Ядерное оружие (атомное оружие)

Отредактировано 29.05.2022

Международный символ
радиационной опасности

Ядерное оружие (устаревшее название - атомное оружие) - взрывное устройство, использующее ядерную энергию, которая высвобождается в результате лавинообразно протекающей цепной ядерной реакции деления тяжёлых ядер и/или термоядерной реакции синтеза лёгких ядер.




СОДЕРЖАНИЕ
Принцип действия ядерного (атомного) оружия
Физические явления во время ядерного взрыва
Мощность ядерного заряда
Виды ядерных взрывов
Поражающие факторы ядерного взрыва
          Ударная волна
          Световое излучение
          Проникающая радиация
          Радиоактивное заражение местности
          Электромагнитный импульс (ЭМИ)
          Вторичные поражающие факторы ядерного взрыва
Влияние горной местности на поражающее действие ядерного оружия и защиту от него
Очаг ядерного поражения (ОЯП)
Варианты детонации ядерных боеприпасов
Ядерная зима
Ядерная осень
Мирные ядерные взрывы
Ядерный клуб
Ядерный чемоданчик




Ядерные боеприпасы выполняются в следующих видах:

• авиационные бомбы
• боевые блоки тактических, оперативной тактических, баллистических и крылатых ракет различной дальности
• глубинные бомбы, якорные и донные мины
• артиллерийские снаряды и мины
• торпеды (боевые части морских торпед)
• инженерные мины, фугасы

В зависимости от выполнения изменяются и средства доставки ядерных боеприпасов. Однако в Договорах по ограничению вооружений в качестве средств доставки ядерного оружия рассматриваются баллистические ракеты, крылатые ракеты и самолёты.

По назначению средства доставки ядерного оружия делятся на:

• тактическое, предназначенное для поражения живой силы и боевой техники противника на фронте и в ближайших тылах. К тактическому ядерному оружию обычно относят и ядерные средства поражения морских, воздушных, и космических целей.
• оперативно-тактическое — для уничтожения объектов противника в пределах оперативной глубины.
• стратегическое — для уничтожения административных, промышленных центров и иных стратегических целей в глубоком тылу противника.

Принцип действия ядерного (атомного) оружия

Как было сказано в самом начале действие ядерного оружия основано на использовании энергии, которая находится внутри ядер веществ, высвобождающейся в результате неуправляемой лавинообразно протекающей цепной реакции деления тяжёлых ядер и/или реакции термоядерного синтеза.

Иногда в отдельную категорию выделяется нейтронное оружие.

Ядерные взрывные устройства

Ядерные взрывные устройства - это взрывные устройства, в которых основной выход энергии происходит от ядерной реакции деления тяжёлых ядер (урана-235 или плутония-239) с образованием более лёгких элементов.

Уран в природе встречается в виде смеси трёх изотопов: урана-238 (99,2745 % природного урана), урана-235 (0,72 %) и урана-234 (0,0055 %). Цепную ядерную реакцию поддерживает только изотоп урана-235. Однако доля изотопа урана-235 в природном уране мала и поэтому подготовка урана для ядерного оружия обычно включает стадию обогащения урана, когда доля урана-235 увеличивается.

Альтернативой процессу обогащения урана служит создание плутониевой бомбы на основе изотопа плутоний-239. Плутоний не встречается в природе, этот элемент получают искусственно, облучая нейтронами уран-238. Технологически такое облучение осуществляют в ядерных реакторах. После облучения уран с полученным плутонием отправляют на радиохимический завод, где химическим способом извлекают наработанный плутоний. Регулируя параметры облучения в реакторе, добиваются преимущественной наработки нужного изотопа плутония.

Термоядерные (водородные) взрывные устройства

Термоядерные (также "водородные") взрывные устройства — это взрывные устройства, в которых последовательно развиваются два физических процесса, локализованных в различных областях пространства: на первой стадии основным источником энергии является реакция деления тяжёлых ядер, а на второй - реакции деления и термоядерного синтеза.

В термоядерном взрывном устройстве высвобождение энергии происходит в результате сверхбыстрой (взрывной) реакции термоядерного синтеза дейтерия и трития в более тяжёлые элементы под действием сжатие, нагрева и накачки внешним нейтронным потоком от первичного ядерного взрыва. Основное рабочее вещество большинства современных термоядерных взрывных устройств — дейтерид лития. Подрыв основного боевого заряда — заряда дейтерида лития — выполняется маломощным встроенным ядерным устройством, выполняющим функцию детонатора (при взрыве ядерного взрывного устройства-детонатора выделяется энергия, более чем достаточная для запуска взрывной термоядерной реакции). Реакции термоядерного синтеза — намного более эффективный источник энергии, и, кроме того, возможно конструктивным усовершенствованием делать термоядерное взрывное устройство сколь угодно мощным, то есть отсутствуют теоретические ограничения мощности термоядерного взрывного устройства.

Вторая ступень любого такого устройства может быть оснащена тампером (отражателем нейтронов). Тампер изготовляется из урана-238, который эффективно делится от быстрых нейтронов реакции синтеза. Так достигается многократное увеличение мощности взрыва и рост количества радиоактивных осадков. Такого рода "грязные" боеприпасы принято называть FFF (fusion-fission-fusion) или трёхфазными.
Так АН602 (царь-бомба) имела трёхступенчатую конструкцию: ядерный заряд первой ступени (расчётный вклад в мощность взрыва — 1,5 мегатонны) запускал термоядерную реакцию во второй ступени (вклад в мощность взрыва — 50 мегатонн), а она, в свою очередь, инициировала ядерную "реакцию Джекила-Хайда" (деление ядер в блоках урана-238 под действием быстрых нейтронов, образующихся в результате реакции термоядерного синтеза) в третьей ступени (ещё 50 мегатонн мощности), так что общая расчётная мощность АН602 составляла 101,5 мегатонны

Только ранние ядерные устройства в 1940-х годах, немногочисленные бомбы пушечной сборки в 1950-х, некоторые ядерные артиллерийские снаряды, а также изделия ядерно-технологически слаборазвитых государств не используют термоядерный синтез в качестве усилителя мощности ядерного взрыва.

Нейтронное оружие

Иногда в отдельную категорию выделяется нейтронное оружие — ядерный боеприпас с повышенным выходом нейтронного потока, малой мощности (от 1 кт до 25 кт), в котором 50-75 % энергии получается за счёт термоядерного синтеза.

От обычной атомной бомбы нейтронная отличается дополнительным блоком, начиненным изотопом бериллия. Подрыв плутониевого заряда малой мощности запускает в дополнительном блоке термоядерную реакцию, ее результатом становится выброс потока быстрых нейтронов, губительных для всего живого. При этом сила ударной волны - и вызванных ею разрушений, - оказывается сравнительно невелика. А остаточная радиация быстро исчезает, поскольку нейтроны порождают короткоживущие изотопы.

По расчетам, воздушный подрыв нейтронной бомбы мощностью в одну килотонну вызывает разрушения на расстоянии 300 метров от эпицентра, зато все живое будет уничтожено в радиусе 2,5 километра. Опасная для жизни радиация исчезает через 12 часов, поскольку нейтронный поток порождает изотопы с коротким периодом распада. Для сравнения, водородная бомба той же мощности создает долговременное радиоактивное загрязнение в радиусе семи километров

Однако практические испытания показали, что для применения "по земле" нейтронное оружие мало подходит. Нейтронный поток эффективно рассеивается и поглощается земной атмосферой - в особенности водяным паром, - бетоном и некоторыми другими материалами, так что зона поражения новой бомбы сократилась до сотен метров. В 70-е годы Китай, СССР и США выпустили некоторое количество тактических нейтронных боеприпасов - в частности, самые большие в мире минометы "Тюльпан" имеют в арсенале нейтронные мины "Смола" и "Фата", - а на танках и другой бронетехнике появились дополнительные экраны для нейтрализации нейтронного потока.

Следует отметить мифический характер представлений о том, что нейтронное оружие поражает исключительно людей и оставляет в сохранности строения. По разрушительному воздействию взрыв нейтронного боеприпаса в сотни раз превосходит любой неядерный боеприпас.

Физические явления во время ядерного взрыва

В момент ядерного взрыва возникает яркая ослепительная вспышка, видимая на десятки километров. Вслед за вспышкой образуется огненный шар (при воздушном взрыве, а при наземном — полушарие), который, в свою очередь, образует светящуюся область. Светящаяся область является источником мощного светового излучения, многократно превосходящего яркость солнца.

Температура в центре взрыва за доли секунды повышается до нескольких миллионов градусов, в результате чего вещество заряда переходит в газообразное состояние. Давление газов мгновенно достигает нескольких миллиардов атмосфер. Расширяясь, раскаленные газы сжимает прилегающие слои воздуха и создают резкий перепад давления на границе сжатого слоя, образуя тем самым ударную волну, которая распространяется в различные направления от центра взрыва.

Одновременно с ударной волной из зоны ядерного взрыва распространяется мощный поток гамма-лучей и нейтронов, которые образуются в ходе ядерной реакции и в процессе распада радиоактивных осколков деления. Испускание гамма-лучей и нейтронов при ядерном взрыве называется проникающей радиацией.

Светящаяся область (огненный шар) через 1-2 сек после взрыва достигает своих максимальных размеров и из-за уменьшения плотности газов в ней начинает подниматься вверх, при этом постепенно остывая и утрачивая яркость свечения, превращаясь в клубящееся облако.

Из-за большой разности температур мощные восходящие потоки воздуха поднимают с поверхности земли в районе взрыва большое количество пыли и грунта и образуют пылевой столб, который при наземном взрыве соединяется с клубящимся облаком взрыва и приобретает характерную для ядерного взрыв форму в виде гриба.

Пыль, которая втягивается в облако с поверхности земли, содержит радиоактивные вещества, состоящие из осколков деления части ядерного заряда, которое не прореагировало и искусственных радиоактивных изотопов. При остывании радиоактивные вещества в облаке частично смешиваются с расплавленным грунтом, и частично оседают на поверхности с пылинками и капельками конденсирующихся паров воды, содержащихся в воздухе, и под влиянием силы тяжести выпадают вместе с ними на землю как в районе взрыва, так и по пути движения по воздействием ветра облака взрыва. Выпавшие на поверхность земли и на различные объекты радиоактивные вещества создают радиоактивное заражение местности и объектов.

В результате воздействия гамма-излучения ядерного взрыва на атомы окружающей среды и образования в этой среде потока электронов и положительных ионов возникают мощные электрические и магнитные поля, которые вызывают повреждения радиоэлектронной аппаратуры, нарушают работу радио – и радиоэлектронных средств. Образование электрических и магнитных полей происходит в очень короткий промежуток времени и это явление называют электромагнитный импульс.

Образующиеся в процессе ядерного взрыва мощная ударная волна, интенсивное световое излучение и проникающая радиация, электромагнитный импульс, а также возникающее впоследствии радиоактивное заражение местности и объектов называют поражающими факторами ядерного взрыва.

Мощность ядерного заряда

Мощность ядерного заряда измеряется в тротиловом эквиваленте — количестве тринитротолуола, которое нужно взорвать для получения той же энергии. Обычно его выражают в килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт).

