Міністерство Вищої Освіти Російської Федерації

Уральський Державний Технічний Університет-УПІ

Факультет Військового Навчання

Кафедра Військ РХБ захисту

РЕФЕРАТ :

підземний ядерний вибух

Виконав:

Студент взводу ХТ-248

Покровський П.В.

Перевірив:

Полковник Максимов С.Ф.

Єкатеринбург

2000

Зміст

стор < br> 1. Вступ 3
2. Підземний ядерний вибух 4
3. Вражаючі фактори підземного ядерного вибуху 6
4. Висновок 8
5. Додаток 9

1. Введення

Дія ядерної зброї заснована на використанні енергії, що виділяєтьсяпри ядерних перетвореннях. Залежно від принципів використання цієїенергії розрізняють три види ядерних боєприпасів: атомні, термоядерні ікомбіновані.
Під час вибухів атомних боєприпасів в результаті ланцюгової реакції поділу ядератомів важких елементів (плутонію, ізотопів урану) виділяється енергія.
Реакція полягає в тому, що при бомбардуванні урану-235 вільниминейтронами виникають елементи середньої частини періодичної системи
Менделєєва.
Дія термоядерних боєприпасів засноване на використанні енергії,що виділяється при реакції синтезу ядер легких елементів (дейтерію і тритію)в умовах надзвичайно високих температур. Ядерний синтез - реакціясинтезу легких ядер у більш важкі. Такі реакції відбуваються в надрахзірок, на сонце і т. д. При таких температурах речовина існує тількиу вигляді плазми. Але створення високої температури необхідно тільки в першіймомент часу, щоб «засвітити» реакцію, а потім вона існує сама за рахуноквиділення енергії при синтезі ядер.
В основу дії комбінованих боєприпасів покладено властивість атомівприродного урану (уран-238) ділиться під дією швидких нейтронів,що утворюються при термоядерної реакції.
Вид ядерного вибуху характеризується розташуванням центру вибуху повідношенню до поверхні землі (води). Виходячи з цього, розрізняють кількаїх видів, що розрізняються за своїм вражаючій дії:

1) Висотні вибухи. До них прийнято відносити вибухи, проведені на висоті більше 30 кілометрів від поверхні землі (води). При цьому радіоактивного зараження місцевості може не бути зовсім, це обумовлюється тим, що пилової стовп ( «ніжка») та хмара ( «капелюшок») не контактують.

2) Повітряні вибухи. До них відносяться вибухи, проведені на висоті, меншій 30 кілометрів, але при цьому утворюється вогненна куля не стикається з поверхнею землі (води). Радіоактивне зараження місцевості найчастіше обмежується районом ядерного вибуху. У радіоактивна хмара потрапляє значно менше грунту в порівнянні з наземними (надводними) і підземними (підводними) вибухами.

3) Наземні (надводні) вибухи. Вибухи, при яких світиться область стикається з поверхнею землі (води). За такого вибуху утворюється світиться півсфера, радіус якої приблизно в 1,3 рази перевищує радіус вогняної кулі повітряного вибуху тієї ж потужності. У вогненна куля залучається значна кількість грунту та інших матеріалів. Частина грунту випаровується, а більша частина оплавляється, утворюючи величезну кількість радіоактивних частинок, з яких згодом конденсуються радіоактивні продукти вибуху. У районі ядерного вибуху спостерігаються сильні потоки повітря, що спрямовувалися до центру вибуху і вгору слідом за хмарою. Захоплюється цими потоками частинки грунту разом з конденсувався на них радіоактивними речовинами потрапляють в хмару ядерного вибуху, тому що в цьому випадку пилової стовп ( «ніжка») з моменту його утворення з'єднаний з хмарою ( «капелюшком »).

2. Підземний ядерний вибух.

Підземними ядерними вибухами називають вибухи, для яких середовищем,навколишнього зону реакції, є грунт.
У результаті впливу рентгенівського випромінювання на навколишній зонуреакції грунт його тонкий сферичний шар сильно прогрівається іперетворюється на розпечений газ, випромінювання цього шару перетворює нарозпечений газ наступний тонкий шар грунту і т. д.
Таким чином, в грунті в результаті його пошарового прогріву утворюєтьсярозпечений обсяг. Процес розширення цього обсягу в невозмущенном грунтіназивається тепловою хвилею в грунті.

