«Вражаючі фактори ядерної зброї та способи захисту від нього».

Вступ.

Будова електронної оболонки було достатньо вивчена до кінця XIXстоліття, але знань про будову атомного ядра було дуже мало, і до того ж вонибули суперечливі.

У 1896 році було відкрито явище, що отримало назву радіоактивності
(від латинського слова «радіус» - промінь). Це відкриття відіграло важливу роль уНадалі випромінюванні будови атомних ядер. Марія Кюрі і П'єр
Кюрі встановили, що, окрім урану, ще торій, полоній та хімічнісполуки урану з торієм має такий випромінюванням, що і уран.
Продовжуючи дослідження, вони виділили в 1898 році з уранової руди речовинау кілька мільйонів разів активніше, ніж уран, і назвали його радієм,що значить променистий. Речовини, що володіють випромінюванням подібно урану аборадію, отримали назву радіоактивних, а саме явище називаєтьсярадіоактивністю.

Ядерна зброя-це зброя масового ураження, дія якогозасноване на властивості ядер хімічних речовин. Воно має величезнуруйнівною силою.

Джерела радіоактивного зараження.

Основним джерелом радіоактивного зараження при ядерних вибухахє осколки поділу ядерного пального, у якості якоговикористовуються уран-233, уран-235 і плутоній-239.Кроме того, вкомбінованих боєприпаси використовується уран-238.

Іншим джерелом радіоактивного зараження є та частинапального, яка не брала участь в ядерній реакції. Так як частка ядерногопального, що приймає участь в реакції поділу, порівняно мала і, задеякими даними, не перевищує 20%, решта ядерного пального,будучи роздроблена силою вибуху на найдрібніші частинки, також з'явитьсяджерелом радіоактивних частинок.

Третім джерелом радіоактивного зараження є наведенаактивність, що виникає в результаті дії потоку нейтронів,що утворюються в момент вибуху, на деякі хімічні елементи, що входять доскладу грунту і в оболонку ядерних боєприпасів.

Розвиток ядерного вибуху.

Спочатку з'являється сліпуча спалах, який можна бачити,перебуваючи на кілька десятків кілометрів від неї, тривалістю від 5 до 20секунд. При цьому температура досягає декількох мільйонів градусів
Цельсія. Через нагрівання повітря від спалаху утворюється ударна хвиля,завдає ураження різного ступеня тяжкості. Згодом вогненна куляпоступово охолоджується і піднімається вгору зі швидкістю 150 - 200 метрів всекунду в залежності від метеоумов і потужності вибуху. У хмаравсмоктується з землі величезні кількості пилу і піднімається у вигляді стовпа,утворюючи гриб. Це хмара за короткий термін досягає висоти 15 - 25кілометрів, становить за товщиною 5 - 10 кілометрів і має діаметр 15 - 20кілометрів. Згодом ця хмара розподіляється за напрямком вітру,утворюючи радіоактивний слід, на землю випадає радіоактивний дощ, завдаючинепоправної шкоди землі і отруюючи довкілля радіоактивнимиречовинами.

Основна частина.

1.Ядерние боєприпаси і види вибухів.

Дія ядерної зброї заснована на використанні енергії,виділяється при ядерних перетвореннях. Залежно від принципіввикористання цієї енергії розрізняють три види ядерних боєприпасів: атомні,термоядерні і комбіновані.

Під час вибухів атомних боєприпасів в результаті ланцюгової реакції розподілуядер атомів важких елементів (плутонію, ізотопів урану) виділяєтьсяенергія. Реакція полягає в тому, що при бомбардуванні урану-235 вільниминейтронами виникають елементи середньої частини періодичної системи
Менделєєва. Саме явище було названо поділом ядра, а утворюються ядра --осколками розподілу. При цьому виділяється величезна кількість енергії, якуне можна використовувати в мирних цілях, так як вона виділяється безконтрольно.
Ланцюгова реакція-це реакція, в якій, які призводять до реакцію,утворюються як продукти цієї реакції. Пристрій, у якому здійснюєтьсякерована ядерна реакція, називається ядерний реактор.