Тротиловый эквивалент условен: во-первых, распределение энергии ядерного взрыва по различным поражающим факторам существенно зависит от типа боеприпаса, и, в любом случае, сильно отличается от химического взрыва. Во-вторых, просто невозможно добиться полного сгорания соответствующего количества химического взрывчатого вещества.

Принято делить ядерные боеприпасы по мощности на пять групп:

• сверхмалые (менее 1 кт)
• малые (1 — 10 кт)
• средние (10 — 100 кт)
• крупные (большой мощности) (100 кт — 1 Мт)
• сверхкрупные (сверхбольшой мощности) (свыше 1 Мт)

В зависимости от мощности ядерного заряда различается высота ядерного гриба

Для каждой мощности ядерного заряда есть характерные признаки

Виды ядерных взрывов

Ядерные взрывы могут быть следующих видов:

• воздушный — в тропосфере
• высотный — в верхних слоях атмосферы и в ближнем околопланетном космосе
• космический — в дальнем околопланетном космосе и любой другой области космического пространства
• наземный взрыв — у самой земли
• подземный взрыв - под поверхностью земли
• надводный - у самой поверхности воды
• подводный - под водой

Рассмотрим некоторые виды ядерных взрывов более подробно.

Воздушный ядерный взрыв

К воздушным ядерным взрывам относятся взрывы в воздухе на такой высоте, когда светящаяся область взрыва не касается поверхности земли (воды). Одним из признаков воздушного взрыва является то, что пылевой столб не соединяется с облаком взрыва (высокий воздушный взрыв).

Воздушный взрыв может быть высоким и низким.

Точка на поверхности земли (воды), над которой произошел взрыв, называется эпицентром взрыва.

Воздушный ядерный взрыв начинается ослепительной кратковременной вспышкой, свет от которой может наблюдаться на расстоянии нескольких десятков и сотен километров. Вслед за вспышкой в месте взрыва возникает шарообразная светящаяся область, которая быстро увеличивается в размерах и поднимается вверх. Температура светящейся области достигает десятков миллионов градусов. Светящаяся область служит мощным источником светового излучения. Увеличиваясь, огненный шар быстро поднимается вверх и охлаждается, превращаясь в поднимающееся клубящееся облако. При подъеме огненного шара, а затем клубящегося облака создается мощный восходящий поток воздуха, который засасывает с земли поднятую взрывом пыль, которая удерживаются в воздухе в течение нескольких десятков минут.

При низком воздушном взрыве столб пыли, поднятый взрывом, может соединиться с облаком взрыва; в результате образуется облако грибовидной формы. Если воздушный взрыв произошел на большой высоте, то столб пыли может и не соединиться с облаком. Облако ядерного взрыва, двигаясь по ветру, утрачивает свою характерную форму и рассеивается.

Ядерный взрыв сопровождается резким звуком, напоминающим сильный раскат грома. Этот звук слышен за несколько десятков километров. Воздушные взрывы могут применяться противником для поражения войск на поле боя, разрушения городских и промышленных зданий, поражения самолетов и аэродромных сооружений. Поражающими факторами воздушного ядерного взрыва являются: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и электромагнитный импульс.

Высотный ядерный взрыв

Высотный ядерный взрыв производится на высоте от 10 км и более от поверхности земли. При высотных взрывах на высоте нескольких десятков километров в месте взрыва образуется шарообразная светящаяся область, размеры ее больше, чем при взрыве такой же мощности в приземном слое атмосферы. После остывания светящаяся область превращается в клубящееся кольцевое облако. Пылевой столб и облако пыли при высотном взрыве не образуются.

При ядерных взрывах на высотах до 25-30 км поражающими факторами этого взрыва являются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и электромагнитный импульс. С увеличением высоты взрыва вследствие разрежения атмосферы ударная волна значительно ослабевает, а роль светового излучения и проникающей радиации возрастает.

Взрывы, происходящие в ионосферной области, создают в атмосфере районы или области повышенной ионизации, которые могут влиять на распространение радиоволн (ультракоротковолнового диапазона) и нарушать работу радиотехнических средств. Радиоактивное заражение поверхности земли при высотных ядерных взрывах практически отсутствует.

Высотные взрывы могут применяться для уничтожения воздушных и космических средств нападения и разведки: самолетов, крылатых ракет, спутников, головных частей баллистических ракет.

Наземный ядерный взрыв

Наземным ядерным взрывом называется взрыв на поверхности земли или в воздухе на небольшой высоте, при котором светящаяся область касается земли.

При наземном взрыве светящаяся область имеет форму полусферы, лежащей основанием на поверхности земли. Если наземный взрыв осуществляется на поверхности земли (контактный взрыв) или в непосредственной близости от нее, в грунте образуется большая воронка, окруженная валом земли. Размер и форма воронки зависят от мощности взрыва; диаметр воронки может достигать несколько сотен метров.
При наземном взрыве образуется мощное пылевое облако и столб пыли, чем при воздушном, причем столб пыли с момента его образования соединен с облаком взрыва, в результате чего в облако вовлекается огромное количество грунта, который придает ему темную окраску. Перемешиваясь с радиоактивными продуктами, грунт способствует их интенсивному выпадению из облака.

При наземном взрыве радиоактивное заражение местности в районе взрыва и по следу движения облака значительно сильнее, чем при воздушном.

Наземные взрывы предназначаются для разрушения объектов, состоящих из сооружений большой прочности, и поражения войск, находящихся в прочных укрытиях, если при этом допустимо или желательно сильное радиоактивное заражение местности и объектов в районе взрыва или на следе облака. Эти взрывы применяются и для поражения открыто расположенных войск, если необходимо создать сильное радиоактивное заражение местности.

При наземном ядерном взрыве поражающими факторами являются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация радиоактивное заражение местности и электромагнитный импульс.

Подземный ядерный взрыв

Подземным ядерным взрывом называется взрыв, произведенный на некоторой глубине в земле.

При таком взрыве светящаяся область может не наблюдаться; при взрыве создается огромное давление на грунт, образующаяся ударная волна вызывает колебания почвы, напоминающие землетрясение. В месте взрыва образуется большая воронка, размеры которой зависят от мощности заряда, глубины взрыва и типа грунта; из воронки выбрасывается огромное количество грунта, перемешанного с радиоактивными веществами, которые образуют столб. Высота столба может достигать многих сотен метров. При подземном взрыве характерного, грибовидного облака, как правило, не образуется.

Образующийся столб имеет значительно более темную окраску, чем облако наземного взрыва. Достигнув максимальной высоты, столб начинает разрушаться.

Радиоактивная пыль, оседая на землю, сильно заражает местность в районе взрыва и по пути движения облака.

Подземные взрывы могут осуществляться для разрушения особо важных подземных сооружений и образования завалов в горах в условиях, когда допустимо сильное радиоактивное заражение местности и объектов.

При подземном ядерном взрыве поражающими факторами являются сейсмовзрывные волны и радиоактивное заражение местности.

Надводный ядерный взрыв

Этот взрыв имеет внешнее сходство с наземным ядерным взрывом и сопровождается теми же поражающими факторами, что и наземный взрыв. Разница заключается в том, что грибовидное облако надводного взрыва состоит из плотного радиоактивного тумана или водяной пыли.

Характерным для этого вида взрыва является образование поверхностных волн. Действие светового излучения значительно ослабляется вследствие экранирования большой массой водяного пара. Выход из строя объектов определяется в основном действием воздушной ударной волны. Радиоактивное заражение акватории, местности и объектов происходит вследствие выпадения радиоактивных частиц из облака взрыва.

Надводные ядерные взрывы могут осуществляться для поражения крупных надводных кораблей и прочных сооружений военно-морских баз, портов, когда допустимо или желательно сильное радиоактивное заражение воды и прибрежной местности.

Подводный ядерный взрыв

Подводным ядерным взрывом называется взрыв, осуществленный в воде на той или иной глубине. При таком взрыве вспышка и светящаяся область, как правило, не видны.

При подводном взрыве на небольшой глубине над поверхностью воды поднимается полый столб воды, достигающий высоты более километра. В верхней части столба образуется облако, состоящее из брызг и паров воды. Это облако может достигать несколько километров в диаметре. Через несколько секунд после взрыва водяной столб начинает разрушаться и у его основания образуется облако, называемое базисной волной. Базисная волна состоит из радиоактивного тумана; она быстро распространяется во все стороны от эпицентра взрыва, одновременно поднимается вверх и относится ветром. Спустя несколько, минут базисная волна смешивается с облаком султана (султан - клубящееся облако, окутывающее верхнею часть водяного столба) и превращается в слоисто-кучевое облако, из которого выпадает радиоактивный дождь. В воде образуется ударная волна, а на ее поверхности - поверхностные волны, распространяющиеся во все стороны. Высота волн может достигать десятков метров.

Подводные ядерные взрывы предназначены для уничтожения кораблей и разрушений подводной части сооружений. Кроме того, они могут осуществляться для сильного радиоактивного заражения кораблей и береговой полосы.

Поражающие факторы ядерного взрыва

При подрыве ядерного боеприпаса происходит ядерный взрыв, поражающими факторами которого являются:

• ударная волна
• световое излучение
• проникающая радиация
• радиоактивное заражение
• электромагнитный импульс (ЭМИ)
• вторичные поражающие факторы

При наземном ядерном взрыве около 50 % энергии идёт на образование ударной волны и воронки в земле, 30-50 % в световое излучение, до 5 % на проникающую радиацию и электромагнитное излучение и до 15 % в радиоактивное заражение местности. При воздушном взрыве нейтронного боеприпаса доли энергии распределяются своеобразно: ударная волна до 10 %, световое излучение 5-8 % и примерно 85 % энергии уходит в проникающую радиацию (нейтронное и гамма-излучения).

Ударная волна

Ударная волна представляет собой зону сильно сжатого воздуха, распространяющегося во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Передняя граница волны называется фронтом воздушной ударной волны.

Ударная волна имеет фазу сжатия и фазу разрежения. В фазе сжатия ударной волны давление выше атмосферного, а в фазе разрежения - ниже. Наибольшее давление воздуха наблюдается на внешней границе фазы сжатия - во фронте волны.

Ударная волна разрушает строения и технику, травмирует людей и оказывает отбрасывающее действие быстрым перепадом давления и скоростным напором воздуха. Последующие за волной разрежение (падение давления воздуха) и обратный ход воздушных масс в сторону развивающегося ядерного гриба также могут нанести некоторые повреждения.

Изменение давления в фиксированной точке на местности в зависимости от времени и действия ударной волны на местные предметы: 1 - фронт ударной волны; 2 - кривая изменения давления

Основными параметрами ударной волны, определяющими ее поражающее действие, являются: избыточное давление Δp_ф, скоростной напор Δp_ск, время действия ударной волны t_у.в., скорость фронта ударной волны C_ф.

Избыточное давление во фронте воздушной ударной волны Δp_ф - это разница между максимальным давлением воздуха во фронте ударной волны p_ф и атмосферным давление p₀:

Δp_ф = p_ф - p₀

Единицей физической величины избыточного давления в системе СИ является паскаль (Па) (внесистемная единица - кгс/см²; 1 кгс/см² ≈ 100 кПа).