Всередині розжареного обсягу внаслідок великих градієнтів тиску на йогокордоні виникають механічні обурення. У міру збільшення цього обсягуі зменшення температури середовища в ньому швидкість поширення тепловоїхвилі зменшується швидше, ніж швидкість розповсюдження механічнихзбурень. Починаючи з певного моменту часу, швидкістьпоширення механічних збурень починає перевищувати швидкістьтеплової хвилі і в навколишньому розпеченому обсязі грунту відбуваєтьсястрибкоподібне збільшення тиску, щільності, температури та швидкості йогоруху до максимальних значень. Процес розповсюдження цих збуреньназивається ударною хвилею в грунті.

На відміну від вибуху в повітрі при ядерному вибуху в грунті ударна хвиляіснує лише в самій ближній зоні.
Зі збільшенням відстані від центру вибуху збільшення тиску та іншихзбурень у грунті до максимальних значень стає все більш плавним.
Процес розповсюдження плавно збільшуються тиску та інших збуреньв грунті до їх максимальних значень називається хвилею стиснення.
Отже, на початковій стадії розвитку підземного ядерного вибуху в грунтівиникають і поширюються теплова хвиля, ударна хвиля та хвиля стисла.
В результаті їх впливу на навколишнє зону реакції грунтову середу воколицях вибуху виникають механічні коливання, що називаютьсясейсмовзривнимі хвилями, які поширюються найбільшого відстані.
Процеси розвитку підземного ядерного вибуху залежать від глибини закладеннязаряду в грунті.
Якщо підземний ядерний вибух відбувається на великій глибині, розширеннящо знаходяться в невеликому обсязі під високим тиском розпечених газів іпродуктів, що утворилися в результаті термічних перетворень грунту,призводить до виникнення вибуховою порожнини, зон механічного руйнуваннягрунту, тріщин, пластичних деформацій і механічних коливань грунту.
Для більшості грунтових середовищ вибухова порожнина не стійка: відбуваєтьсяобвалення крівлі і вона заповнюється уламками породи.
При підземному ядерному вибуху на великій глибині проникаюча радіація ігазовий потік повністю поглинаються грунтом, радіоактивні продукти вибухузалишаються в порожнині і в товщі зруйнованої породи.
Підземні ядерні вибухи, за яких не відбувається розкриття грунтовогокупола та відсутня прямий вихід продуктів вибуху з його порожнини ватмосферу, називаються камуфлетнимі. Мінімальна глибина, починаючи з якоїне спостерігається викид грунту, залежить від потужності вибуху і виду грунту.
Орієнтовно вона становить м.

Вражаючими факторами камуфлетного ядерного вибуху є:сейсмовзривние хвилі і місцеву дію на грунт (порожнина та зони руйнуваннягрунту, залишкові деформації в грунті, спучування, відколи і просіданнягрунту).

Якщо вибух відбувається на невеликій глибині, спочатку відбуваються ті жпроцеси, що й під час вибуху на великій глибині. Потім в результатірозширення вибуховою порожнини на поверхні землі виростає грунтовий купол,який тут же розкривається. Через розкрився купол з порожнини вириваютьсягазоподібні продукти, внаслідок чого в повітрі утворюються повітрянаударна хвиля і хмара вибуху. Вирватися назовні гази піднімають з собою ватмосферу велику кількість грунту. У грунті утворюється воронка, навколонее-навал грунту; виникають пилові освіти. Разом з газами і грунтомв атмосферу викидаються радіоактивні продукти, які, змішавшись зчастинками пилу, в подальшому випадають і створюють сильне радіоактивнезараження місцевості і повітря.

Підземні ядерні вибухи, при яких відбувається розкриття бані іпрорив газоподібних продуктів назовні з викидом в атмосферу грунту,називаються вибухами з викидом грунту. Відмінною особливістю такихвибухів є утворення воронки в грунті і навала грунту навколоворонки.

Вражаючими факторами підземного ядерного вибуху з викидом грунтує: сейсмовзривние хвилі, місцеву дію вибуху (воронка, зонируйнування, спучування і навал грунту, каменепад), сильне радіоактивнезараження місцевості і атмосфери, хмара вибуху, пилові освіти.

Проникаюча радіація і газовий потік при підземному ядерному вибуху наневеликій глибині практично повністю поглинаються грунтом.

2.1. Вражаючі фактори підземного ядерного вибуху

Основними вражаючими факторами підземного ядерного вибуху є: сейсмовзривние хвилі, місцеве дія вибуху на грунт і радіоактивне зараження місцевості (при вибуху з викидом грунту).

Джерелом сейсмовзривних хвиль при підземному вибуху є передача енергії грунту безпосередньо в центрі вибуху. При цьому в грунті утворюється хвиля стиснення.

