Коротка характеристика і вражаючі фактори ядерного вибуху - медичний журнал
Ядерною зброєю називаються боєприпаси (бойові головки ракет і торпед, ядерні бомби, артилерійські снаряди, глибинні бомби, міни, фугаси і ін.), Що вражає дія яких заснована на використанні внутрішньоядерної енергії, що вивільняється при вибухових ядерних реакціях (ділення, синтезу чи того і іншого одночасно). Для доставки цієї зброї до мети використовуються ракети, авіація і інші засоби.
Ядерні боєприпаси в залежності від способу отримання енергії поділяються на три основних види: власне ядерні, в яких використовується енергія, що виділяється в результаті поділу ядер важких елементів (урану, плутонію і ін.); термоядерні, що використовують енергію, що виділяється при синтезі легких елементів (водню, дейтерію, тритію і ін.); нейтронні - різновид боєприпасів з термоядерним зарядом малої потужності, що відрізняється високим виходом нейтронного випромінювання.
Вражаюча дія ядерного вибуху залежить в основному від потужності боєприпасу і виду вибуху. Потужність ядерного вибуху вимірюється тротиловим еквівалентом, тобто масою вибухової речовини тринітротолуолу (тротилу), енергія вибуху якого еквівалентна енергії вибуху даного ядерного боєприпасу. Тротиловий еквівалент вимірюється в тоннах, тисячах тонн - кілотонн (кт) і мільйонах тонн - мегатоннах (мт).
За потужністю ядерні боєприпаси умовно поділяються на надмалі (потужність вибуху до 1 кт), малі (потужність вибуху 1-10 кт), середні (потужність вибуху 10-100 кт), великі (потужність вибуху 100 кт - 1 мт) і надвеликі (потужність вибуху більше 1 мт).
Ядерні вибухи можуть здійснюватися на поверхні землі (води), під землею (водою) або в повітрі на різній висоті. У зв'язку з цим прийнято розрізняти наступні види ядерних вибухів: наземний, підземний, підводний, надводний, повітряний і висотний.
Наземним ядерним вибухом називається вибух на поверхні землі або на такій висоті від неї, коли світиться область стосується грунту і має, як правило, форму півсфери. Збільшуючись в розмірах і остигаючи, вогненна куля, відриваючись від поверхні землі, темніє і перетворюється в клубочиться хмара, яке, захоплюючи за собою стовп пилу, через кілька хвилин набуває характерну форму.
Підземним ядерним вибухом називається вибух, вироблений під землею. При підземному вибуху спалах і світиться область вибуху не спостерігаються, світлове випромінювання повністю поглинається грунтом, а інтенсивність проникаючої радіації зі збільшенням глибини вибуху швидко знижується. Основним вражаючим чинником підземного вибуху є ударна хвиля в грунті, що нагадує землетрус і сильне радіоактивне забруднення в районі вибуху.
Підводним ядерним вибухом називається вибух, вироблений під водою на глибині, яка може коливатися в широких межах. При підводному ядерному вибуху піднімається водяний стовп з великим хмарою в верхній частині. Світлове випромінювання практичного значення не має, проникаюча радіація майже повністю поглинається товщею води і водяними парами. Основним вражаючим чинником є підводний ударна хвиля.
Надводний вибух має зовнішню схожість з наземним ядерним вибухом і супроводжується тими ж вражаючими факторами. Різниця полягає в тому, що грибоподібну хмару надводного вибуху складається з щільного радіоактивного туману.
Повітряним ядерним вибухом називається вибух, при якому світиться область не стосується поверхні землі. Висота повітряних вибухів в залежності від потужності ядерних боєприпасів може коливатися від сотень метрів до кількох кілометрів. Повітряний вибух супроводжується яскравим спалахом, слідом за якою утворюється вогненна куля, швидко збільшується в розмірах і піднімається вгору.
Висотним ядерним вибухом називається вибух вище межі тропосфери. Найменша висота вибуху умовно приймається рівною 10 км. Висотний вибух застосовується для ураження повітряних і космічних цілей. Пиловий стовп і хмару пилу не утворюються, а отже, і радіоактивне забруднення відсутній.
Центром вибуху називають точку, в якій відбувається спалах або перебуває центр вогняного кулі.
Епіцентром вибуху називається проекція центру вибуху на землі.
До вражаючих факторів ядерного вибуху відносяться: ударна хвиля, світлове випромінювання, проникаюча радіація (іонізуюче випромінювання), радіоактивне забруднення місцевості, електромагнітний імпульс і сейсмічні (гравітаційні) хвилі.