Избыточное давление в данной точке зависит от расстояния до центра взрыва мощности ядерного боеприпаса q измеряемой тротиловым эквивалентом в тоннах, килотоннах или мегатоннах (т, кт, Мт), и вида взрыва.

В таблице ниже приведены значения избыточного давления в зависимости от расстояния до центра взрыва для ядерных боеприпасов различных мощностей при наземном и воздушном взрывах (нажмите на таблицу для увеличения и более удобного ознакомления).

Одновременно с прохождением ударной волны происходит перемещение воздуха с большой скоростью. Причем в фазе сжатия воздух движется от центра взрыва, а в фазе разрежения - к центру.

Скоростной напор Δp_ск - это динамические нагрузки, создаваемые потоками воздуха, движущимися в волне. Как и избыточное давление, скоростной напор измеряется в паскалях (Па). Он зависит от плотности воздуха, скорости воздушных масс и связан с избыточным давлением ударной волны.

Разрушающее (метательное) действие скоростного напора заметно сказывается в местах с избыточным давлением более 50 кПа, где скорость перемещения воздуха более 100 м/с.

Время действия воздушной ударной волны t_у.в. - это время действия избыточного давления. Величина t_у.в. зависит главным образом от мощности взрыва q и измеряется в секундах.

На распространение воздушной ударной волны и ее разрушающее и поражающее действие существенное влияние могут оказать рельеф местности и лесные массивы в районе взрыва, а также метеоусловия.

Рельеф местности может усилить или ослабить действие ударной волны. Так, на передних (обращенных в сторону взрыва) склонах возвышенностей и в лощинах, расположенных вдоль направления движения волны, давление выше, чем на равнинной местности. При крутизне склонов (угол наклона склона к горизонту) 10-15° давление на 15-35% выше, чем на равнинной местности; при крутизне склонов 15-30° давление может увеличиться в 2 раза.

На обратных по отношению к центру взрыва склонах возвышенностей, а также в узких лощинах и оврагах, расположенных под большим углом к направлению распространения волны, возможно уменьшение давления волны и ослабление ее поражающего действия. При крутизне склона 15-30° давление уменьшается в 1,1-1,2 раза, а при крутизне 45-60° - в 1,5-2 раза.

В лесных массивах избыточное давление на 10-15% больше, чем на открытой местности. Вместе с тем в глубине леса (на расстоянии 50-200 м и более от опушки в зависимости от густоты леса) наблюдается значительное снижение скоростного напора.

Метеорологические условия существенно влияют только на параметры слабой воздушной ударной волны, т. е. на волны с избыточным давлением не более 10 кПа.

Так, например, при воздушном взрыве мощностью 100 кт это влияние будет проявляться на расстоянии 12-15 км от эпицентра взрыва. Летом в жаркую погоду характерно ослабление волны по всем направлениям, а зимой - ее усиление, особенно в направлении ветра.

Дождь и туман также могут заметно повлиять на параметры ударной волны, начиная с расстояний, где Δp_ф = 200-300 кПа и менее. Например, там, где избыточное давление ударной волны при нормальных условиях 30 кПа и менее, в условиях среднего дождя давление уменьшается на 15%, и сильного (ливневого) - на 30%. При взрывах в условиях снегопада давление в ударной волне снижается весьма незначительно и его можно не учитывать.

Воздушная ударная волна ядерного взрыва способна наносить человеку различные травмы, в том числе и смертельные. Площадь поражения ударной волной при ядерном взрыве имеет значительно большие размеры, чем при взрыве боеприпасов в обычном снаряжении.

Поражение людей происходит как при непосредственном (прямом) воздействии воздушной ударной волны, так и косвенным путем.

При непосредственном воздействии ударной волны основной причиной появления травм у людей является мгновенное повышение давления воздуха, что воспринимается человеком как резкий удар (обжатие человека). При этом возможны повреждения внутренних органов, разрыв кровеносных сосудов, барабанных перепонок, сотрясение мозга, различные переломы и т.д. Кроме того, скоростной напор воздуха, обусловливающий метательное действие ударной волны, может отбросить человека на значительное расстояние и причинить ему при ударе о землю (или препятствия) различные повреждения.

Метательное действие скоростного напора воздуха заметно сказывается в зоне с избыточным давлением более 50 кПа, где скорость перемещения воздуха более 100 м/с, что в 3 раза превышает скорость ураганного ветра.

Характер и тяжесть поражения людей зависят от значений параметров ударной волны, положения человека в момент взрыва и степени его защищенности. При прочих равных условиях наиболее тяжелые поражения получают люди, находящиеся в момент прихода ударной волны вне укрытий в положении стоя. В этом случае площадь воздействия скоростного напора воздуха будет примерно в 6 раз больше, чем в положении человека лежа.

Кроме непосредственного поражения ударной волной люди и животные могут получить от нее косвенные поражения (различные травмы вплоть до смертельной). Они проявляются в поражении людей летящими обломками зданий и сооружений, камнями, деревьями, битым стеклом и другими предметами, увлекаемыми ею, а также при нахождении людей в разрушающихся зданиях.

При воздействии воздушной ударной волны здания и сооружения могут получать полные, сильные, средние и слабые разрушения.
Полное разрушение характеризуется обрушиванием всех стен и перекрытий. Из обломков образуются завалы. Восстановление зданий невозможно.
Сильное разрушение характеризуется обрушиванием части стен и перекрытий. В многоэтажных домах сохраняются нижние этажи. Использование и восстановление этих зданий невозможно или нецелесообразно.
Среднее разрушение характеризуется разрушением главным образом встроенных элементов (внутренних перегородок, дверей, окон, крыш, печных и вентиляционных труб), появлением трещин в стенах, обрушиванием чердачных перекрытий и отдельных участков верхних этажей. Подвалы и нижние этажи пригодны для временного использования после разборки завалов над входами. Вокруг зданий завалов не образуется. Восстановление зданий возможно (капитальный ремонт).
Слабые разрушения характеризуются поломкой оконных и дверных заполнений, легких перегородок, появлением трещин в стенах верхних этажей. Восстановление возможно силами работников.

Степень разрушения технологического оборудования будет зависеть только от величины ударной волны в прочных зданиях и сооружениях, а в сооружениях с низкими прочностными характеристиками состояние технологического оборудования будет зависеть от воздействия воздушной ударной волны и состояния зданий и сооружений.

Заглубленные сооружения (убежища ГО, ПРУ, подземные коммуникации) разрушаются в меньшей степени, чем наземные сооружения.

Злаковые культуры под действием скоростного напора частично вырываются с корнем, частично засыпаются пыльной бурей и полегают.

Характеристика различных степеней разрушения элементов зданий и сооружений при воздействии воздушной ударной волны приведены в таблице ниже (нажмите на таблицу для увеличения и более удобного ознакомления)

Световое излучение

Световое излучение ядерного взрыва представляет собой электромагнитное излучение в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра.

Источником светового излучения является светящаяся область (огненный шар), состоящая из раскаленных продуктов взрыва и воздуха. Из этой области излучается огромное количество лучистой энергии в чрезвычайно короткий промежуток времени, вследствие чего происходят быстрый нагрев облучаемых предметов, обугливание или воспламенение горючих материалов и ожог биологических тканей.

На долю светового излучения приходится 30-40% всей энергии ядерного или термоядерного взрыва.

Основным параметром, характеризующим поражающее действие светового излучения, является световой импульс U_св. Световой импульс - это количество световой энергии, падающей на 1 м² освещаемой поверхности, перпендикулярной к направлению излучения, за все время свечения области взрыва (огненного шара).

В единицах СИ световой импульс измеряется в Дж/м² . Внесистемная единица - кал/см²: 1 кал/см² ≈ 42 кДж/м². Продолжительность светового импульса t_с.в., с зависит от мощности боеприпаса и определяется по формуле

где:

        q - мощность боеприпаса, кт.

Световой импульс в данной точке прямо пропорционален мощности ядерного взрыва и обратно пропорционален квадрату расстояния до центра взрыва. На световой импульс также влияют вид ядерного взрыва, состояние (прозрачность) атмосферы и другие факторы.

При наземных взрывах световой импульс на поверхности земли при тех же расстояниях примерно на 40% меньше, чем при воздушных взрывах такой же мощности. Объясняется это тем, что в горизонтальном направлении излучает поверхность не всей сферы огненного шара, а лишь полусферы, хотя и большего радиуса.

Если земная поверхность хорошо отражает свет (снежный покров, асфальт, бетон и др.), то суммарный световой импульс (прямой и отраженный) при воздушном взрыве может быть больше прямого в 1,5-2 раза.

В атмосфере лучистая энергия всегда ослабляется из-за рассеивания и поглощения света частицами пыли, дыма, каплями влаги (туман, дождь, снег). Степень прозрачности атмосферы принято оценивать коэффициентом K, характеризующим степень ослабления светового потока. Считается, что в крупных промышленных городах степень прозрачности атмосферы можно охарактеризовать видимостью в 10-20 км; в пригородных районах - 30-40 км; в районах сельской местности 60-80 км.

Световое излучение, падающее на объект, частично поглощается, частично отражается, а если объект пропускает излучение, то частично проходит сквозь него. Стекло, например, пропускает более 90% энергии светового излучения. Поглощенная световая энергия преобразуется в тепловую, вызывает нагрев, воспламенение или обугливание преграды (объекта). Световое излучение поражает людей, воздействует на здания, сооружения, технику и леса, вызывая нагрев, воспламенение, пожары или обугливание преграды.

На открытой местности световое излучение обладает большим радиусом действия по сравнению с ударной волной и проникающей радиацией.

Ниже в таблице приведены величины световых импульсов при различных мощностях ядерных боеприпасов и расстояниях до центра взрыва, при условии что очень ясно и дальность видимости до 100 км.

Световое излучение, воздействуя на людей, вызывает лучевые ожоги открытых и защищенных одеждой участков тела, глаз и временное ослепление. В зависимости от величины светового импульса различают ожоги кожи четырех степеней.

Ожог первой степени характеризуется поверхностными поражениями кожи, внешне проявляющимися в ее покраснении; ожог второй степени - образованием пузырей, наполненных жидкостью; ожог третьей степени вызывает омертвление глубоких слоев кожи; при ожоге четвертой степени обугливаются кожа, подкожная клетчатка или более глубокие ткани.

Тяжесть поражения людей световым излучением зависит не только от степени ожога, но и от его места и площади обожженных участков кожи. Люди выходят из строя, становятся нетрудоспособными при ожогах второй и третьей степени открытых участков тела (лицо, шея, руки) или под одежой при ожогах второй степени на площади не менее 3% поверхности тела (около 500 см² ).

Величины световых импульсов, соответствующие ожогам кожи разной степени, кал/см²

Ожоги глазного дна возможны только при непосредственном взгляде на взрыв или взгляде на отражающую поверхность. Ожоги век и роговицы глаза возникают при тех же величинах импульсов, что и ожоги открытых участков кожи.

Временное ослепление, как обратимое нарушение зрения, наступает при внезапном изменении яркости поля зрения, обычно ночью и в сумерки. Ночью временное ослепление носит массовый характер и может продолжаться от нескольких секунд до нескольких десятков минут.

