности съёма до 1-2 м, крепости пород свыше VIII группы.
Скважинные заряды - при съёме более 2,0 м пород любой крепости.
Качество дробления пород определяется способом её уборки и типом используемых землеуборочных механизмов. Как правило, глубина взрывного рыхления превышает мощность проектного съёма пород на 0,3- 0,5 м (багермейстерский запас). Расчётная линия наименьшего сопротивления принимается больше глубины рыхления на 0,2-0,4 м.
При подводном взрыве (по сравнению с наземным) удельный расход взрывчатых веществ повышается, зависит от способа размещения зарядов и типа взрываемых грунтов. В таблице 1 представлены сравнительные данные по расходу ВВ в зависимости от способа размещения зарядов и типов грунта при производствеподводных взрывных работ.
Таблица 1
Удельный расход
взрывчатых веществ при подводном взрывании, кг/м 3
Американский физик Роберт Оппенгеймер (Robert Oppenheimer), он же «отец атомной бомбы», родился в Нью-Йорке в 1904 году в семье обеспеченных и образованных евреев. Во время Второй мировой войны он возглавлял разработки американских ядерщиков по созданию первой в истории человечества атомной бомбы.
Название испытания: Trinity (Троица)
Дата: 16 июля 1945 года
Место: полигон в Аламогордо, штат Нью-Мексико.
Это было испытание первой в мире атомной бомбы. На участке диаметром в 1,6 километра в небо взметнулся гигантский фиолетово-зелено-оранжевый огненный шар. Земля содрогнулась от взрыва, к небу поднялся белый столб дыма и стал постепенно расширяться, принимая на высоте около 11 километров устрашающую форму гриба
Название испытания: Baker
Дата: 24 июля 1946 года
Место: Лагуна атолла Бикини
Тип взрыва: Подводный, глубина 27,5 метра
Мощность: 23 килотонны
Целью проведения испытаний было исследование воздействия ядерного оружия на военно-морские суда и их персонал. 71 корабль был превращен в плавучие мишени. Это было пятое испытание ядерного оружия. Взрыв поднял в воздух несколько миллионов тонн воды.
Название испытания: Able (в рамках операции Ranger)
Дата: 27 января 1951 года
Место: полигон Невады
Название испытания: George
Дата: 1951 год
Название испытания: Dog
Дата: 1951 год
Место: Ядерный полигон в Неваде
Название испытания: Mike
Дата: 31 октября 1952 года
Место: Остров Elugelab («Flora»), атолл Эневейта
Мощность: 10.4 мегатонны
Устройство, взорванное при испытании Майка и названное «колбасой», было первой настоящей «водородной» бомбой мегатонного класса. Грибовидное облако достигло высоты 41 км при диаметре 96 км.
Название испытания: Annie (в рамках операции «Апшот-Нотхол»)
Дата: 17 марта 1953 года
Место: Ядерный полигон в Неваде
Мощность: 16 килотонн
Название испытания: Grable (в рамках операции «Апшот-Нотхол»)
Дата: 25 мая 1953 года
Место: Ядерный полигон в Неваде
Мощность: 15 килотонн
Название испытания: Castle Bravo
Дата: 1 марта 1954 года
Место: атолл Бикини
Тип взрыва: на поверхности
Мощность: 15 мегатонн
Взрыв водородной бомбы Castle Bravo был самым мощным взрывом из всех испытаний, когда либо проводимых США. Мощность взрыва оказалась намного больше первоначальных прогнозов в 4-6 мегатонн.
Название испытания: Castle Romeo
Дата: 26 марта 1954 года
Место: на барже в кратере Bravo, атолл Бикини
Тип взрыва: на поверхности
Мощность: 11 мегатонн
Мощность взрыва оказалась в 3 раза больше первоначальных прогнозов. Romeo был первым испытанием, произведенным на барже.
Название испытания: Seminole
Дата: 6 июня 1956 года
Мощность: 13.7 килотонн
Название испытания: Priscilla (в рамках серии испытаний «Plumbbob»)
Дата: 1957 год
Место: Ядерный полигон в Неваде
Мощность: 37 килотонн
Название испытания: Umbrella
Дата: 8 июня 1958 года
Место: Лагуна Эниветок в Тихом океане
Мощность: 8 килотонн
Подводный ядерный взрыв был произведён в ходе операции «Hardtack». В качестве мишеней использовались списанные корабли.
Название испытания: Oak
Дата: 28 июня 1958 года
Место: Лагуна Эниветок в Тихом океане
Мощность: 8.9 мегатонн
Название испытания: АН602 (она же «Царь-бомба» и «Кузькина мать»)
Дата: 30 октября 1961 года
Место: полигон Новая Земля
Мощность: более 50 мегатонн
Название испытания: AZTEC (в рамках проекта «Доминик»)
Дата: 27 апреля 1962 года
Место: остров Рождества
Мощность: 410 килотонн
Название испытания: Chama (в рамках проекта «Доминик»)
Дата: 18 октября 1962 года
Место: Остров Джонстон
Мощность: 1.59 мегатонн
Название испытания: Truckee (в рамках проекта «Доминик»)
Дата: 9 июня 1962 года
Место: Остров Рождества
Мощность: более 210 килотонн
Название испытания: YESO
Дата: 10 июня 1962 года
Место: Остров Рождества
Мощность: 3 мегатонны
Название испытания: «Единорог» (фр. Licorne)
Дата: 3 июля 1970 года
Место: атолл во Французской Полинезии
Мощность: 914 килотонн
Название испытания: Rhea
Дата: 14 июня 1971 года
Место: Французская Полинезия
Мощность: 1 мегатонна
При атомной бомбардировке Хиросимы (атомная бомба «Малыш», 6 августа 1945) общее количество погибших составило от 90 до 166 тысяч человек
При атомной бомбардировке Нагасаки (атомная бомба «Толстяк», 9 августа 1945) общее количество погибших составило от 60 до 80 тысяч человек. Эти 2 бомбардировки стали единственным в истории человечества примером боевого использования ядерного оружия.