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 властивістьатомів природного 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.
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 ( «головкою»).
4) Підземні ( підводні) вибухи. Вибухи, при яких світиться область не спостерігається. Розрізняються два види підземних вибухів - з викидом радіоактивних речовин в атмосферу і без викиду в атмосферу (так званий камуфлетний вибух). Вибух, вироблений на викид, призводить до попадання на земну поверхню і в атмосферу розплавлених або частково оплавлених часток породи, пилоподібних і газоподібних радіоактивних продуктів вибуху. Великі частинки випадають поблизу епіцентру, більш дрібні несуться вітром, утворюючи слід хмари ядерного вибуху. При камуфлетном вибуху утворюється порожнина, близька за формою до сферичної, обмежена шаром розплавленої породи. Радіаційного зараження місцевості при цьому вибуху не відбувається, але можливе зараження атмосфери в результаті витоку радіоактивних газів з порожнини через тріщини в грунті.

При підйомі радіоактивної хмари в результаті залучення до ньогозовнішнього повітря та збільшення обсягу відбувається охолодження хмари, щопризводить до вирівнювання температури хмари і навколишнього середовища. У результатівирівнювання температур подальший підйом повітря припиняється.
Радіоактивна хмара, утворене в результаті ядерного вибуху, несе всобі велику кількість радіоактивних частинок різних розмірів. У мірузменшення швидкості підйому хмари на максимальну висоту все більшекількість радіоактивних частинок випадає на поверхню землі у виглядірадіоактивних опадів, які продовжують випадати і після стабілізаціїхмари.

2.Поражающіе фактори ядерної зброї та захист.

До вражаючих факторів ядерної зброї відносяться:

- ударна хвиля,

- світлове випромінювання,

- проникаюча радіація,

- радіоактивне зараження,

- електромагнітний імпульс.

При вибуху в атмосфері приблизно 50 % енергії вибуху витрачається наосвіта ударної хвилі, 30-40% - на світлове випромінювання, до 5% - напроникаючу радіацію і електромагнітний імпульс і до 15% - на радіоактивнезараження. Дія вражаючих факторів ядерного вибуху на людей і елементиоб'єктів відбувається не одночасно і розрізняється по тривалостівпливу, характером і масштабами.

Ударна хвиля. Ударна хвиля-це область різкого стиску середовища,яка поширюється у вигляді сферичного шару, щоб усі сторони від місцявибуху з надзвуковою швидкістю. Залежно від середовища розповсюдженнярозрізняють ударну хвилю в повітрі, у воді або грунті.

Ударна хвиля в повітрі утворюється за рахунок колосальної енергії,виділяється у зоні реакції, де виключно висока температура, атиск досягає мільярдів атмосфер (до 105 млрд. Па). Розпечені париі гази, прагнучи розширитися, роблять різкий удар по навколишніх верствамповітря, стискають їх до великих тиску і щільності і нагрівають до високоїтемператури. Ці шари повітря приводять в рух наступні шари. Такимчином, стиснення і переміщення повітря походить від одного шару до іншогона всі боки від центру вибуху, утворюючи повітряну ударну хвилю. Поблизуцентру вибуху швидкість розповсюдження ударної хвилі в кілька разівперевищує швидкість звуку в повітрі. Зі збільшенням відстані від місцявибуху швидкість розповсюдження хвилі швидко падає, а ударна хвиляслабшає. Повітряна ударна хвиля при ядерному вибуху середньої потужностіпроходить приблизно 1000 метрів за 1,4 секунди, 2000 метрів - за 4 секунди,
3000 метрів - за 7 секунд, 5000 метрів - за 12 секунд.

Характер зміни тиску за часом у будь-якій точці простору
(поверхні землі) при проходженні через неї ударної хвилі показаний намалюнку.

Перед фронтом ударної хвилі тиск у повітрі одно атмосферному Р0. Зприходом фронту ударної хвилі в дану точку простору тиск різко
(стрибком) збільшується і досягає максимального, потім, у міру видаленняфронту хвилі, тиск поступово знижується і через деякий проміжокчасу стає рівним атмосферному. Утворився шар стисненого повітряназивають фазою стиснення. У цей період ударна хвиля володіє найбільшимруйнують дією. Надалі, продовжуючи зменшуватися, тискстає нижче атмосферного і повітря починає рухатися в напрямку,протилежному поширення ударної хвилі, тобто до центру вибуху. Цязона зниженого тиску називається фазою розрідження.