хвиля стиснення-основний вражаючий фактор підземного ядерного вибуху, що визначає його дію на котлованні і підземні споруди; воно більш інтенсивне, ніж епіцентральная хвиля при наземному вибуху. < p> Параметрами сейсмовзривних хвиль, які характеризують їх вражаюча дія на заданому відстані від епіцентру вибуху, є: тиск
(напруга), зміщення, швидкість зміщення і прискорення (перевантаження) грунту.

При вибуху з викидом грунту в районі епіцентру утворюється воронка.
Близько 30-50% піднятого вибухом грунту падає назад у воронку, зменшуючи її глибину до так званої видимої глибини воронки; інша частина грунту падає за межами воронки і утворює зону навала, яка через сильної радіоактивності і розпушення грунту може виявитися непрохідною для військ. Ширина зони навала становить два-три радіуса воронки, а максимальна висота гребеня навала - 0,1 радіуса воронки.

Розміри воронки при підземних ядерних вибухах визначаються потужністю та глибиною вибуху і видом грунту. При збільшенні глибини вибуху до м розміри воронки і обсяг викинутого грунту збільшуються, а при подальшому заглиблення починають зменшуватися і при глибині більше м. викид грунту не спостерігається.
Значення радіуса та глибини воронки при підземних вибухи різноїпотужності в м'яких грунтах наведено в табл. 5.1. Ці значення дані дляглибини вибуху м, що відповідає максимальному радіоактивномузараження місцевості, і для глибини вибуху м, при якій воронкамає найбільші розміри. У скельних грунтах розміри воронки на 10-20%менше, ніж у м'яких.

Таблиця 1

Значення радіуса та глибини воронки при підземному ядерному вибуху в м'якому грунті, м

| Розмір | Потужність вибуху |
| и | |
| воронки | |
| і | |
| | Т | тис. т |
| | 10 | 20 | 30 | 50 | | 200 | 300 | 500 | | | | | 1 | 2 | 30 | 50 | 100 |
| | | | | 100 | | | | 1 | 2 | 3 | 5 | 0 | 0 | | | |
| Вибух з максимальним радіоактивним зараженням місцевості |
| (Глибина вибуху м) |
| Глибина | 3 | 3,6 | 4 | 4,7 | 5,8 | 7 | 8 | 9 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 31 | 36 | 44 |
| а | | | | | | | | | 1 | 4 | 6 | 8 | 3 | 7 | | | |
| вибуху | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| Радіус | 10 | 13 | 14 | 16 | 20 | 25 | 28 | 32 | 4 | 4 | 5 | 6 | 7 | 9 | 110 | 125 | 150 |
| | | | | | | | | | 0 | 9 | 5 | 5 | 8 | 5 | | | |
| воронки | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| і | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| Глибина | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 13 | 14 | 17 | 2 | 2 | 2 | 3 | 4 | 4 | 56 | 65 | 80 |
| а | | | | | | | | | 1 | 5 | 8 | 3 | 0 | 9 | | | |
| воронки | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| і | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| Вибух з максимальним викидом грунту (глибина вибуху м) |
| Глибина | 10 | 12 | 14 | 16 | 19 | 24 | 27 | 31 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 9 | 104 | 120 | 150 |
| а | | | | | | | | | 8 | 7 | 2 | 2 | 5 | 1 | | | |
| вибуху | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| Радіус | 12 | 15 | 16 | 19 | 23 | 29 | 32 | 38 | 4 | 5 | 6 | 7 | 9 | 1 | 125 | 145 | 180 |
| | | | | | | | | | 6 | 5 | 5 | 5 | 0 | 1 | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | 0 | | | |
| воронки | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| і | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| Глибина | 7 | 9 | 10 | 11 | 14 | 17 | 19 | 22 | 2 | 3 | 3 | 4 | 5 | 6 | 74 | 86 | 105 |
| а | | | | | | | | | 7 | 3 | 7 | 4 | 4 | 5 | | | |
| воронки | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| і | | | | | | | | | | | | | | | | | |

При підземному вибуху з викидом грунту утворюється також повітряна ударнахвиля, параметри якої зменшуються зі збільшенням глибини вибуху. Привибух на глибині м і більше повітряна ударна хвиля як вражаючийчинник практичного значення не має.
Вражаюча дія сейсмовзривних хвиль на заглиблені спорудиобумовлюється тим, що прихід хвилі в дану точку викликає різкезсув грунту, а разом з ним і споруд. Грунт і споруди зазнаютьтиск і деформації. В результаті руйнуються або пошкоджуютьсяспоруди, виводяться з ладу озброєння та обладнання споруд, атакож знаходиться в них особовий склад навіть у тих випадках, коли саміспоруди не пошкоджуються. Крім того, можуть руйнуватися наземніпромислові і цивільні будівлі в результаті коливань їх підстав.

