Поняття зброї масового ураження. Історія створення.
У 1896 році французьким фізиком А. Беккерелем було відкрито явище радіоактивності. Воно поклало початок ері вивчення та використання ядерної енергії. Але спочатку з'явилися не атомні електростанції, які не космічні кораблі, які не потужні криголами, а зброю жахливої руйнівної сили. Його створили в 1945 році втекли перед початком другої світової війни з фашистської Німеччини в США і підтримані урядом цієї країни вчені-фізики, очолювані Робертом Оппенгеймером.
Ядерна зброя - зброя масового ураження вибухової дії. В його основі - використання внутрішньоядерної енергії, що виділяється при ланцюгових ядерних реакціях поділу важких ядер деяких ізотопів урану і плутонію або при термоядерних реакціях синтезу легких ядер - ізотопів водню (дейтерію і тритію). Ця зброя включає різні ядерні боєприпаси, засоби управління ними та доставки до мети (ракети, авіація, артилерія). Крім того, ядерну зброю виготовляється у вигляді хв (фугасів). Воно є найпотужнішим видом зброї масового ураження і здатне в короткий час вивести з ладу велику кількість людей. Масове застосування ядерної зброї здатне викликати катастрофічні наслідки для всього людства.
Вражаюча дія ядерного вибуху залежить від:
* Потужності заряду боєприпасу, * виду вибуху
Потужність ядерного боєприпасу характеризується тротиловим еквівалентом. тобто масою тротилу, енергія вибуху якого еквівалентна енергії вибуху даного ядерного боєприпасу, і вимірюється в тоннах, тисячах, мільйонах тонн. За потужністю ядерні боєприпаси поділяються на сверхмалі, малі, середні, великі і надвеликі.
Точка, де стався вибух, називається центром. а її проекція на поверхню землі (води) епіцентром ядерного вибуху.
Вражаючі фактори ядерного вибуху.
* Ударна хвиля - 50%
* Світлове випромінювання - 35%
* Проникаюча радіація - 5%
* Електромагнітний імпульс - 1%
Ударна хвиля являє собою область різкого стиску повітряного середовища, що поширюється в усі сторони від місця вибуху з надзвуковою швидкістю (більше 331 м / с). Передня межа стислого шару повітря називається фронтом ударної хвилі. Ударна хвиля, що формується на ранніх стадіях існування хмари вибуху, являє собою один з основних вражаючих факторів атмосферного ядерного вибуху.
Ударна хвиля - розподіляє свою енергію по всьому пройденому їй обсягом, тому сила її зменшується пропорційно кубічному кореню від відстані.
Ударна хвиля руйнує будівлі, споруди і вражає незахищених людей. Поразки, що наносяться ударною хвилею безпосередньо людині, підрозділяються на легкі, середні, важкі і украй важкі.
Надмірний тиск, кПа
Травми зі смертельними наслідками
Швидкість руху і відстань, на яку поширюється ударна хвиля, залежать від потужності ядерного вибуху; зі збільшенням відстані від місця вибуху швидкість швидко падає. Так, при вибуху боєприпасів потужністю 20 кт ударна хвиля проходить 1 км за 2 секунди, 2 км за 5 секунд, 3 км за 8 секунд. За цей час людина після спалаху може укритися й тим самим уникнути поразки ударною хвилею.
Ступінь поразки ударною хвилею різних об'єктів залежить від потужності і виду вибуху, механічної міцності (стійкості об'єкта), а також від відстані, на якому стався вибух, рельєфу місцевості і положення об'єктів на ній.
Захистом від ударної хвилі можуть служити складки місцевості, притулку, підвальні споруди.
Світлове випромінювання - це потік променевої енергії (потік світлових променів, що виходять з вогненної кулі), що включає видимі, ультрафіолетові і інфрачервоні промені. Утворюється розпеченими продуктами ядерного вибуху і розпеченим повітрям, поширюється практично миттєво і триває, в залежності від потужності ядерного вибуху, до 20 секунд. Протягом цього часу, його інтенсивність може перевищувати 1000 Вт / см 2 (максимальна інтенсивність сонячного світла - 0.14 Вт / см 2).
Світлове випромінювання поглинається непрозорими матеріалами, і може викликати масові загоряння будівель і матеріалів, а також опіки шкіри (ступінь залежить від потужності бомби і віддаленості від епіцентру) і ураження очей (пошкодження рогівки, внаслідок теплового дії світла і тимчасова сліпота, при якій людина втрачає зір на час від декількох секунд до декількох годин. Більш серйозні пошкодження сітківки відбуваються, коли погляд людини направлений безпосередньо на вогненна куля вибуху. Яскравість вогненної кулі не змінюється з асстояніем (за винятком випадку туману), просто зменшується його видимий розмір. Таким чином, травмування органів зору можна на практично будь-якій відстані, на якому видно спалах. Така ймовірність вище в нічний час, з-за більш широкого розкриття зіниці). Дальність розповсюдження світлового випромінювання сильно залежить від погодних умов. Хмарність, задимленість, запиленість сильно знижують ефективний радіус його дії.