Безпосередньо за фронтом ударної хвилі, в області стиснення, рухаютьсямаси повітря. Внаслідок гальмування цих мас повітря, при зустрічі зперешкодою виникає тиск швидкісного напору повітряної ударної хвилі.

Основні параметри ударної хвилі, які характеризують її руйнівний івражаюча дія: надлишковий тиск у фронті ударної хвилі, тискшвидкісного напору, тривалість дії хвилі - тривалість фазистиснення та швидкість фронту ударної хвилі.

Ударна хвиля у воді при підводному ядерному вибуху якісно нагадуєударну хвилю в повітрі. Проте на одних і тих же відстанях тиск підфронті ударної хвилі у воді набагато більше, ніж у повітрі, а час дії
- Менше.

При наземному ядерному вибуху частина енергії вибуху витрачається наутворення хвилі стиску в грунті. На відміну від ударної хвилі в повітрі вонахарактеризується менш різким збільшенням тиску у фронті хвилі, а такожбільш повільним його ослабленням за фронтом. При вибуху ядерних боєприпасівв грунті основна частина енергії вибуху передається навколишнього масі грунту івиробляє потужний струс грунту, що нагадує за своєю дієюземлетрусу.

Механічний вплив ударної хвилі. Характер руйнування елементівоб'єкта (предмета) залежить від навантаження, створюваної ударною хвилею, іреакції предмета на дію цього навантаження. Загальну оцінку руйнувань,викликаних ударною хвилею ядерного вибуху, прийнято давати за ступенем тяжкостіцих руйнувань.

1) Слабке руйнування. Руйнуються віконні та дверні заповнення та легкі перегородки, частково руйнується покрівля, можливі тріщини в шибках верхніх поверхів. Підвали і нижні поверхи зберігаються повністю. Перебувати в будівлі безпечно і воно може експлуатуватися після проведення поточного ремонту.

2) Середнє руйнування проявляється в руйнуванні дахів і вбудованих елементів - внутрішніх перегородок, вікон, а також у виникненні тріщин у стінах, обвалення окремих ділянок горищних перекриттів і стін верхніх поверхів. Підвали зберігаються.

Після розчистки і ремонту може бути використана частина приміщень нижніх поверхів. Відновлення будівель можливо при проведенні капітального ремонту.

3) Сильне руйнування характеризується руйнуванням несучих конструкцій і перекриттів верхніх поверхів, утворенням тріщин у стінах і деформацією перекриття нижніх поверхів. Використання приміщень стає неможливим, а ремонт і відновлення - найчастіше недоцільним.

4) Повне руйнування. Руйнуються всі основні елементи будівлі, включаючи і несучі конструкції. Використовувати будівлю неможливо.

Підвальні приміщення при сильних та повних руйнування можуть зберігатися і після розбору завалів частково використовуватися.

Вплив ударної хвилі на людей і тварин. Ударна хвиля моженанести незахищеним людям і тваринам травматичні ураження, контузіїабо бути причиною їх загибелі. Ураження можуть бути безпосередніми (врезультаті впливу надлишкового тиску і швидкісного напору повітря)або непрямими (в результаті ударів уламками зруйнованих будівель таспоруд). Вплив повітряної ударної хвилі на незахищених людейхарактеризується легкими, середніми, важкими і вкрай важкими травмами.

1) Вкрай важкі контузії і травми виникають при надлишковому тиску понад 100 кПа. Відзначаються розриви внутрішніх органів, переломи кісток, внутрішні кровотечі, струс мозку, тривала втрата свідомості. Ці травми можуть призвести до смертельного результату.

2) Важкі контузії і травми можливі при надлишкових тисках від 60 до 100 кПа. Вони характеризуються сильною контузією всього організму, втратою свідомості, переломами кісток, кровотечею з носа та вух; можливі пошкодження внутрішніх органів і внутрішні кровотечі.

3) Ураження середньої важкості виникають при надлишковому тиску

40-60 кПа. При цьому можуть бути вивихи кінцівок, контузія головного мозку, ушкодження органів слуху, кровотеча з носа і вух.

4) Легкі пошкодження наступають при надлишковому тиску 20-40 кПа. Вони виражаються у скоро проходять порушення функцій організму

(дзвін у вухах, запаморочення, головний біль). Можливі вивихи, забиті місця.

