Воздействие ядерного оружия массового поражения

Распространение пожаров  на объектах народного хозяйства  зависит от огнестойкости материалов, из которых возведены здания и  сооружения, изготовлено оборудование и другие элементы объекта; степени пожарной опасности технологических процессов, сырья и готовой продукции; плотности и характера застройки.

С точки зрения производства спасательных работ пожары классифицируют по трем зонам: зона отдельных пожаров, зона сплошных пожаров и зона горения и тления в завалах. Зона пожаров представляет территорию, в пределах которой в результате воздействия оружия массового поражения и других средств нападения противника или стихийного бедствия возникли пожары.

Зоны отдельных пожаров  представляют собой районы, участки застройки, на территории которых пожары возникают в отдельных зданиях, сооружениях. Маневр формирования между отдельными пожарами без средств тепловой защиты возможен.

Зона сплошных пожаров  — территория, на которой горит  большинство сохранившихся зданий. Через эту территорию невозможен проход или нахождение на ней формирований без средств защиты от теплового излучения или проведения специальных противопожарных мероприятий по локализации или тушению пожара.

Зона горения и тления в завалах представляет собой территорию, на которой горят разрушенные здания и сооружения I, II и III степени огнестойкости. Она характеризуется сильным задымлением: выделением окиси углерода и других токсичных газов и продолжительным (до нескольких суток) горением в завалах. Сплошные пожары могут развиться в огневой шторм, представляющий собой особую форму пожара. Огневой шторм характеризуется мощными восходящими вверх потоками продуктов сгорания и нагретого воздуха, создающими условия для ураганного ветра, дующего со всех сторон к центру горящего района со скоростью 50—60 км/ч и более. Образование огненных штормов возможно на участках с плотностью застройки зданиями и сооружениями III, IV и V степени огнестойкости не менее 20 %. Последствием воспламеняющего действия светового излучения могут быть обширные лесные пожары. Возникновение и развитие пожаров в лесу зависит от времени года, метеорологических условий и рельефа местности. Сухая погода, сильный ветер и ровная местность способствуют распространению пожара. Лиственный лес летом, когда деревья имеют зеленые листья, загорается не так быстро и горит с меньшей интенсивностью, чем хвойный. Осенью световое излучение ослабляется кронами меньше, а наличие сухих опавших листьев и сухой травы способствует возникновению и распространению низовых пожаров. В зимних условиях возможность возникновения пожаров уменьшается в связи с наличием снежного покрова.

Проникающая радиация. Это  один из поражающих факторов ядерного оружия, представляющий собой γ-излучение  и поток нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва. Кроме γ-излучения и потока нейтронов выделяются ионизирующие излучения в виде α- и β-частиц, имеющих малую длину свободного пробега, вследствие чего их воздействием на людей и материалы пренебрегают. Время действия проникающей радиации не превышает 10—15 секунд с момента взрыва.

Основные параметры, характеризующие  ионизирующие излучения, — доза и  мощность дозы излучения, поток и  плотность потока частиц.

Степень тяжести лучевого поражения главным образом зависит от поглощенной дозы. Для измерения поглощенной дозы любого вида ионизирующего излучения Международной системой измерений «СИ» установлена единица грэй (Гр); в практике применяется внесистемная единица— рад. Грэй равен поглощенной дозе излучения, соответствующей энергии 1 Дж ионизирующего излучения любого вида, переданной облучаемому веществу массой 1 кг. Для типичного ядерного взрыва один рад соответствует потоку нейтронов (с энергией, превышающей 200 эВ) порядка 5-Ю¹⁴ нейтрон /м² [5]: 1 Гр =1 Дж/кг =100 рад =10 000 эрг/г.

Радиоактивное заражение  возникает в результате выпадения  радиоактивных веществ (РВ) из облака ядерного взрыва. Основные источники  радиоактивности при ядерных  взрывах: продукты деления веществ, составляющих ядерное горючее (200 радиоактивных изотопов 36 химических элементов); наведенная активность, возникающая в результате воздействия потока нейтронов ядерного взрыва на некоторые химические элементы, входящие в состав грунта (натрий, кремний и др.); некоторая часть ядерного горючего, которая не участвует в реакции деления и попадает в виде мельчайших частиц в продукты взрыва.

Излучение радиоактивных  веществ состоит из трех видов  лучей: α, β и γ. Наибольшей проникающей  способностью обладают γ-лучи (в воздухе  они проходят путь в несколько сот метров), меньшей—β-частицы (несколько метров) и незначительной — α-частицы (несколько сантиметров). Поэтому основную опасность для людей при радиоактивном заражении местности представляют γ- и β-излучения.

Радиоактивное заражение  имеет ряд особенностей, отличающих его от других поражающих факторов ядерного взрыва. К ним относятся: большая площадь поражения — тысячи и десятки тысяч квадратных километров; длительность сохранения поражающего действия — дни, недели, а иногда и месяцы; трудности обнаружения радиоактивных веществ, не имеющих цвета, запаха и других внешних признаков.