Поражающее действие светового излучения в лесу значительно снижается, что приводит к уменьшению радиусов поражения людей в 1,5-2 раза по сравнению с открытой местностью. Однако необходимо помнить, что световое излучение при воздействии на некоторые материалы вызывает их воспламенение и приводит к возникновению пожаров. В населенных пунктах они возникают при световых импульсах от 6 до 16 кал/см². При легкой дымке импульс уменьшается в 2 раза, при легком тумане - в 10 раз, при густом - в 20 раз.

Световое излучение в сочетании с ударной волной приводит к многочисленным пожарам и взрывам в результате разрушений в населенных пунктах газовых коммуникаций, повреждений в электросетях и емкостей ГСМ.

Степень поражающего действия светового излучения резко снижается при условии своевременного оповещения людей, использования ими защитных сооружений, естественных укрытий, (особенно лесных массивов и складок рельефа), индивидуальных средств защиты (защитной одежды, очков) и строгого выполнения противопожарных мероприятий.

Проникающая радиация

Проникающей радиацией ядерного взрыва называют поток гамма-излучения и нейтронов, испускаемых из зоны и облака ядерного взрыва.

Источником проникающей радиации является цепная ядерная реакция, протекающая в боеприпасе в момент взрыва, и радиоактивный распад осколков (продуктов) деления в облаке взрыва. Время действия проникающей радиации на наземные объекты составляет 15-25 с и определяется временем подъема облака взрыва на такую высоту (2-3 км), при которой гамма-нейтронное излучение, поглощаясь толщей воздуха, практически не достигает поверхности земли. Гамма и нейтронное излучение, так же как альфа и бета-излучение, различаются по своему характеру, однако общим для них является то, что они могут ионизировать и возбуждать атомы той среды, в которой они распространяются.

Альфа- и бета-излучения также испускаются из зоны и облака ядерного взрыва, но в этом случае из-за своего кратковременного действия не оказывают поражающего действия на окружающую среду и человека.

Альфа-излучение представляет собой поток альфа-частиц распространяющихся с начальной скоростью около 20 000 км/с. Альфа-частицей называется ядро гелия, состоящее из 2-х нейтронов и 2-х протонов. Каждая альфа-частица несет с собой определенную энергию. Из-за относительно малой скорости и значительного заряда альфа-частицы взаимодействуют с веществом наиболее эффективно, так как обладают большой ионизирующей способностью, вследствие чего их проникающая способность незначительна. Лист бумаги полностью задерживает альфа-частицы. Надежной защитой от альфа-частиц при внешнем облучении является одежда человека.

Бета-излучение представляет собой поток бета-частиц. Бета-частицей называется излученный электрон или позитрон. Бета-частицы в зависимости от энергии излучения могут распространяться со скоростью, близкой к скорости света (200-270 тыс. км/с). Их заряд меньше, скорость больше, а масса в 700 раз меньше массы альфа-частиц. Поэтому бета-частицы обладают меньшей ионизирующей, но большей проникающей способностью, чем альфа-частицы. Одежда человека поглощает до 50% бета-частиц. Следует отметить, что бета-частицы почти полностью поглощаются оконными или автомобильными стеклами и металлическими экранами толщиной в несколько мм.

Поскольку альфа- и бета-излучения обладают малой проникающей, но большой ионизирующей способностью, то они более опасны ри попадании внутрь организма или непосредственно на кожу (особенно на слизистые глаз).

Альфа- и бета-излучения, проходя через вещество, в основном взаимодействуют с электронами атомов, передавая им свою энергию, которая расходуется на ионизацию (отрыв электрона от атома) и возбуждение атома (перевод электрона на более удаленную от ядра оболочку). Число ионизированных и возбужденных альфа-частицей атомов на единице пути в среднем в сотни раз больше, чем возбужденных и ионизированных бета-частицей, а пробег альфа-частиц в мышечной ткани в 1000 раз меньше пробега бета-частиц той же энергии.

Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов при ядерных превращениях. По своей природе гамма-излучение подобно рентгеновскому, но обладает значительно большей энергией (меньшей длиной волны), испускается отдельными порциями (квантами) и распространяется со скоростью света.

Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов. Скорость нейтронов может достигать 20 000 км/с.

Гамма-излучение и нейтроны, не имея электрического заряда, обладают большой проникающей способностью в среде, так как слабо взаимодействуют с ней. Пробег гамма-квантов и нейтронов в воздухе может достигать нескольких сот метров.

Поглощаясь в среде, излучения проникающей радиции вызывают в ней ионизацию атомов и молекул, что в свою очередь может привести к поражению людей, радиоэлектронной аппаратуры, различных приборов, сложных систем и т.п. В конечном итоге проникающая радиация при определенных условиях может повлиять на устойчивое функционирование предприятий.

Поражение людей проникающей радиацией зависит от дозы излучения. Фундаментальной дозиметрической величиной является поглощенная доза (D). Поглощенная доза - это средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу массой dm, находящемуся в элементарном объеме:

В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж * кг^-1), и имеет специальное название - грей (Гр).

Если излучения обладают разной способностью ионизировать среду, то оценивать их воздействие необходимо эквивалетной дозой - H_R:

где:

        W - взвешивающий коэффициент для излучения R.

Единицей измерения эквивалентной дозы является Дж * кг^-1, имеющий специальное название зиверт (Зв).

Поражение людей определяется суммарной дозой гамма-излучения и нейтронов. Поэтому

где:

        W_j и W_n - взвешивающие коэффициенты для гамма- и нейтронного излучения соответственно. Взвешивающий коэффициент для гамма-излучения равен единице для фотонов любых энергий, а взвешивающий коэффициент для нейтронов зависит от их энергии и составляет для энергий:

• менее 10 кэВ - 5
• от 10 кэВ до 100 кэВ - 10
• от 100 кэВ до 2 МэВ - 20
• от 2 МэВ до 20 МэВ - 10
• более 20 МэВ - 5.

Однако поражающее действие проникающей радиации определяется в большинстве случаев действием гамма-квантов, так как на одинаковых расстояниях от центра взрыва доза гамма-излучения обычно в несколько раз превышает дозу нейтронов (это утверждение не относится к специальным термоядерным зарядам, получившим название "нейтронные заряды (бомбы)").


При получении определенных доз человеком у него происходит нарушение нормального обмена веществ, изменение характера жизнедеятельности клеток, отдельных органов и систем организма, в результате чего может возникнуть лучевая болезнь различной степени тяжести.

Лучевая болезнь I степени (легкая возникает при суммарной дозе излучения (1-2 Гр). Скрытый период продолжается 3-5 недель, после чего появляются недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, повышение температуры. После выздоровления трудоспособность людей, как правило сохраняется.

Лучевая болезнь II степени (средняя) возникает при суммарной поглощенной дозе излучения (2-4 Гр). В течение первых 2-3 суток наблюдается бурная первичная реакция организма (тошнота и рвота). Затем наступет скрытый период, длящийся 15-20 суток. Признаки заболевания уже выражены более ярко. Выздоровление при активном лечении наступает через 2-3 месяца.

Лучевая болезнь III степени (тяжелая) наступает при поглощенной дозе излучения (4-6 Гр). Первичная реакция резко выражена. Скрытый период составляет 5-10 суток. Болезнь протекает интенсивно и тяжело. В случае благоприятного исхода выздоровление может наступить через 3-6 месяцев.

Лучевая болезнь IV степени (крайне тяжелая), наступающая при поглощенной дозе свыше (6 Гр). Является наиболее опасной и, как правило, приводит к смертельному исходу.

При поглощенной дозе излучения свыше (50 Гр) возникает молниеносная форма лучевой болезни. Первичная реакция при этом возникает в первые минуты после облучения, а скрытый период вообще отсутствует. Пораженные погибают в первые дни после облучения.

Следует иметь в виду, что даже небольшие дозы излучения снижают сопротивляемость организма к инфекциям, приводят к кислородному голоданию тканей, ухудшению процесса свертывания крови.

Ориентировочные радиусы зон поражения для различных экспозиционных доз гамма-излучений в зависимости от мощностей взрывов ядерных боеприпасов в приземном слое приведены в таблице ниже

Проходя через материалы, поток гамма-квантов и нейтронов вызывает в них различные изменения. Так при дозах проникающей радиции в несколько сотых долей грея засвечиваются фотоматериалы, находящиеся в светонепроницаемых упаковках, а при дозах в несколько единиц грея выходит из стоя полупроводниковая радиоэлектронная аппаратура, темнеют стекла оптических приборов.

Проникающая радиация может вызывать обратимые и необратимые изменения в материалах, элементах радиотехнической, электротехнической, оптической и другой аппаратуры.

Необратимые изменения в материалах вызываются нарушениями структуры кристаллической решетки вещества вследствие возникновения дефектов (в неорганических и полупроводниковых материалах), а также в результате прохождения различных физико-химических процессов. Такими процессами являются: радиационный нагрев, происходящий вследствие преобразования поглощенной энергии проникающей радиации в тепловую; окислительные химические реакции, приводящие к окислению контактов и поверхностей электродов; деструкция и "сшивание" молекул в полимерных материалах, приводящие к изменению физико-механических и электрических параметров; газовыделения и образование пылеобразных продуктов, которые могут вызвать вторичные факторы воздействий (взрывы в замкнутых объемах, запыление отдельных деталей приборов и т.д.). В результате радиакционного захвата нейтронов возможно образование примесей радиоактивных веществ. В процессе распада образовавшихся радиоактивных ядер происходит радиационное излучение, которое может воздействовать на электрические параметры элементов и схем, а также затруднять ремонт и эксплуатацию аппаратуры. Наиболее опасны по вторичному излучению изделия, изготовленные из материалов, содержащих бор, марганец, кадмий, индий, серебро и др.

Обратимые изменения как правило являются следствием ионизации материалов и окружающей среды. Они проявляются в увеличении концентрации носителя тока, что приводит к возрастанию утечки тока, снижению сопротивления в изоляционных, полупроводниковых, проводящих материалах и газовых промежутках. Обратимые изменения в материалах, элементах и аппаратуре в целом могут возникать при мощностях экспозиционных доз 10 Гр/с. Проводимость воздушных промежутков диэлектрических материалов начинает существенно увеличиваться при мощностях доз 100 Гр/с и более.

Проникающая радиация, проходя через различные среды (материалы), ослабляется. Степень ослабления зависит от свойств материалов и толщины защитного слоя. Нейтроны ослабляются в основном за счет взаимодействия с ядрами атомов.

На объектах, оснащенных электронной, электронно-технической и оптической аппаратурой, следует предусматривать меры по защите этой аппаратуры от воздействия проникающей радиации. Повышение радиационной стойкости аппаратуры можно достичь путем: применения радиационностойких материалов и элементов; создания схем, малокритичных к изменениям электрических параметров элементов, компенсирующих и отводящих дополнительные токи, выключающих отдельные блоки и элементы на период воздействия ионизирующих излучений; увеличения расстояния между элементами, находящимися под электрической нагрузкой; снижения рабочих напряжений на них; регулирования тепловых, электрических и других нагрузок; применения различного рода заливок, непроводящих ток при облучении; создания на объектах специальных защитных экранов (защитных толщ) для ослабления действия проникающей радиации на аппаратуру.