При підземних вибухи з викидом грунту відбувається сильне радіоактивне зараження місцевості.

Під час вибухів на глибині м значна частина. радіоактивних речовин і велика кількість неактивного грунту викидаються в атмосферу. Грунт, змішуючись з радіоактивними речовинами, утворює радіоактивний пил. Загальна кількість такої пилу при неглибоких підземних вибухах значно більше, ніж при наземних, що обумовлює підвищення ступеня зараження місцевості при цих вибухах в порівнянні з наземними. Форма заражених ділянок в районі неглибокого підземного вибуху і на слід, характер розподілу потужностей доз випромінювання на осі сліду і зменшення їх у часі такі ж, як і при наземних вибухах.

У табл. 2 і 3 для прикладу наведені значення потужностей доз випромінювання в районі (з вітряної сторони) і на осі сліду хмари підземного ядерного вибуху на глибині м, що відповідає максимальному радіоактивного зараження місцевості.

У міру збільшення глибини вибуху кількість радіоактивних речовин ,викидаються в атмосферу, зменшується. У зв'язку з цим зменшується іступінь зараження місцевості. При камуфлетних вибухах зараження місцевості врайоні вибуху і на сліді хмари не відбувається. При цих вибухах в епіцентріможливий лише поступовий вихід в атмосферу радіоактивних газів (восновному радіоактивних ізотопів криптону і ксенону) через тріщини в грунті.
Вихід радіоактивних газів може початися відразу, а при великій глибині через
10-20 годин після вибуху і тривати кілька діб. Радіоактивні газиможуть розповсюджуватися в приземному шарі атмосфери на відстань докількох сотень кілометрів від епіцентру вибуху.

4. Висновок

Підземний ядерний вибух використовується в тих випадках, коли необхідно впливати на земні породи з метою перешкоди просуванню військам противника. Радіоактивне зараження при камуфлетном вибуху практично відсутня, хоча можливі викиди радіоактивного газу в атмосферу через тріщини в грунті. Світлове випромінювання також майже відсутня. Таким чином основним вражаючим чинником підземного ядерного вибуху є зміна сейсмічної структури місцевості.

4.Пріложеніе

Таблиця 2

Значення потужностей доз випромінювання радіоактивного зараження місцевості в районі підземного ядерного вибуху з навітряної сторони на 1 годину після вибуху, рад/год

Відстань від Потужність вибуху, т епіцентру вибуху, м

10 20 50

100 200 500

50 465 1020 2600

4550 6050 8830

100 44 135 485
1150 2540 6530

200 1 4.8 31 105 325

1190

300 3 14 56

275

400 2.2 11
74

500 2.6
23

600 1
6.9

700
2.3

800 1

Відстань від Потужність вибуху, кт епіцентру вибуху, м

1 2 5

10 20 50

50 11700 15600 22800

30300 32600 47500

100 11700 15600
22800 30300 32600 47500

200 2850 6320 16300
30300 32600 47500

300 805 2120 6610 14300
23500 47500

400 255 785 2910 7040

12700 33000

500 89 315 1360
3650 7200 20600

600 33 130 670 1960 5200

13200

700 13 58 340 1090 2520

8700

800 5.1 26 175 620 1540

5800

900 2.1 12 94 360 965

3900

1000 1 6 51 210 610

2680

1500 3.1 19 74
470

2000 2.1 11 97

2500 1.9 22

Таблиця 3

Значення умовної потужності доз випромінювання на осі сліду підземного ядерного вибуху на 1 год після підземного вибуху, рад/год

Відстань від Потужність вибуху епіцентру т. тис.т вибуху, км

10 20 50 100 200 1 2 5 10 20

1 16 28 59 100 175 560 900 1660
2590 3750

2 5.9 11 25 46 83 310 525 1050 1730
2260

4 1.6 3.2 7.8 15 29 125 225 500 875
1245

6 1.3 3.5 7 14 65 125 290 530 790

8 1.9 3.9 8 40 77 185 350 545

10 1.1 2.4 5.1 26 52 130 250 400

12 1.6 3.4 19 38 96 190 305

14 1.1 2.5 14 28 73 145 240

16 1.8 10 22 58 115 195

18 1.4 8.2 17 46 94 160

20 1.1 6.6 14 38 78 135

25 4.1 8.8 25 52 91