Гарантований захист людей від ударної хвилі забезпечується при укриттіїх у притулках. При відсутності сховищ використовуються протирадіаційніукриття, підземні виробки, природні укриття і рельєф місцевості.

Світлове випромінювання. Світлове випромінювання ядерного вибуху - сукупністьвидимого світла та близьких до нього по спектру ультрафіолетових та інфрачервонихпроменів. Джерело світлового випромінювання - світиться область вибуху, що складаєтьсяз нагрітих до високої температури речовин ядерного боєприпасу, повітря тагрунту (при наземному вибуху). Температура що світиться області протягомдеякого часу можна порівняти з температурою поверхні сонця (максимум
8000-100000С і мінімум 18000С). Розміри що світиться області та її температурашвидко змінюються в часі. Тривалість світлового випромінювання залежитьвід потужності і виду вибуху і може тривати до десятків секунд.
Вражаюча дія світлового випромінювання характеризується світловим імпульсом.
Світловим імпульсом називається відношення кількості світлової енергії доплощі освітленої поверхні, розташованої перпендикулярнопоширення світлових променів.

При ядерному вибуху на великій висоті рентгенівські промені, які випромінюєвиключно сильно нагрітими продуктами вибуху, поглинаються великимитовщами розрідженого повітря. Тому температура вогняної кулі
(значно більших розмірів, ніж при повітряному вибуху) нижче.

Кількість світлової енергії, що досягає об'єкту, що знаходиться напевній відстані від наземного вибуху, м?? жет складати для малихвідстаней близько трьох чвертей, а на великих - половину імпульсу приповітряному вибуху такої ж потужності.

При наземних і надводних вибухах світловий імпульс на тих же відстаняхменше, ніж при повітряних вибухах тієї ж потужності.

При підземних або підводних вибухах поглинається майже всі світловевипромінювання.

Пожежі на об'єктах і в населених пунктах виникають від світловоговипромінювання і вторинних факторів, викликаних впливом ударної хвилі.
Великий вплив робить наявність горючих матеріалів. З точки зорувиробництва рятувальних робіт пожежі класифікують за трьома зонами: зонаокремих пожеж, зона суцільних пожеж і зона горіння та тління.

1) Зони окремих пожеж є райони, на території яких пожежі виникають в окремих будівлях, спорудах. Маневр формування між окремими пожежами без засобів теплового захисту неможливий.

2) Зона суцільних пожеж - територія, на якій горить більшість будівель, що збереглися. Через цю територію неможливий прохід або перебування на ній формувань без засобів захисту від теплового випромінювання або проведення спеціальних протипожежних заходів з локалізації або гасіння пожежі.

3) Зона горіння та тління у завалах являє собою територію, на якій горять зруйновані будівлі та споруди. Вона характеризується тривалим горінням в завалах (до кількох діб).

Вплив світлового випромінювання на людей і тварин. Світлове випромінюванняядерного вибуху при безпосередній дії викликає опіки відкритихділянок тіла, тимчасове осліплення або опіки сітківки очей. Опікирозділяються по важкості ураження організму на чотири ступеня. Опіки першогомірою виражаються в болючості, почервонінні і припухлості шкіри. Вони непредставляють серйозної небезпеки і швидко виліковуються без будь-якихнаслідків. При опіках другого ступеня утворюються пухирі, заповненібілкової прозорою рідиною; при ураженні значних ділянок шкірилюдина може втратити на певний час працездатність і потребуєспеціального лікування. Опіки третього ступеня характеризуються омертвлянняшкіри з частковим ураженням паросткового шару. Опіки четвертого ступеня:омертвіння шкіри більш глибоких шарів тканин. Поразка опіками третього ічетвертої ступенів значної частини шкірного покриву може призвести досмертельного результату.

Захист від світлового випромінювання більш проста, ніж від інших вражаючихфакторів. Світлове випромінювання поширюється прямолінійно. Будь-яканепрозора перепона можуть служити захистом від нього. Використовуючи для укриттяями, канави, горби, насипи, простінки між вікнами, різні види техніки,крони дерев і тому подібне, можна значно послабити або зовсімуникнути опіків від світлового випромінювання. Повну захист забезпечують притулкуі протирадіаційні укриття. Одяг також захищає шкіру від опіків,тому опіки частіше бувають на відкритих ділянках тіла. Ступінь опіківсвітловим випромінюванням закритих ділянок шкіри залежить від характеру одягу, їїкольору, щільності і товщини (краща вільна одяг світлих тонівабо одяг з вовняних тканин).