Доза проникающей радиации зависит от типа ядерного заряда, мощности и вида взрыва, а также от расстояния до центра взрыва. Проникающая радиация является одним из основных поражающих факторов при взрывах нейтронных боеприпасов и боеприпасов деления сверхмалой и малой мощности.

Значение мощности дозы проникающей радиации в зависимости от мощности ядерного взрыва и расстояния до центра взрыва приведены в таблице ниже

Радиоактивное заражение местности

Радиоактивное заражение местности - это заражение поверхности земли, атмосферы, водоемов и различных предметов радиоактивными веществами, выпавшими из облака ядерного взрыва.

Радиоактивное заражение как поражающий фактор при наземном ядерном взрыве отличается масштабностью, продолжительностью воздействия, относительной скрытностью поражающего действия, снижением степени воздействия со временем (спад радиации во времени).

Источниками радиоактивного заражения являются: продукты цепной ядерной реакции деления; не разделившаяся часть ядерного заряда; наведенная радиоактивность в грунте и других материалах под воздействием нейтронов и осколки металла ядерного боеприпаса.

Радиоактивные вещества, распадаясь, излучают в основном бета-частицы и гамма-кванты, превращаясь в устойчивые (нерадиоактивные) вещества. В отличие от проникающей радиации радиоактивное заражение действует в течение продолжительного времени (несколько месяцев, лет, десятков лет и т.д.), представляя опасность для людей и животных.

У различных радиоизотопов (радионуклидов) в единицу времени распадается определенная часть ядер атомов от их общего числа. Для любого радиоактивного изотопа характерна следующая закономерность: половина общего числа ядер атомов распадается всегда за одинаковое время, называемое периодом полураспада (t_1/2). Чем больше t_1/2, тем дольше "живет" изотоп, испуская ионизирующие излучения. Период полураспада для данного изотопа - величина постоянная. Период полураспада для разных изотопов колеблется в широких пределах. Так, для иода-131 t_1/2 = 8,05 сут, для стронция-81 - 51 сут, стронция-90 - 26 лет, кобальта-60 - 5,3 года, плутония-239 - 24 000 лет, урана-235 - 710 млн. лет, тория-232 - 14 млрд. лет, урана-233 - 159 200 лет, углерода-14 - 5730 лет.

Наибольшую опасность для людей представляют вещества, у которых период распада от нескольких суток до нескольких лет.

Масштабы и степень радиоактивного заражения местности зависят от мощности и вида взрыва, метеорологических и геологических условий, рельефа местности, типа грунта, наличия лесных массивов и растительности. Наиболее сильное заражение возникает при наземных и неглубоких подземных взрывах, в результате которых образуется мощное облако из радиоактивных продуктов.

Так, при наземном ядерном взрыве мощностью 1 Мт испаряется и вовлекается в огненный шар около 20 тыс. т грунта. Радиоактивное облако достигает максимальной высоты подъема за 10 мин и перемещается ветром.

Высота подъема облака и радиусы зон радиоактивного заражения в районе эпицентра в зависимости от мощности ядерного взрыва дана в таблице ниже.

Часть радиоактивных веществ выпадает на поверхность земли в районе взрыва, а большая часть выпадает по мере продвижения облака, образуя на поверхности так называемый радиоактивный след (зону радиоактивного заражения), характеризуемый длиной L и шириной b.

Следовательно, на местности, подвергшейся радиоактивному заражению при ядерном взрыве, образуются два участка: район взрыва и след облака (см. рис. ниже). В свою очередь, в районе взрыва различают наветренную и подветренную стороны.

След радиоактивного облака наземного ядерного взрыва с уровнем радиации на 1 ч после взрыва:
1 - направление среднего ветра; 2 - ось следа; 3 - наветренная сторона; 4 - подветренная сторона
А - зона умеренного заражения; Б - зона сильного заражения; В - зона опасного заражения; Г - зона чрезвычайно опасного заражения
L - длина следа; b - ширина следа

Зона умеренного заражения (зона А) - уровень радиации на внешней границе зоны на 1 ч после взрыва 8 Р/ч; доза излучения за время полного распада радиоактивных веществ в границах зоны 40-400 Р. На долю этой зоны приходится 78-89% площади всего радиоактивного следа.
Зона сильного заражения (зона Б) - уровень радиации на внешней границе зоны на 1 ч после взрыва 80 Р/ч; доза излучения за время полного распада 400-1200 Р. Эта зона занимает 10-12% площади радиоактивного следа.
Зона опасного заражения (зона В) - уровень радиации на внешней границе зоны на 1 ч после взрыва 240 Р/ч; доза излучений за время полного распада в зоне 1200-4000 Р. На долю зоны В приходится 8-10% площади радиоактивного следа.
Зона чрезвычайно опасного заражения (зона Г) - уровень радиации на внешней границе зоны на 1 ч после взрыва составляет 800 Р/ч; доза излучений на ее внешней границе за время ее полного распада 40 000 Р, а в середине зоны - 10 000 Р.


Форма следа зависит главным образом от направления и скорости ветра на различных высотах в пределах подъема облака взрыва, а также от рельефа местности. На открытой равнинной местности при неизменном направлении ветра след имеет форму вытянутого эллипса.

Большая часть радиоактивных осадков, которая вызывает радиоактивное заражение местности, выпадает из облака за 10-20 ч после ядерного взрыва. К этому моменту и заканчивается формирование радиоактивного следа облака. Однако на том или ином участке местности, над которым проходит радиоактивное облако, выпадение радиоактивных осадков продолжается от нескольких минут до 2 ч и более.

В районе взрыва и в ближайшей к нему зоне на следе облака радиоактивное заражение местности обусловливается в основном выпадением крупных радиоактивных частиц из пылевого столба. Поэтому формирование следа на небольших расстояниях от места взрыва продолжается всего лишь несколько минут, но по мере удаления облака от центра (эпицентра) взрыва время выпадения радиоактивных частиц на местность увеличивается. Во всех случаях продолжительность выпадения радиоактивных осадков в той или иной точке следа зависит от мощности ядерного взрыва и скорости среднего ветра. Чем больше скорость среднего ветра, тем меньше продолжительность выпадения радиоактивных осадков.

Поскольку направление и скорость ветра с высотой, как правило, существенно изменяются, то для расчетов пользуются средним ветром. Средний ветер - это средний по направлению и скорости ветер во всем слое атмосферы от поверхности земли до максимальной высоты подъема облака взрыва.

Местность считается зараженной (по условиям военного времени) и необходимо применять средства защиты, если уровень радиации, измеренный на высоте 0,7-1 м от поверхности земли составляет 0,5 рад/ч и более.

Степень заражения на следе облака ядерного взрыва неодинакова. Она постепенно уменьшается по мере удаления от центра взрыва к боковым границам от оси следа.

Уровни радиации на следе наземного ядерного взрыва на 1 час после взрыва в Р/ч даны в таблице ниже

Для определения уровня радиации в стороне от оси следа необходимо уровень радиации на оси следа умножить на коэффициент К (приведенный в таблице ниже), соответствующий заданным расстоянию от центра взрыва и удалению от оси следа.

По степени опасности для людей и животных на следе облака выделяют несколько зон радиоактивного заражения. В качестве характеристик зон приняты уровни радиации и поглощенные дозы излучения, которые может получить человек за время полного распада радиоактивных веществ. Связь между дозой излучения за время полного распада D_∞ и уровнем радиации P_t на время заряжения t выражается соотношением

Обычно уровни радиации на границах зон заражения приводят к одному времени - на один час после взрыва.

Характерной особенностью радиоактивного заражения является спад уровня радиации со временем вследствие распада радиоактивных веществ. Спад уровня радиации во времени описывает зависимость

где:

        P_t - уровень радиации в рассматриваемый момент времени t, отсчитываемый с момента ядерного взрыва, ч;
        P₀ - уровень радиации в момент времени t₀ после взрыва, Р/ч.
        K_t = (t/t₀)^-1/2 - коэффициент для пересчета уровней радиации на различное время после взрыва. Этот коэффициент приведен в таблице ниже

Из закона спада вытекает следующее правило определения уровня радиации: при семикратном увеличении времени после взрыва уровень радиации уменьшается в 10 раз. Так, если уровень радиации через 1 ч после взрыва принять за 100%, то через 7 ч он составит 10%, через 72 ч (49 ч, или около 2 сут) - 1% и т.д.

На графике ниже показано изменение уровня радиации во времени

Изменение уровня радиации во времени в точке на местности, зараженной радиоактивными веществами (заштрихованная площадь - доза излучения)

Знание закона спада позволяет определить уровень радиации на любое время после взрыва или привести его к одному времени, используя коэффициенты пересчета на различное время, приведенные в таблице выше для перерасчёта K_t = (t/t₀)^-1/2 . Например, если известен уровень радиации через 10 ч после взрыва (P₁₀ = 0,5 Р/ч), то уровень радиации на 1 ч после взрыва составит P₀ = P₁₀/K₁₀ = 0,5/0,063 = 8,0 Р/ч.

Значения коэффициентов ослабления доз радиации К_{осл(защ)}зданиями, сооружениями, транспортными средствами приведены в таблице ниже (нажмите на таблицу для увеличения и более удобного ознакомления)

Электромагнитный импульс (ЭМИ)

Ядерный взрыв сопровождается электромагнитным излучением в виде мощного короткого импульса, поражающего главным образом, электрическую и электронную аппаратуру. На людей ЭМИ не действует.

По природе ЭМИ с некоторыми допущениями можно сравнить с электромагнитным полем близкой молнии, создающим помехи для радиоприемников. Длина волн колеблется от 1 до 1000 м и более. Возникает ЭМИ в основном в результате взаимодействия гамма-излучения, образующегося во время взрыва, с атомами окружающей среды.

При взаимодействии гамма-квантов с атомами среды последним сообщается импульс энергии, небольшая доля которой тратится на ионизацию атомов, а основная - на сообщение поступательного движения электронам и ионам, образовавшимся в результате ионизации. Ввиду того, что электрону сообщается значительно больше энергии, чем иону, а также из-за большой разницы в массе электроны обладают более высокой скоростью по сравнению с ионами. Можно считать, что ионы практически остаются на месте, а электроны удаляются от них со скоростями, близкими к скорости света в радиальном направлении от центра взрыва. Таким образом, в пространстве на некоторое время происходит разделение положительных и отрицательных зарядов.

Вследствие того, что плотность воздуха в атмосфере уменьшается с высотой, в области, окружающей место взрыва, получается асимметрия в распределении электрического заряда (потока электронов). Асимметрия потока электронов может возникнуть также из-за несимметричности самого потока гамма-квантов ввиду различной толщины оболочки бомбы, а также наличия магнитного поля Земли и других факторов. Несимметричность электрического заряда (потока электронов) в месте взрыва в воздухе вызывает импульс тока. Он излучает электромагнитную энергию так же, как и прохождение его в излучающей антенне.

Район, где гамма-излучение взаимодействует с атмосферой, называется районом источника ЭМИ. Плотная атмосфера вблизи земной поверхности ограничивает область распространения гамма-квантов (средняя длина свободного пробега составляет сотни метров). Поэтому при наземном взрыве район источника занимает площадь всего в несколько квадратных километров и примерно совпадает с районом, где воздействуют другие поражающие факторы ядерного взрыва.

