Курс лекций: Основные составляющие безопасности жизнедеятельности

Ядерное оружие-- это совокупность ядерных боеприпасов, средств их доставки к цели и средств управления, являющаяся оружием массового поражения (ОМП).

Ядерные боеприпасы могут выполняться в виде боеголовок для ракет, авиабомб, артиллерийских снарядов, мин, торпед и т.д. Их действие основано на использовании внутриядерной энергии, выделяющейся при цепных реакциях деления некоторых изотопов урана и плутония или при термоядерных реакциях синтеза легких ядер изотопов водорода (дейтерия и трития) в более тяжелые, например, ядра изотопов гелия.

В зависимости от типа боеприпасов пользуются такими понятиями, как:

- атомное оружие -- устройства, в которых используются цепные реакции деления;

- термоядерное оружие -- заряды с использованием синтеза при слиянии легких ядер;

- нейтронное оружие -- термоядерные боеприпасы малой мощности, у которых нейтронная составляющая оказывает основное поражающее действие на личный состав.

Поражающее действие ядерных боеприпасов зависит от мощности и вида взрыва, расстояния от центра взрыва, среды, в которой происходит взрыв, а также от времени года, погоды, высоты над уровнем моря и т.п.

Мощность ядерных боеприпасов измеряется тротиловым эквивалентом -- массой тротила, энергия взрыва которого эквивалентна энергии взрыва данного ядерного боеприпаса. Тротиловый эквивалент выражается в тоннах, килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт).

По мощности боеприпасы делятся на сверхмалые (до 1 кт), малые (1--10 кт); средние (10--100 кт); крупные (100--1000 кт) и сверхкрупные (свыше 1 Мт).

По виду ядерные взрывы делятся на высотные (свыше 10 км); воздушные (при которых светящаяся область не касается поверхности земли), наземные (наводные) и подземные (подводные).

Вид взрыва определяется задачами применения ядерного оружия, свойствами объектов поражения и их защищенностью.

При ядерном взрыве в атмосфере возникают следующие поражающие факторы: воздушная ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, электромагнитный импульс и радиоактивное заражение местности -- только при наземном взрыве.

Распределение общей энергии взрыва зависит от типа боеприпаса и вида взрыва. При взрыве в атмосфере до 50% энергии расходуется на образование воздушной ударной волны, 35% -- на световое излучение, 5% -- на проникающую радиацию и 1%--на электромагнитный импульс. Еще около 10% энергии выделяется не в момент взрыва, а в течение длительного времени при распаде продуктов деления взрыва. При наземном взрыве осколки деления ядер выпадают на землю, где и происходит их распад. Так происходит радиоактивное заражение местности.

Воздушная ударная волна-- это область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью.

Источниками возникновения ударной волны являются высокое давление в области взрыва (миллиарды атмосфер) и температура, достигающая миллионов градусов.

Раскаленные газы, стремясь расшириться, сильно сжимают и нагревают окружающие слои воздуха, в результате чего от центра взрыва распространяется волна сжатия, т.е. ударная волна. Вблизи центра скорость распространения воздушной ударной волны в несколько раз превышает скорость звука в воздухе. С увеличением расстояния от центра взрыва скорость снижается, и ударная волна трансформируется в звуковую.

Наибольшее давление в сжатой области наблюдается на передней ее кромке, которая называется фронтом ударной воздушной волны.

Разность между нормальным атмосферным давлением (Ро) и давлением на передней кромке ударной волны (Рф) составляет величину избыточного давления (Ри).

Непосредственно за фронтом ударной волны образуются сильные потоки воздуха, скорость которых достигает нескольких сотен километров в час (даже на расстоянии 10 км от места взрыва боеприпаса мощностью 1 Мт скорость движения воздуха превышает 110 км/ч).

При встрече с преградой создается нагрузка торможения, которая усиливает разрушающее действие воздушной ударной волны.

Для характеристики разрушений зданий, сооружений приняты четыре степени разрушения:

1) полные разрушения -- уничтожаются все основные элементы здания, в том числе и несущие конструкции. Подвальные помещения могут частично сохраняться;

2) сильные разрушения -- уничтожаются несущие конструкции и перекрытия верхних этажей, деформируются перекрытия нижних этажей. Использование зданий невозможно, а восстановление нецелесообразно;

3) средние разрушения -- разрушаются крыши, внутренние перегородки и частично перекрытия верхних этажей. После расчистки часть помещений нижних этажей и подвалы могут быть использованы. Восстановление зданий возможно при проведении капитального ремонта;

4) слабые разрушения -- разрушаются оконные и дверные заполнения, кровля и легкие перегородки. Возможны трещины в стенах верхних этажей. Здание может эксплуатироваться после текущего ремонта.

Разрушения техники (оборудования) также подразделяются на вышеуказанные степени.

При оценке воздействия воздушной ударной волны на людей и животных различают:

- непосредственные поражения -- возникают в результате действия избыточного давления и скоростного напора, приводящих к травмам;

- косвенные поражения могут быть нанесены обломками зданий, камнями, осколками стекла и других предметов, летящих под воздействием скоростного напора.

Воздействие ударной волны на людей характеризуется легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми поражениями.

Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20-- 40 кПа. Они характеризуются временным нарушением слуха, легкими контузиями, вывихами, ушибами.

Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40--60 кПа. Они проявляются в контузиях головного мозга, повреждении органов слуха, кровотечении из носа и ушей, вывихах конечностей:

Тяжелые поражения возможны при избыточном давлении -- выше 100 кПа. У людей отмечаются травмы внутренних органов, внутреннее кровотечение, сотрясение мозга, сильные переломы. Эти поражения часто приводят к смертельному исходу.

Защитой от ударной волны являются убежища. На открытой местности действие ударной волны снижается различными углублениями, препятствиями. Рекомендуется лечь на землю головой по направлению к взрыву, лучше в углубление или за складку местности.

Световое излучение представляет собой поток лучистой энергии, включающий ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра.

Источником является светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры паров конструкционных материалов боеприпаса и воздуха, а при наземных взрывах -- и испарившегося грунта.

Размеры и формы светящейся области зависят от мощности и вида взрыва (табл. 15.3).

Табл. 15.3. Характеристика светящейся области ядерного взрыва

Максимальная температура поверхности светящейся области не зависит от мощности взрыва и равна примерно 5700--7700°С. Когда температура снижается до 1700°С, свечение прекращается.

Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом.

Световой импульс-- это количество световой энергии, падающей за все время излучения на единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения светового излучения.

Единицей измерения светового импульса является джоуль на квадратный метр (Дж/м2) или калория (внесистемная единица измерения) на квадратный сантиметр (кал/см2); 1 кал/см2 = 4,2 - 104 Дж/м2.

При наземном взрыве световой импульс снижается до 3/4--1/2 количества световой энергии воздушного взрыва той же мощности.

Результатом действия светового излучения может быть оплавление, обугливание, большие температурные напряжения в материалах, а также воспламенение и возгорание.

Поражение людей световым импульсом выражается в появлении ожогов как открытых, так и защищенных одеждой участков тела, а также в поражении глаз. Независимо от причин ожога, поражение делится на четыре степени:

1. Поверхностное поражение кожи проявляется в покраснении, припухлости и болезненности. Опасности не представляет.

II. Происходит образование пузырей, наполненных жидкостью. Требуется специальное лечение. При поражении поверхности тела до 50--60% обычно наступает выздоровление.

III. Характеризуется омертвением кожи с образованием струпа и появлением язв.

IV. Проявляется в обугливании кожи и поражении мышц, сухожилий и костей.

Ожоги III и IV степени значительной части тела могут привести к смертельному исходу.

Поражение глаз проявляется в ослеплении от 2 до 5 мин днем, до 30 и более мин ночью, если человек не смотрел в сторону взрыва.

Защитой от светового излучения может служить любая непрозрачная преграда.

Проникающая радиация представляет собой гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва.

Время действия проникающей радиации на материалы характеризуется поглощенной дозой, мощностью дозы и потоком нейтронов.

Радиус поражающего действия проникающей радиации при взрывах в атмосфере -- меньше, чем радиусы поражения от светового излучения и воздушной ударной волны. Однако на больших высотах, в стратосфере и космосе -- это основной фактор поражения.

Проникающая радиация может вызвать обратимые и необратимые изменения в материалах, элементах радиотехнической, оптической и другой аппаратуры за счет нарушения кристаллической решетки вещества, а также в результате различных физико-химических процессов, происходящих под воздействием ионизирующих излучений.

Поражающее действие на людей характеризуется эквивалентной дозой излучения.

Радиоактивные излучения, воздействующие на организм человека, ионизируют атомы и молекулы клеток живой ткани. Ионы, вступая во взаимодействие с тканевым кислородом, образуют перекисные соединения, которые являются сильными окислителями. Действие этих окислителей приводит к гибели клеток, а всасывание продуктов клеточного распада -- к отравлению организма. Кроме этого радиоактивные излучения задерживают процесс деления клеток в живом организме, которое необходимо для его деятельности.

Степень тяжести лучевого поражения зависит от поглощенной дозы, времени, за которое получена эта доза, а также от индивидуальных особенностей организма и его состояния в момент облучения.

Доза облучения в 1 Зв (100 бэр) не приводит в большинстве случаев к серьезному поражению человеческого организма, тогда как в 5 Зв (500 бэр) -- вызывает очень тяжелую форму лучевой болезни. Действие поражающих факторов, в зависимости от мощности боеприпаса, показано в табл. 4.

Из данной таблицы видно, что для мощности боеприпаса до 100 кт радиусы поражения воздушной ударной волной и действия проникающей радиации примерно равны, а для боеприпасов мощностью более 100 кт зона действия воздушной ударной волны значитсльно перекрывает зону действия проникающей радиации в опасных дозах.

Из этого можно сделать вывод, что при взрывах средних и больших мощностей не требуется специальный заслон от проникающей радиации, так как сооружения, предназначенные для укрытия от ударной волны, в полной мере защищают от нее.

Табл. 15.4. Радиусы действия поражающих факторов при ядерном взрыве

Для взрывов сверхмалых и малых мощностей, а также для нейтронных боеприпасов, где дозы значительно выше, необходимо предусматривать данную защиту, для которой служат различные материалы, ослабляющие гамма-излучение и поток нейтронов.

Поток гамма-квантов в какой-то мере уменьшают материалы, имеющие высокие плотности электронов, которым гамма-кванты передают свою энергию (свинец, сталь и т.д.).