Проникаюча радіація. Проникаюча радіація являє собою гама -випромінювання та потік нейтронів, що випускаються в навколишнє середовище з зониядерного вибуху. Також виділяються ще й іонізуюче випромінювання у вигляді альфата бета-частинок, що мають малу довжину вільного пробігу, внаслідок чого їхвпливом на людей та матеріали нехтують. Час дії проникаючоїрадіації не перевищує 10-15 секунд з моменту вибуху.

Основні параметри, що характеризують іонізуюче випромінювання, - доза тапотужність дози випромінювання, потік і щільність потоку частинок.

Ионизирующая здатність гамма-випромінювання характеризується експозиційноїдозою випромінювання. Одиницею експозиційної дози гама-випромінювання єкулон на кілограм (Кл/кг). У практиці як одиницю експозиційноїдози застосують несистемно одиницю рентген (Р). Рентген-це така доз? т радіальні електричні струми і поля, швидко наростаючіза часом. Володіючи великою енергією, первинні електрони виробляютьподальшу іонізацію, що також призводить до утворення полів і струмів.
Що виникають короткочасні електричні та магнітні поля і являютьсобою електромагнітний імпульс ядерного вибуху (ЕМІ).

ЕМІ наземного ядерного вибуху характеризується амплітудою напруженостіполя і формою імпульсу зміни поля з часом. Загальна тривалість йоговизначається тривалістю миттєвого гамма-імпульсу і становитькілька сотих часток мікросекунди. Діапазон частот ЕМВ до 100Мгц, але восновному його енергія розподілена близько середньої частоти (10-15 кГц).

Оскільки амплітуда ЕМІ швидко зменшується зі збільшенням відстані, йоговражаюча дія - кілька кілометрів від центру (епіцентру) вибухувеликого калібру.

Вплив на людей, тварин і апаратуру. ЕМІ безпосередньогодії на людину не надає. Приймачі енергії ЕМІ - всі провідніелектричний струм тіла: всі повітряні та підземні лінії зв'язку, лініїуправління, сигналізації і так далі. Найбільшу небезпеку ЕМІ представляєдля апаратури необладнаної спеціальним захистом, навіть якщо вона знаходитьсяв особливо міцних спорудах, здатних витримувати великі механічнінавантаження від дії ударної хвилі ядерного вибуху.

Необхідно також враховувати одночасність дії імпульсумиттєвого гамма-випромінювання та ЕМІ: під дією першого - збільшуєтьсяпровідність матеріалів, а під дією другого - наводяться додатковіелектричні струми. Крім того, слід враховувати їх одночасністьвпливу на всі системи, що знаходяться в районі вибуху.

Залежно від характеру впливу ЕМІ можуть бути рекомендованінаступні способи захисту:

1) застосування двопровідних симетричних ліній, добре ізольованих між собою і від землі;

2) екранування підземних кабелів мідної, алюмінієвої, свинцевою оболонкою; < p> 3) електромагнітне екранування блоків та вузлів апаратури;

4) використання різного роду захисних вхідних пристроїв і грозозахисних коштів.

Осередок ядерного ураження. Осередком ядерного ураження називаєтьсятериторія, в межах якої в результаті впливу ядерної зброїсталися масові ураження людей, тварин, рослин і (або) руйнування іпошкодження будівель і споруд. Він характеризується: кількістюуражених; розмірами площ поразки; зонами зараження з різнимирівнями радіації; зонами пожеж, затоплення, руйнування; частковимруйнуванням, пошкодженням або завалом захисних споруд.

Одночасне безпосередній і непрямий дію усіх вражаючихфакторів ядерного вибуху на людей, що опинилися у вогнищі, утяжеляет ступіньпоразки. Розміри вогнища ядерного ураження в основному залежать від потужності,виду вибуху і рельєфу місцевості. Для визначення можливого характеруруйнувань і встановлення об'єму рятувальних і невідкладних аварійно -відновлювальних робіт, обумовлений