При высотном ядерном взрыве гамма-кванты могут пройти сотни километров до взаимодействия с молекулами воздуха и вследствие его разреженности проникнуть глубоко в атмосферу. Поэтому размеры района источника ЭМИ получаются большими. Так, при высотном взрыве боеприпаса мощностью 0,5-2 млн. т может образоваться район источника ЭМИ диаметром до 1600-3000 км и толщиной около 20 км, нижняя граница которого пройдет на высоте 18-20 км.

Основные варианты ЭМИ-обстановки
1 - ЭМИ-обстановка района источника и образования полей излучения наземного и воздушного взрывов; 2 - подземная ЭМИ-обстановка на некотором расстоянии от взрыва вблизи поверхности; 3 - ЭМИ-обстановка высотного взрыва

Большие размеры района источника при высотном взрыве порождают интенсивный ЭМИ, направленный вниз, над значительной частью земной поверхности. Поэтому очень большой район может оказаться в условиях сильного воздействия ЭМИ, где другие поражающие факторы ядерного взрыва практически не действуют.

Таким образом, при высотных ядерных взрывах объекты, находящиеся и за пределами очага ядерного поражения, могут подвергнуться сильному воздействию ЭМИ.

Основными параметрами ЭМИ, определяющими поражающее действие, являются характер изменения напряженности электрического и магнитного полей во времени - форма импульса и максимальная напряженность поля - амплитуда импульса.

ЭМИ наземного ядерного взрыва на расстоянии до нескольких километров от центра взрыва представляет собой одиночный сигнал с крутым передним фронтом и длительностью в несколько десятков миллисекунд

Изменение напряженности поля электромагнитного импульса:
а - начальная фаза; б - основная фаза; в - длительность первого квазиполупериода

Энергия ЭМИ распространена в широком диапазоне частот от десятков герц до нескольких мегагерц. Однако высокочастотная часть спектра содержит незначительную долю энергии импульса; основная же часть его энергии приходится на частоты до 30 кГц.

Амплитуда ЭМИ в указанной зоне может достигать очень больших значений - в воздухе тысяч вольт на метр при взрыве боеприпасов малой мощности и десятков тысяч вольт на метр при взрывах боеприпасов большой мощности. В грунте амплитуда ЭМИ может доходить соответственно до сотен и тысяч вольт на метр.

Поскольку амплитуда ЭМИ быстро уменьшается с увеличением расстояния, ЭМИ наземного ядерного взрыва поражает только на расстоянии нескольких километров от центра взрыва; на больших расстояниях оно оказывает только кратковременное отрицательное воздействие на работу радиотехнической аппаратуры.

Для низкого воздушного взрыва параметры ЭМИ в основном остаются такими же, как и для наземного взрыва, но с увеличением высоты взрыва амплитуда импульса у поверхности земли уменьшается.

При низком воздушном взрыве мощностью 1 млн.т ЭМИ с поражающими величинами напряженности полей распространяются на площади с радиусом до 32 км, 10 млн. т - до 115 км.

Амплитуда ЭМИ подземного и подводного взрывов значительно меньше амплитуды ЭМИ при взрывах в атмосфере, поэтому поражающее действие его при подземном и подводном взрывах практически не проявляется.

Поражающее действие ЭМИ обусловлено возникновением напряжений и токов в проводниках, расположенных в воздухе, земле, на оборудовании других объектов.

Поскольку амплитуда ЭМИ быстро уменьшается с увеличением расстояния, его поражающее действие - несколько километров от центра (эпицентра) взрыва крупного калибра. Так, при наземном взрыве мощностью 1 Мт вертикальная составляющая электрического поля ЭМИ на расстоянии 4 км - 3 кВ/м, на расстоянии 3 км - 6 кВ/м, и 2 км - 13 кВ/м.

ЭМИ непосредственного действия на человека не оказывает. Приемники энергии ЭМИ - проводящие электрический ток тела: все воздушные и подземные линии связи, линии управления, сигнализации (так как они имеют электрическую прочность, не превышающую 2-4 кВ напряжения постоянного тока), электропередачи, металлические мачты и опоры, воздушные и подземные антенные устройства, наземные и подземные турбопроводы, металлические крыши и другие конструкции, изготовленные из металла. В момент взрыва в них на доли секунды возникает импульс электрического тока и появляется разность потенциала относительно земли. Под действием этих напряжений может происходить: пробой изоляции кабелей, повреждение входных элементов аппаратуры, подключенной к антеннам, воздушным и подземным линиям (пробой трансформаторов связи, выход из строя разрядников, предохранителей, порча полупроводниковых приборов и т.д., а также выгорание плавких вставок, включенных в линии для защиты аппаратуры. Высокие электрические потенциалы относительно земли, возникающие на экранах, жилах кабелей, антенно-фидерных линиях и проводных линиях связи могут представлять опасность для лиц, обслуживающих аппаратуру.

Наибольшую опасность ЭМИ представляет для аппаратуры, не оборудованной специальной защитой, даже если она находится в особо прочных сооружениях, способных выдерживать большие механические нагрузки от действия ударной волны ядерного взрыва. ЭМИ для такой аппаратуры является главным поражающим фактором.

Линии электропередач и их оборудование, рассчитанные на напряжение в десятки, сотни кВт, являются устойчивыми к воздействию электромагнитного импульса.

Необходимо также учитывать одновременность воздействия импульса мгновенного гамма-излучения и ЭМИ: под действием первого - увеличивается проводимость материалов, а под действием второго - наводятся дополнительные электрические токи. Кроме того, следует учитывать их одновременное воздействие на все системы, находящиеся в районе взрыва.

На кабельных и воздушных линиях, попавших в зону мощных импульсов электромагнитного излучения, возникают (наводятся) высокие электрические напряжения. Наведенное напряжение может вызывать повреждения входных цепей аппаратуры на довольно удаленных участках этих линий.

В зависимости от характера воздействия ЭМИ на линии связи и подключенную к ним аппаратуру рекомендуются следующие способы защиты: применение двухпроводных симметричных линий связи, хорошо изолированных между собой и от земли; исключение применения однопроводных наружных линий связи; экранирование подземных кабелей медной, алюминиевой, свинцовой облочкой; электромагнитное экранирование блоков и узлов аппаратуры; использование различного рода защитных входных устройств и грозозащитных средств.

Вторичные поражающие факторы ядерного взрыва

При ядерных взрывах в городах или вблизи объектов могут возникнуть вторичные поражающие факторы, к которым относятся: взрывы (при разрушении емкостей, коммуникаций и агрегатов с природным газом), пожары (из-за повреждения отопительных печей, электропроводки, емкостей и трубопроводов с легковоспламеняющимися жидкостями), затопления местности (при разрушении плотин электростанций или искусственных водоемов), заражения атмосферы, местности и водоемов (при разрушении емкостей и технологических коммуникаций со ядовитыми веществами, а также атомных электростанций), обрушения поврежденных конструкций зданий (от действия воздушной ударной волны или сейсмовзрывных волн о грунт) и т.п..

В некоторых случаях, например при разрушении крупных складов горючего и легковоспламеняющихся жидкостей, предприятий нефтеперерабатывающей и химической промышленности, плотин гидроэлектростанций и водохранилищ, поражения от вторичных факторов по своим масштабам могут превзойти поражения от непосредственного воздействия ударной волны и светового излучения ядерного взрыва.

Потенциальными особо опасными источниками вторичных поражающих факторов являются предприятия высокой пожаро- и взрывоопасности. Разрушения и повреждения зданий, сооружений, технологических установок, емкостей и трубопроводов могут привести к истечению газообразных или сжиженных углеводородных продуктов (например, метана, пропана, бутана, этилена, пропилена, бутилена и др.). Они образуют с воздухом взрыво- или пожароопасные смеси. Поэтому вблизи разрушенных емкостей или трубопроводов можно находиться только в изолирующих противогазах.

Особую опасность представляет разрушение АЭС, что может привести к радиоактивному заражению самой станции и прилегающей территории на десятки и даже сотни километров.

В результате обрушения поврежденных конструкций происходит так называемое косвенное воздействие ударной волны, вызывающее поражение людей и разрушение технологического оборудования. В Хиросиме и Нагасаки больше всего жертв было среди людей, оказавшихся в помещениях.

Следовательно, объект, оказавшийся в очаге ядерного поражения, сам может явиться источником поражающего действия или оказаться в зоне парализующего действия вторичных факторов при разрушении других объектов экономики.

Вторичные факторы поражения могут быть внутренними, когда их источником являются разрушающиеся элементы самого объекта экономики, и внешними, когда объект попадает в зону действия вторичных факторов, возникающих при разрушении других объектов экономики.

Люди, непосредственно подвергшиеся воздействию поражающих факторов ядерного взрыва, кроме физических повреждений, которые зачастую являются фатальными для человека, испытывают мощное психологическое воздействие от вида картины взрыва и разрушений.

Влияние горной местности на поражающее действие ядерного оружия и защиту от него

Поражающее действие ядерного оружия и защита от него в горной местности имеют некоторые особенности по сравнению с действием ядерного оружия на равнинной местности.

Резкая пересеченность горной местности уменьшает воздействие светового излучения, проникающей радиации и радиус поражения ударной волной при ядерном взрыве. В то же время эффективность действия ядерного взрыва, особенно в узких долинах, проходах и теснинах, а также на крутых скатах гор, может повышаться вследствие многократного отражения ударной волны, что приводит к значительному местному увеличению поражаемости.

В горной местности ядерный взрыв может вызвать обвалы, осыпи, камнепады, снежные лавины, что увеличит степень разрушения.

Радиоактивное заражение местности в горах неравномерно. Воздушные течения в горной местности обычно идут вдоль длинных долин, оврагов и ущелий, поэтому и радиоактивное заражение здесь будет плотнее, нежели на возвышенных участках.

В густом лиственном лесу в горах уменьшается поражающее действие ударной волны, кроме того, лес предохраняет и от поражения световым излучением. Вследствие оседания радиоактивных веществ на кронах деревьев степень радиоактивного заражения местности в лесных массивах гор уменьшается. В то же время при наличии в лесу сухого подстила, валежника, сухих пней световое излучение может вызвать многочисленные пожары. Обычно очаги пожаров возникают на опушках леса, вырубках и полянах.

В горах естественными укрытиями от действия ядерного взрыва могут быть глубокие выемки, узкие и глубокие овраги, а также простейшие искусственные укрытия, которые снижают потери в личном составе, вооружении и технике.

Очаг ядерного поражения (ОЯП)

При ядерном взрыве на местности образуется очаг ядерного поражения (ОЯП). ОЯП - территория, в пределах которой в результате ядерного взрыва произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных и растений, разрушения и повреждения зданий и сооружений, пожары, радиоактивное заражение. Граница очага ядерного поражения проходит через точки на местности, где избыточное давление во фронте воздушной ударной волны составляет 10 кПа.

В зависимости от характера разрушений, объема аварийно-спасательных и других неотложных работ (АСиДНР) очаг ядерного поражения делится на зоны.