У переважній більшості випадків випускання світлового випромінювання з області вибуху закінчується до моменту приходу ударної хвилі. Це порушується лише в області тотального знищення, де будь-який з трьох чинників (світло, радіація, ударна хвиля) завдає смертельний шкоди.
Світлове випромінювання, як і будь-яке світло, не проходить через непрозорі матеріали, тому для укриття від нього підійдуть будь-які предмети, що створюють тінь. Ступінь вражаючої дії світлового випромінювання різко знижується за умови своєчасного оповіщення людей, використання захисних споруд, природних укриттів (особливо лісових масивів і складок рельєфу), індивідуальних засобів захисту (захисного одягу, окулярів) і суворого виконання протипожежних заходів.
Проникаюча радіація являє собою потік гамма квантів (променів) і нейтронів. випускаються з області ядерного вибуху протягом декількох секунд. Гамма кванти і нейтрони поширюються в усі сторони від центру вибуху. Через дуже сильного поглинання в атмосфері, яка проникає радіація вражає людей тільки на відстані 2-3 км від місця вибуху, навіть для великих по потужності зарядів. Зі збільшенням відстані від вибуху кількість гамма квантів і нейтронів, що проходить через одиницю поверхні, зменшується. При підземному і підводному ядерних вибухів дію проникаючої радіації поширюється на відстані, значно менші, ніж при наземних і повітряних вибухах, що пояснюється поглинанням потоку нейтронів і гамма квантів землею і водою.
Вражаюча дія проникаючої радіації визначається здатністю гамма квантів і нейтронів іонізувати атоми середовища, в якій вони поширюються. Проходячи через живу тканину, гамма кванти і нейтрони іонізують атоми і молекули, що входять до складу клітин, які призводять до порушення життєвих функцій окремих органів і систем. Під впливом іонізації в організмі виникають біологічні процеси відмирання і розкладання кліток. В результаті цього у уражених людей розвивається специфічне захворювання, зване променевою хворобою.
Для оцінки іонізації атомів середовища, а отже, і вражаючої дії проникаючої радіації на живий організм введено поняття дози опромінення (або дози радіації), одиницею виміру якої є рентген (Р). Дозі радіації 1Р відповідає утворення в одному кубічному сантиметрі повітря приблизно 2 мільярдів пар іонів.
Залежно від дози випромінювання розрізняють чотири ступені променевої хвороби. Перша (легка) виникає при отриманні людиною дози від 100 до 200 Р. Вона характеризується загальною слабістю, легкою нудотою, короткочасним запамороченням, підвищенням пітливості; особовий склад, який отримав таку дозу, звичайно не виходить з ладу. Друга (середня) ступінь променевої хвороби розвивається при отриманні дози 200-300 Р; в цьому випадку ознаки поразки - головний біль, підвищення температури, шлунково-кишковий розлад - виявляються більш різко і швидко, особовий склад у більшості випадків виходить з ладу. Третя (важка) ступінь променевої хвороби виникає при дозі понад 300-500 Р; вона характеризується важкими головними болями, нудотою, сильною загальною слабістю, запамороченням і іншим нездужанням; важка форма нерідко приводить до смертельного результату. Доза опромінення понад 500 Р викликає променеву хворобу четвертого ступеня і для людини зазвичай вважається летальної.
Захистом від проникаючої радіації служать різні матеріали, що ослабляють потік гамма і нейтронного випромінювань. Ступінь ослаблення проникаючої радіації залежить від властивостей матеріалів і товщини захисного шару.
Послаблює дію прийнято характеризувати шаром половинного ослаблення, тобто такою товщиною матеріалу, проходячи через яку радіація зменшується в два рази. Наприклад, в два рази послабляють інтенсивність гамма-променів: сталь товщиною 2,8 см, бетон - 10 см, грунт - 14 см, деревина - 30 см (визначається щільністю матеріалу).
Радіоактивне зараження людей, бойової техніки, місцевості і різних об'єктів при ядерному вибуху обумовлюється осколками розподілу речовини заряду (Pu-239, U-235, U-238) і не прореагировавшей частиною заряду, що випадають із хмари вибуху, а також наведеною радіоактивністю. З часом активність осколків розподілу швидко зменшується, особливо в перші години після вибуху. Так, наприклад, загальна активність осколків розподілу при вибуху ядерного боєприпасу потужністю 20 кТ через один день буде в кілька тисяч разів менше, ніж через одну хвилину після вибуху.