Ударна хвиля - найбільш потужний вражаючий фактор ядерного вибуху. На її утворення при вибухах боєприпасів середнього і крупного калібрів витрачається близько 50% всієї енергії вибуху. Вона являє собою зону різкого стиснення повітря, що поширюється в усі сторони від центра вибуху з надзвуковою швидкістю. Зі збільшенням відстані швидкість швидко падає, а хвиля слабшає. Джерелом виникнення ударної хвилі є високий тиск в центрі вибуху, що досягає мільярдів атмосфер. Найбільший тиск виникає на передній кордоні зони стиснення, яку прийнято називати фронтом ударної хвилі.
Вражаюча дія ударної хвилі визначається надлишковим тиском, тобто різницею між нормальним атмосферним тиском і максимальним тиском у фронті ударної хвилі. Воно вимірюється в кілопаскалях (кПа) або кілограмах - сили на 1 см2 (кгс / см2).
Ударна хвиля може нанести незахищеним людям травматичні ураження, контузії або бути причиною їх загибелі. Поразки можуть бути безпосередніми або непрямими.
Безпосереднє ураження ударною хвилею виникає в результаті впливу надлишкового тиску і швидкості напору повітря, тобто з'являється зона стиснення, за якою слідує зона розрядження. Зважаючи на невеликі розміри тіла людини ударна хвиля майже миттєво охоплює його і піддає сильному стиску.
Непрямі поразки люди можуть отримати в результаті ударів уламками зруйнованих будівель і споруд, осколками скла, камінням, деревами і іншими предметами, що летять з великою швидкістю.
Впливаючи на людей, ударна хвиля викликає травми різної тяжкості:
легкі ураження виникають при надлишковому тиску 20-40 кПа (0,2-0,4 кгс / см2). Вони характеризуються скороминучими порушеннями функцій організму (дзвін у вухах, запаморочення, головний біль). Можливі вивихи, забиті місця;
ураження середньої тяжкості виникають при надмірному тиску 40-60 кПа (0,4-0,6 кгс / см2). При цьому можуть бути контузії, пошкодження органів слуху, кровотечі з вух і носа, переломи і вивихи;
важкі ураження можливі при надмірному тиску 60-100 кПа (0,6-1,0 кгс / см2). Вони характеризуються сильними контузіями всього організму, втратою свідомості, множинними травмами, переломами, кровотечами з носа, вух; можливі пошкодження внутрішніх органів і внутрішні кровотечі;
вкрай важкі ураження виникають при надлишковому тиску понад 100 кПа (1 кгс / см).
Відзначаються розриви внутрішніх органів, переломи, внутрішні кровотечі, струс мозку, тривала втрата свідомості. Розриви спостерігаються в органах, що містять велику кількість крові (печінка, селезінка, нирки), наповнених рідиною (шлуночки головного мозку, сечовий і жовчний бульки).
Ці травми можуть призвести до смертельного результату.
Світлове випромінювання являє собою потік видимих інфрачервоних і ультрафіолетових променів, що виходять від світиться області, що складається з продуктів ядерного вибуху і повітря, розігрітих до декількох тисяч градусів. На його освіту витрачається 30-35% всієї енергії вибуху боєприпасів середнього калібру. Тривалість світлового випромінювання залежить від потужності і виду вибуху і може тривати до десяти секунд.
Найбільшим вражаючою дією володіє інфрачервоне випромінювання. Основним параметром, що характеризує світлове випромінювання, є світловий імпульс, тобто кількість світлової енергії, що падає на 1 см2 (1 м2) поверхні перпендикулярно напрямку поширення світлового випромінювання за час світіння. Світловий імпульс вимірюється в калоріях на 1 см2 (кал / см) або килоджоулях на 1 м2 (кДж / м2) поверхності24.
Світлове випромінювання ядерного вибуху при безпосередньому впливі викликає опіки сітківки очей. Можливі вторинні опіки, що виникають від полум'я палаючих будівель, споруд, рослинності.
У містах Хіросіма і Нагасакі приблизно 50% всіх смертельних випадків було викликано опіками, з них 20-30% - безпосередньо світловим випромінюванням і 70-80% - опіками від пожеж.
Залежно від величини світлового імпульсу розрізняють чотири ступені опіку: опік I ступеня викликає світловий імпульс величиною 100-200 кДж / м2 (2-6 кал / см2); II - 200-400 кДж / м2 (6-12 кал / см2); III - 400-600 кДж / м2 (12-18 кал / см2); IV ступеня - більше 600 кДж / м2 (понад 18 кал / см2).
Від впливу світлового випромінювання захищають захисні та інші споруди, що створюють екран.
Проникаюча радіація (іонізуюче випромінювання) являє собою потужний потік -променів і нейтронів, що виділяються в момент ядерного вибуху. На її частку витрачається близько 5% загальної енергії ядерного вибуху. Вражаюча дія у-променів триває близько 15 с, а нейтронів - протягом часток секунди.