Для оценки характера разрушений, объема и условий проведения АСиДНР в очаге ядерного поражения принято выделять четыре зоны (полных, сильных, средних и слабых разрушений), как показано на рисунке ниже

Зоны разрушений и радиоактивного заражения в очаге поражения при ядерном взрыве:
I - зона слабых разрушений; II - зона средних разрушений; III - зона сильных разрушений; IV - зона полных разрушений;
1 - зоны радиоактивного заражения (А - умеренного, Б - сильного, В - опасного, Г - чрезвычайно опасного); 2 - направление среднего ветра; R - радиус очага ядерного поражения

Зона полных разрушений характеризуется избыточным давлением во фронте воздушной ударной волны 50 кПа и выше. В этой зоне полностью разрушаются жилые и промышленные здания и сооружения, а также противорадиационные укрытия и часть убежищ гражданской обороны, находящихся в районе эпицентра взрыва. Образуются сплошные завалы в населенных пунктах. Разрушаются или повреждаются подземные коммунально-энергетические сети. Воспламенившиеся от светового излучения горящие конструкции тушатся проходящей воздушной ударной волной, разбрасываются и засыпаются обломками разрушившихся зданий, вызывая сильное задымление. Лес полностью уничтожается. Радиус зоны полных разрушений

где:

        R_п.р. измеряется в километрах

        q - в килотоннах (здесь и далее первое число перед радикалом - для воздушного взрыва, а второе - для наземного).

Площадь зоны составляет 15% от всей площади ОЯП.

Зона сильных разрушений характеризуется избыточным давлением во фронте воздушной ударной волны от 50 до 30 кПа. В этой зоне сильно разрушаются промышленные здания и полностью - жилые здания. Убежища, ПРУ и коммунально-энергетические сети, как правило, сохраняются. В результате разрушения зданий образуются местные и сплошные завалы в населенных пунктах. От светового излучения возникают сплошные пожары. Радиус зоны сильных разрушений

Площадь зоны составляет 10% от всей площади ОЯП. Безвозвратные потери среди незащищенных людей составляют 90%.

Зона средних разрушений образуется при избыточном давлении во фронте воздушной взрывной волны от 30 до 20 кПа. В пределах этой зоны здания и сооружения получают средние разрушения, деревянные постройки полностью разрушаются, образуются отдельные завалы в населенных пунктах, лесах и сплошные пожары. Безвозвратные потери среди незащищенных людей до 20%. Сохраняются коммуникально-энергетические сети, убежища и большинство ПРУ.

Площадь зоны средних разрушений составляет 15% от всей площади ОЯП.


Зона слабых разрушений характеризуется избыточным давлением во фронте воздушной ударной волны от 20 до 10 кПа. В этой зоне здания и сооружения получают слабые разрушения. Образуются отдельные пожары. Радиус зоны слабых разрушений

Площадь этой зоны составляет 60% от всей площади ОЯП.


За пределами зоны слабых разрушений само избыточное давление не представляет угрозы для человека, но возможны косвенные поражения людей при избыточном давлении 0,03 кгс/см² (3 кПа), а ранения глаз осколками стекла - даже при 0,01 кгс/см² (1 кПа). В зданиях могут быть выбиты стекла, повреждены двери, кровля и т.д.

Радиусы зон очага ядерного поражения зависят от мощности взрыва q, вида взрыва, характера застройки, рельефа местности и других факторов. Площадь ОЯП для равнинной местности приблизительно можно принять за площадь круга и вычислить по формуле

S=πR²

где:

        R - расстояние (радиус) от центра взрыва до внешней границы очага ядерного поражения - до точки с избыточным давлением 10 кПа (значение R находим в приложении 1 для заданной мощности боеприпаса и вида взрыва).


Очаг ядерного поражения характеризуется сложной пожарной обстановкой. В ОЯП выделяются три основные зоны пожаров: зона отдельных пожаров, зона сплошных пожаров и зона пожаров в завалах

Характеристика зон пожаров в очаге ядерного поражения:
I - зона отдельных пожаров; II - зона сплошных пожаров; III - зона пожаров в завалах;
1 - границы зон разрушений; 2 - границы зон пожаров (нижние значения световых импульсов соответствуют мощности ядерных боеприпасов до 100 кт, верхние - 1000 кт и более)

Зона отдельных пожаров охватывает район, в котором пожары возникают в отдельных зданиях и сооружениях. Пожары по району рассредоточены. Зона отдельных пожаров характеризуется такими световыми импульсами: на внешней границе 100-200 кДж/м² , на внутренней - 400-600 кДж/м² в зависимости от мощности ядерного взрыва (здесь и далее нижние границы соответствуют мощности до 100 кт, верхние - 1000 кт и более). Для воздушных взрывов зона занимает часть территории зоны слабых разрушений и распространяется за пределы очага ядерного поражения. В этой зоне имеется возможность быстрой организации тушения загораний и пожаров в первые 20 минут после ядерного взрыва.

При воздушном взрыве избыточное давление во фронте воздушной ударной волны Δp_ф = 7,5 кПа, а радиус зоны, при наземном взрыве Δp_ф = 9,0 кПа и.

Зона сплошных пожаров - территория, где под воздействием светового импульса возникают пожары более чем в 50% зданий и сооружений и в течение 1-2 ч огонь распространяется на подавляющее большинство зданий, расположенных в данном районе, и образуется сплошной пожар, при котором огнем охвачено более 90% зданий. Возможен огненный шторм. Зона сплошных пожаров характеризуется световыми импульсами 400-600 кДж/м² и более. Она охватывает большую часть территории зоны сильных разрушений, всю зону средних и часть зоны слабых разрушений очага ядерного поражения. Избыточное давление во фронте воздушной ударной волны Δp_ф = 15 кПа,при воздушном и Δp_ф = 25 кПа ипри наземном взрыве.

В зоне сплошного пожара невозможен проход или нахождение формирований гражданской обороны без проведения специальных противопожарных мероприятий по локализации или тушению пожара. Образование и превращение отдельных пожаров в сплошные существенно зависит от строительных материалов, из которых изготовлены конструкции зданий и сооружений, степени огнестойкости зданий и сооружений, плотности застройки и от категории пожарной опасности производства.

Варианты детонации ядерных боеприпасов

Существуют две основные схемы детонации: пушечная, иначе называемая баллистической, и имплозивная. Практически во всех современных ядерных боеприпасах используются оба принципа в их комбинации.

Пушечная схема детонации ядерных боеприпасов

Суть пушечной схемы заключается в выстреливании зарядом пороха одного блока делящегося материала докритической массы ("пуля") в другой — неподвижный ("мишень"). Блоки рассчитаны так, что при соединении с некоторой расчётной скоростью их общая масса становится надкритической, массивная оболочка заряда обеспечивает выделение значительной энергии (десятки килотонн в тротиловом эквиваленте) раньше, чем блоки испарятся. Конструкция заряда также обеспечивала предотвращение испарения "снаряда и мишени" до момента развития необходимой скорости, также в ней были приняты меры по снижению этой скорости с 800 м/с до 200—300 м/с, что позволило значительно облегчить конструкцию. Также были приняты специальные меры по предотвращению разрушения "снаряда" в момент "выстрела", т.к. перегрузки при его разгоне были значительными.

Данный способ детонации возможен только в урановых боеприпасах, так как плутоний имеет на два порядка более высокий нейтронный фон, что резко повышает вероятность преждевременного развития цепной реакции до соединения блоков. Это приводит к неполному выходу энергии. Для реализации пушечной схемы в плутониевых боеприпасах требуется увеличение скорости соединения частей заряда до технически недостижимого уровня. Кроме того, уран лучше чем плутоний выдерживает механические перегрузки. Поэтому плутониевые бомбы используют имплозивную схему подрыва, которая технически значительно более сложная и требует большого объёма инженерных расчётов.

Пушечная схема использовалась в некоторых моделях ядерного оружия первого поколения. Классическим примером пушечной схемы является бомба "Малыш" ("Little Boy"), сброшенная на Хиросиму 6 августа 1945 г.

Имплозивная схема детонации ядерных зарядов

Принцип действия имплозивной
схемы подрыва ядерного заряда

Имплозивная схема детонации использует обжатие делящегося материала сфокусированной ударной волной, создаваемой взрывом химической взрывчатки. Для фокусировки ударной волны используются так называемые взрывные линзы. Подрыв производится одновременно во многих точках с высокой точностью. Это достигается при помощи детонационной разводки: от одного взрывателя по поверхности сферы расходится сеть канавок, заполненных взрывчатым веществом. Форма сети и её разветвление подбирается таким образом, чтобы в конечных точках взрывная волна через отверстия в сфере достигала центров взрывных линз одновременно (на первых зарядах каждая линза подрывалась собственным детонатором, для чего управляющее устройство должно было подать на все синхронный импульс). Формирование сходящейся ударной волны обеспечивалось использованием взрывных линз из "быстрой" и "медленной" взрывчатых веществ — ТАТВ (триаминотринитробензол) и боратола (смесь тринитротолуола с нитратом бария), и некоторыми добавками. Создание подобной системы расположения взрывчатки и подрыва являлось в своё время одной из наиболее сложных и трудоёмких задач. Для её решения потребовалась выполнить гигантский объём сложных вычислений по гидро- и газодинамике.

По этой схеме была выполнена вторая из применённых атомная авиабомба "Толстяк" ("Fat Man"), которая была сброшена на Нагасаки 9 августа 1945 года.

Ядерная зима

Ядерная зима - гипотетическое глобальное состояние климата Земли в результате широкомасштабной ядерной войны. Предполагается, что в результате выноса в стратосферу некоторого количества дыма и сажи, вызванного обширными пожарами при взрыве нескольких сотен ядерных боезарядов, температура на планете повсеместно снизится до арктической в результате существенного возрастания отражения солнечных лучей от верхних слоёв атмосферы.

Возможность возникновения ядерной зимы впервые была предсказана Г. С. Голицыным в СССР и Карлом Саганом в США. Позже эту гипотезу подтвердили модельными расчётами Вычислительного центра АН СССР. Эта работа была проведена академиком Н. Н. Моисеевым и профессорами В. В. Александровым и Г. Л. Стенчиковым при помощи биосферной модели "Гея".
Были рассмотрены две основные возможности: суммарная мощность ядерных взрывов 10 000 и 100 000 мегатонн. При мощности ядерных взрывов в 100 000 мегатонн солнечный поток у поверхности Земли сократится в 400 раз и время самоочищения атмосферы составит приблизительно 3-4 месяца. При мощности ядерных взрывов в 10 000 мегатонн солнечный поток у поверхности Земли сократится в 20 раз, а характерное время самоочищения атмосферы порядка месяца. При этом кардинальным образом изменяется весь климатический механизм Земли, что проявляется в исключительно сильном охлаждении атмосферы над материками (за первые 10 дней средняя температура должна снизиться на 15 градусов). В отдельных районах Земли похолодание может достичь 30-50 градусов. Несмотря на это, расчеты группы Сагана показали, что климатическая система должна вернуться в нормальное состояние примерно через год после начала ядерного конфликта.
Эти работы получили широкий общественный резонанс в неспециализированной печати разных стран.