Під час вибуху ядерного боєприпасу частина речовини заряду не зазнає розподілу, а випадає в звичайному своєму вигляді; розпад її супроводжується утворенням альфа-частинок. Наведена радіоактивність обумовлена радіоактивними ізотопами (радіонуклідами), що утворюються в грунті в результаті опромінення його нейтронами, що випускаються в момент вибуху ядрами атомів хімічних елементів, що входять до складу грунту. Утворилися ізотопи, як правило, бета-активні, розпад багатьох з них супроводжується гамма-випромінюванням. Періоди напіврозпаду більшості з радіоактивних ізотопів, порівняно невеликі - від однієї хвилини до години. У зв'язку з цим наведена активність може представляти небезпеку лише в перші години після вибуху і тільки в районі, близькому до епіцентру.
Основна частина довгоживучих ізотопів зосереджена в радіоактивній хмарі, яка утвориться після вибуху. Висота підняття хмари для боєприпасу потужністю 10 кТ дорівнює 6 км, для боєприпасів потужністю 10 МгТ вона становить 25 км. У міру просування хмари з нього випадають спочатку найбільш великі частки, а потім все більш і більш дрібні, утворюючи по шляху руху зону радіоактивного зараження, так званий слід хмари. Розміри сліду залежать головним чином від потужності ядерного боєприпасу, а також від швидкості вітру і можуть досягати в довжину декілька сотень і завширшки кілька десятків кілометрів.
Ступінь радіоактивного зараження місцевості характеризується рівнем радіації на певний час після вибуху. Рівнем радіації називають потужність експозиційної дози (Р / год) на висоті 0,7-1 м над зараженою поверхнею.
Виникаючі зони радіоактивного зараження за ступенем небезпеки прийнято ділити на наступні чотири зони.
Зона Г - надзвичайно небезпечного зараження. Її площа становить 2-3% площі сліду хмари вибуху. Рівень радіації становить 800 Р / ч.
Зона В - небезпечного зараження. Вона займає приблизно 8-10% площі сліду хмари вибуху; рівень радіації 240 Р / ч.
Зона Б - сильного зараження, на частку якої припадає приблизно 10% площі радіоактивного сліду, рівень радіації 80 Р / ч.
Зона А - помірного зараження площею 70-80% від площі всього сліду вибуху. Рівень радіації на зовнішній межі зони через 1 годину після вибуху становить 8 Р / год.
Поразки в результаті внутрішнього опромінення з'являються внаслідок попадання радіоактивних речовин всередину організму через органи дихання і шлунково-кишковий тракт. У цьому випадку радіоактивні випромінювання вступають в безпосередній контакт з внутрішніми органами і можуть викликати сильну променеву хворобу; характер захворювання буде залежати від кількості радіоактивних речовин, що потрапили в організм.
На озброєння, бойову техніку і інженерні споруди радіоактивні речовини не надають шкідливого впливу.
Ядерні вибухи в атмосфері і в більш високих шарах призводять до виникнення потужних електромагнітних полів. Ці поля через їх короткочасного існування прийнято називати електромагнітним імпульсом (ЕМІ).
Вражаюча дія ЕМІ обумовлено виникненням напруг і струмів в провідниках різної протяжності, розташованих в повітрі, техніці, на землі або на інших об'єктах. Дія ЕМВ виявляється, перш за все, по відношенню до радіоелектронної апаратури, де під дією ЕМВ наводяться електричні струми і напруги, які можуть викликати пробою електроізоляції, пошкодження трансформаторів, згоряння розрядників, псування напівпровідникових приладів та інших елементів радіотехнічних пристроїв. Найбільш схильні до впливу ЕМІ лінії зв'язку, сигналізації та управління. Сильні електромагнітні поля можуть пошкодити електричні ланцюги і порушити роботу неекранованого електротехнічного обладнання.
Висотний вибух здатний створити перешкоди в роботі засобів зв'язку на дуже великих площах. Захист від ЕМІ досягається екрануванням ліній енергопостачання та апаратури.
Осередок ядерного ураження
Осередком ядерного ураження називається територія, на якій під впливом вражаючих факторів ядерного вибуху виникають руйнування будівель і споруд, пожежі, радіоактивне зараження місцевості і ураження населення. Одночасне вплив ударної хвилі, світлового випромінювання і проникаючої радіації в значною мірою обумовлює комбінований характер можливого ураження від вибуху ядерного боєприпасу на людей, військову техніку та споруди. При комбінованому ураженні людей травми і контузії від впливу ударної хвилі можуть поєднуватися з опіками від світлового випромінювання з одночасним загорянням від світлового випромінювання. Радіоелектронна апаратура і прилади, крім того, можуть втратити працездатність в результаті впливу електромагнітного імпульсу (ЕМІ).
Розміри вогнища тим більше, чим потужніший ядерний вибух. Характер руйнувань у вогнищі залежить також від міцності конструкцій будинків і споруд, їх поверховості та щільності забудови.
За зовнішню межу вогнища ядерної поразки приймають умовну лінію на місцевості, проведену на такій відстані від епіцентру вибуху, де величина надлишкового тиску ударної хвилі дорівнює 10 кПа.