Нейтрони і -промені мають велику проникаючу здатність. В результаті впливу проникаючої радіації ядерного вибуху у людини може розвинутися променева хвороба. Залежно від поглиненої дози розрізняють чотири ступені тяжкості променевої хвороби. При одноразовому опроміненні в дозі 1-2 Гр розвивається променева хвороба I ступеня (легка форма), при опроміненні в дозі 2-4 Гр - II (середньої тяжкості), в дозі 4-6 Гр - III (важка форма) і в дозі більше 6 Гр - IV ступеня (вкрай важка форма).
Радіоактивне забруднення місцевості, води і повітря виникає в результаті випадання радіоактивних речовин (РВ) з хмари ядерного вибуху.
На частку радіоактивного забруднення припадає до 10-15% всієї енергії наземного ядерного вибуху боєприпасів середнього і крупного калібрів.
Основні джерела радіоактивності при ядерних вибухах: продукти ділення речовин, що складають ядерне пальне (200 радіоактивних ізотопів 36 хімічних елементів); наведена активність, що виникає в результаті дії потоку нейтронів ядерного вибуху на деякі хімічні елементи, що входять до складу грунту (натрій, кремній і ін.); деяка частина ядерного пального, яка не бере участі в реакції поділу і потрапляє у вигляді дрібних частинок в продукти вибуху.
Радіоактивне забруднення місцевості має ряд особливостей, що відрізняють його від інших вражаючих факторів ядерного вибуху. До них відносяться: велика площа ураження - тисячі і десятки тисяч квадратних кілометрів; тривалість збереження вражаючої дії - дні, тижні, а то й місяці (роки); неможливість виявлення радіоактивних речовин, що не мають кольору, запаху та інших зовнішніх ознак, без використання спеціальних приладів.
Радіоактивне забруднення найбільш виражено при наземному і низькому повітряному вибухах, коли вогненна куля стикається з землею і в утворюється грибоподібну хмару втягується величезна кількість пилу. При цьому грунт, піднятий з хмарою, перемішується з РВ і відбувається їх випадання як в районі вибуху, так і по шляху руху хмари з утворенням так званого радіоактивного сліду.
Місцевість вважається забрудненою РВ при рівнях радіації 0,5 Р / год і вище. Рівень радіації на забрудненій території постійно знижується за рахунок перетворюється-щення короткоживучих ізотопів у нерадіоактивні речовини. При семиразове збільшенні часу, що пройшов після вибуху, рівень радіації знижується в 10 разів. Особливо швидко рівень радіації падає в перші години і дні після вибуху, а потім залишаються речовини з тривалим періодом напіврозпаду, і зниження рівня радіації відбувається повільно. Так, якщо через 1 год після вибуху рівень радіації прийняти за вихідний, то через 7 год він знизиться в 10 разів, через 49 год (близько 2 діб) в 100, а через 14 діб - в 1000 разів у порівнянні з початковим.
Вражаюча дія РВ на людей обумовлено двома факторами: зовнішнім впливом у-випромінювання і р-частинками (при попаданні їх на шкіру або всередину організму).
Провідним радіаційним фактором поразки є зовнішнє у-опромінення, що призводить до розвитку гострої форми променевої хвороби.
Електромагнітний імпульс обумовлює виникнення електричних і магнітних полів в результаті впливу у-випромінювання ядерного вибуху на атоми об'єктів навколишнього середовища і освіти потоку електронів і позитивно заряджених іонів. Вплив електромагнітного імпульсу може привести до виведення з ладу чутливих електронних і електричних елементів, що мають великі антени, до пошкодження напівпровідникових, вакуумних приладів, конденсаторів, а також до серйозних порушень роботи цифрових і контрольних пристроїв. Таким чином, при впливі електромагнітного імпульсу може бути порушена робота апаратів зв'язку, електронно-обчислювальної техніки і т.п. що негативно позначиться на роботі штабів та інших органів управління. Електромагнітний імпульс не робить вираженого вражаючої дії на людей.
Особливості дії нейтронної зброї. Різновидом зброї, заснованого на вивільненні внутрішньоядерної енергії, є так зване нейтронне зброю. Цією назвою підкреслюється основне його бойове властивість - викликати ураження переважно за рахунок дії нейтронного випромінювання.
У нейтронних боєприпасах малого і сверхмалого калібрів дію ударної хвилі і світлового випромінювання обмежена радіусом всього 140-300 м, а дія нейтронного випромінювання доведено до такого ж рівня, як і під час вибуху термоядерних боєприпасів великої потужності, або навіть дещо підвищений (в умовах низького повітряного вибуху ).
У деяких нейтронних боєприпасах до 80% енергії може нестися проникаючою радіацією і лише 20% витрачатися на ударну хвилю, світлове випромінювання і радіоактивного забруднення місцевості. Люди будуть гинути від дії потоку нейтронів (80-90%) і у-променів (10-20%) або отримувати важку форму гострої променевої хвороби.