Концепция "ядерной зимы" основана на долгосрочных моделях изменения климата. В то же время, подробное численное и лабораторное моделирование начальной стадии развития крупномасштабных пожаров показало, что эффект загрязнения атмосферы имеет как местные, так и глобальные последствия. На основании полученных результатов сделан вывод о невозможности именно ядерной зимы (Музафаров, Утюжников, 1995, работы под руководством А. Т. Онуфриева в МФТИ). Противники концепции "ядерной зимы" ссылались на то обстоятельство, что в ходе "ядерной гонки" в 1945—1998 годах в мире было произведено около 2000 ядерных взрывов различной мощности в атмосфере и под землей. В совокупности, по их мнению, это равно эффекту затяжного полномасштабного ядерного конфликта. В этом смысле "ядерная война" уже состоялась, не приведя к глобальной экологической катастрофе.

Теоретические варианты ядерной зимы

1. Падение температуры на один градус на один год, не оказывающее значительного влияния на человеческую популяцию.
2. Ядерная осень — снижение температуры на 2-4 °C в течение нескольких лет; имеют место неурожаи, ураганы. Про ядерную осень см. ниже.
3. Год без лета — интенсивные, но относительно короткие холода в течение года, гибель значительной части урожая, голод и эпидемии следующей зимой, исторический пример — следующий, 1816 год, после извержения вулкана Тамбора..
4. Десятилетняя ядерная зима — падение температуры на всей Земле в течение 10 лет примерно на 15-20 °C. Этот сценарий подразумевается многими моделями ядерной зимы. Выпадение снега на большей части Земли, за исключением некоторых экваториальных приморских территорий. Массовая гибель людей от голода, холода, а также от того, что снег будет накапливаться и образовывать многометровые толщи, разрушающие строения и перекрывающие дороги.
   Вероятна гибель большей части населения Земли, однако 10-50 % (по разным оценкам) людей выживут и сохранят большинство технологий.
   В среднем, такой сценарий отбросит цивилизацию в развитии примерно на 20, максимум 50 лет. Риски: продолжение войны за тёплые места, неудачные попытки согреть Землю с помощью новых ядерных взрывов и искусственных извержений вулканов, переход в неуправляемый нагрев ядерного лета.
   Однако даже если допустить этот сценарий, окажется, что одного только мирового запаса рогатого скота (который замёрзнет на своих фермах и будет храниться в таких естественных "холодильниках") хватит на всё время прокорма всего выжившего человечества, а Финляндия и Норвегия, например, имеют стратегические запасы зерна для быстрого восстановления сельского хозяйства.
5. Новый ледниковый период. Является крайне маловероятным сценарием продолжения предыдущего, в ситуации, когда отражающая способность Земли возрастает за счёт снега, и начнут нарастать новые ледяные шапки от полюсов и вниз, к экватору. Однако часть суши у экватора остаётся пригодной для жизни и сельского хозяйства. В результате цивилизации придётся радикально измениться. Трудно представить огромные переселения народов без войн. Много видов живых существ вымрет, но большая часть разнообразия биосферы уцелеет. Люди уже пережили несколько ледниковых периодов, которые могли начаться весьма резко в результате извержений супервулканов и падений астероидов (извержение вулкана Тоба). При таком развитии событий, возврат к исходному состоянию может занять около ста лет.
6. Необратимое глобальное похолодание. Оно может быть следующей фазой ледникового периода, при наихудшем, но практически невероятном развитии событий. На всей Земле на геологически длительное время установится температурный режим, как в Антарктиде, океаны замёрзнут, суша покроется толстым слоем льда. Только высокотехнологичная цивилизация, способная строить огромные сооружения подо льдом, может пережить такое бедствие, но такая цивилизация могла бы, вероятно, найти способ обратить вспять этот процесс. Жизнь может уцелеть только в океанах.

Ядерная осень

Ядерная осень — гипотетическое состояние климата одного из регионов Земли в результате ограниченной ядерной войны.

Для моделирования ситуаций ядерной осени, как правило, используется модель конфликта, где суммарная мощность взрывов составляет от 5 до 40 мегатонн (обычно это эквивалентно использованию 300—400 тактических ядерных боезарядов и/или нейтронного оружия). Предположительно подобный конфликт может привести к негативным экологическим последствиям для региона — выпадению кислотных осадков, заражению почв и локальным эпидемиям лучевой болезни, гибели нескольких урожаев. Возможно общее понижение температуры на 1-2°С. Вероятно, в регионе произойдет массовая гибель широколиственных лесов. Хвойные леса, возможно, сумеют уцелеть и в перспективе несколько расширят свой ареал. В долгосрочной перспективе в регионе, пережившем эффект "ядерной осени", возможно увеличение зимнего периода: начало зимы в середине октября, окончание — в середине апреля.

Моделирование эффекта "ядерной осени" использовалось экспертами в начале 1980-х годов при анализе возможного ядерного конфликта в Европе на базе евроракет. В 2000-е годы подобный эффект моделируется для гипотетических ограниченных ядерных конфликтов в Индостане и на Корейском полуострове. Эффект "ядерной осени" может возникнуть и в результате поражения ядерных объектов одного из государств (гипотетическая операция США против Ирана и КНДР).

Мирные ядерные взрывы

Мирные ядерные взрывы - это испытания и промышленные ядерные взрывы, целью которых являлись или декларировались работы невоенного назначения: разработка месторождений, борьба с авариями при разработке месторождений, строительство каналов и т.д..

С помощью ядерного взрыва наружного действия можно направленно перемещать огромные массы горных пород (для вскрытия месторождений полезных ископаемых, строительства каналов, набросных плотин, водоёмов, искусственных гаваней и т. п.).при проведении таких взрывов используются ядерные устройства и методы их детонации, которые гарантируют отсутствие радиоактивного загрязнения атмосферы и полную безопасность окружающей биосферы.

Камуфлетные (подземные) ядерные взрывы производятся при заглублении заряда до нескольких км. При таком взрыве радиус разрушающего действия не достигает поверхности земли.Эти взрывы используются для интенсификации разработки истощённых нефтяных и газовых месторождений, создания (в пластичных породах) ёмкости-хранилища (для природного газа, нефтепродуктов, захоронения отходов и т. п.), для дробления крепкие рудные тел (для их извлечения), для ликвидации аварий на газовых и нефтяных скважинах.


В период с 1965-го по 1988 год на территории СССР в рамках реализации государственной программы "Ядерные взрывы для народного хозяйства" было произведено 124 мирных ядерных взрыва Из них 117 — за пределами границ испытательных полигонов ядерного оружия. Все ядерные взрывы были подземными. Из них три ("Глобус-1" в Ивановской области, "Кратон-3" и "Кристалл" в Якутии) сопровождались авариями, при которых произошла утечка продуктов радиоактивного распада.

В то же время академик Яблоков приводит другие цифры. В 169 "мирных" ядерных взрывах было подорвано 186 ядерных устройств. При этом официально по данным ВНИПИпромтехнология Минатома загрязнение территории произошло в 4-х случаях (объекты "Кратон-3", "Кристалл", "Тайга" и "Глобус-1"). По данным ЦНИИатоминформ Минатома к 1994 году (то есть спустя 20—30 лет после проведения МЯВ) в 24 случаях из 115 остались "локальные надфоновые загрязнения вокруг скважин".

Мирные атомные взрывы были прекращены в связи с международным договором о запрете испытаний ядерного оружия: поскольку международные средства контроля не способны отличить мирный атомный взрыв от совершенствования ядерных вооружений.

Ядерный клуб

Ядерный клуб — политологическое клише, условное неофициальное обозначение группы так называемых ядерных держав — государств, осуществивших разработку, производство и испытания ядерного оружия.

В ядерный клуб входят США (c 1945), Россия (изначально Советский Союз: с 1949), Великобритания (1952), Франция (1960), КНР (1964), Индия (1974), Пакистан (1998) и КНДР (2006). Также имеющим ядерное оружие считается Израиль.

"Старые" ядерные державы США, Россия, Великобритания, Франция и Китай являются так называемой ядерной пятёркой — то есть государствами, которые считаются "легитимными" ядерными державами согласно Договору о нераспространении ядерного оружия. Остальные страны, обладающие ядерным оружием, называются "молодыми" ядерными державами.
В Договоре о нераспространении ядерного оружия 1968 года — в пункте 3 статьи IX этого документа указано: "Для целей настоящего Договора государством, обладающим ядерным оружием, является государство, которое произвело и взорвало ядерное оружие или другое ядерное взрывное устройство до 1 января 1967 года". В связи с этим ООН и указанные пять "старых" ядерных держав считают появление последних четырёх "молодых" (и всех возможных будущих) членов Ядерного клуба международно незаконным.

Кроме того, на территории нескольких государств, которые являются членами НАТО (Германия, Италия, Турция, Бельгия, Нидерланды, Канада) и другими союзниками (предположительно, несмотря на официальные отрицания, Япония, Южная Корея), находится ядерное оружие США. Некоторые эксперты считают, что в определённых обстоятельствах эти страны могут им воспользоваться.

Ядерный чемоданчик

Ядерный чемоданчик — электронное командное устройство, постоянно находящееся при высших руководителях стран, обладающих ядерным оружием, и с которого они могут отдавать команды на применение ядерного оружия.


В России ядерный чемоданчик является портативным абонентским терминалом (Шифр "Чегет") автоматизированной системы управления (АСУ) стратегическими ядерными силами "Казбек". Система была введена в эксплуатацию в 1983 году. Сам ядерный чемоданчик имеет внешний вид обычного портфеля-дипломата.

Ядерные чемоданчики находятся у Верховного Главнокомандующего, министра обороны и начальника Генерального штаба. Всегда носят два ядерных чемоданчика: основной и резервный. Если один отказал, его быстро заменяют другим.
Ключ от ядерного чемоданчика хранится у офицера-оператора. Система будет приведена в действие, только если будут получены закодированные подтверждения от двух из них.
Также с ядерным чемоданчиком носят "Агат" — радиостанцию оперативной связи.

Ядерные чемоданчики постоянно меняются, т.к. ключи должны меняться.

Несмотря на то, что офицер, носящий ядерный чемоданчик, относится к войскам связи, он всегда одет в форму офицера военно-морского флота. Так было принято после того, как Р. М. Горбачёва (супруга президента СССР М. С. Горбачёва) увидела такую же форму у американских военных, хотя ранее офицеры носили обычную военную форму.

"Дипломат" в руках — это именно ядерный чемоданчик
А сумка — "Агат" — радиостанция оперативной связи

Ядерный чемоданчик первого президента России Бориса Ельцина, выставленный в Ельцин-центре

На сайте довольно много, относящегося к ядерному оружию. Большая часть находится в разделе ГО и ЧС и представлена средствами защиты. Вот ссылки лишь на некоторые статьи, с которыми советую ознакомиться:

- Выживание в метро (метро как убежище)

- Противорадиационные препараты (радиопротекторы и аптечки)

- КИМГЗ

- АИ-2

- Что такое радиация

- Чем "измеряется радиация"

- Единицы измерения радиации

- Предельно допустимые дозы радиации

- Степень лучевой болезни

- Основные способы защиты в случае радиационного заражения

- Немного об питании при радиации

- Костюм защитный сетчатый (КЗС)

- Дезактивация

- Почему к ядерному взрыву нужно ложиться ногами