2. Очаг ядерного поражения.  Очагом ядерного поражения называется  территория, в пределах которой  в результате воздействия ядерного  оружия произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных, растений и (или) разрушения и повреждения зданий и сооружений.

Очаг ядерного поражения  характеризуется: количеством пораженных; размерами площадей поражения; зонами заражения с различными уровнями радиации; зонами пожаров, затопления, разрушения и повреждения зданий и сооружений; частичным разрушением, повреждением или завалом защитных сооружений.

Поражение людей и  животных в очаге может быть от воздействия ударной волны, светового  излучения, проникающей радиации и  радиоактивного заражения, а также от воздействия вторичных факторов поражения. Степень разрушения элементов производственного комплекса объекта определяется в основном действием ударной волны, светового излучения, вторичных факторов поражения, а для некоторых объектов — также действием проникающей радиации и электромагнитного импульса. Одновременное непосредственное и косвенное действие всех поражающих факторов ядерного взрыва на людей, оказавшихся в очаге, утяжеляет степень поражения. Такое одновременное действие может увеличить степень разрушений зданий, сооружений, вывод из строя оборудования и т. д. Однако соотношение отдельных видов поражений и разрушений непостоянно; в зависимости от конкретных условий, мощности и вида взрыва оно может меняться в широких пределах. Так, с увеличением мощности взрыва увеличивается площадь разрушений зданий и при прочих равных условиях поражается большее количество людей. В зависимости от метеорологических условий изменяется степень поражения световым излучением. При ядерных взрывах малой мощности, как уже отмечалось, воздействие проникающей радиации на людей значительнее, чем воздействие ударной волны и светового излучения.

 

2. "Чистые" и "грязные" бомбы.

В зависимости от степени  радиоактивного заражения местности  заряды можно разделить на "грязные" и "чистые". Стоит отметить, что такое деление условно и так называемые "чистые" бомбы все равно являются сильным источником заражения. Просто в "грязных" бомбах радиоактивных продуктов взрыва еще больше. 

Причиной повышенного  загрязнения является деление атомов U-238 оболочки быстрыми нейтронами от синтеза в термоядерных зарядах или зарядах с усилением. Эти устройства работают по схеме деление (пусковой заряд) -> синтез (термоядерная реакция) -> вторичное деление. Основное преимущество данной схемы: подобное деление урана значительно повышает общее энерговыделение устройства. 

Одним из примеров "грязных" бомб можно назвать первую советскую  термоядерную бомбу РДС-6с "Слойка". Ее мощность - 400 кт, причем на долю триггера приходится 40 кт, на долю синтеза - примерно столько же, остальное - деление оболочек из U-238. 

"Чистыми" считаются  термоядерные заряды, в которых  корпус капсулы с термоядерным  топливом изготовляется из нерадиоактивного  материала - свинца, вольфрама. Несмотря  на это в результате облучения нейтронами азота воздуха возникает опасный радиоактивный изотоп углерода C-14, отлично попадающий в организм как часть пищевой цепочки. Радиоактивные изотопы появляются и у материала корпуса капсулы. И в любом случае в таком термоядерном устройстве находится определенное количество плутония: в триггере и "запальном стержне". 

Почему деление производит гораздо большее радиоактивное  загрязнение чем термоядерный синтез? Продукты термоядерной реакции нерадиоактивны, заражение местности возникает в результате наведенной нейтронами радиоактивности в окружающем веществе. При распаде же возникает несколько десятков самых различных, в том числе и долгоживущих, изотопов. Среди них самыми опасными являются: стронций-89 и 90, цезий-137, йод-131. Йод-131 короткоживущий изотоп (период полураспада 8 дней), может накапливаться в щитовидной железе и стать причиной ее рака. Изотопы стронция имеют свойство накапливаются в костях, стронций-90 достаточно долгоживущий (~28 лет), стронций-89 имеет период полураспада 52 дня. Цезий опасен как долговременный источник γ-излучения с периодом полураспада 30 лет и представляет опасность на столетие.

"Кобальтовые"  бомбы 

"Кобальтовые" бомбы  должны быть устроены сходно  с зарядами с термоядерным  усилением, но вместо делящейся оболочки из U-238, помещена оболочка с каким-либо материалом, дающим сильную наведенную радиоактивность. Нейтроны, выходящие из области взрыва производят в ней нестабильные изотопы, таким образом, радиоактивное загрязнение местности даже по сравнению с "грязными" бомбами многократно возрастает. 

Степень этой радиоактивности  в первую очередь определяется веществом  оболочки. В картине выброса должен присутствовать γ-распад, как наиболее опасный вид радиоактивности (α-излучение  полностью поглощается несколькими миллиметрами кожи, β-излучение - несколькими сантиметрами тканей организма). Для удешевления производства родительский изотоп должен присутствовать в исходном (природном) веществе в заметном количестве. Возможны вариации и по длительности периода полураспада: можно создать средний фон радиации, сохраняющийся долгое время или получить сильную радиоактивность на более короткий период.

 

 

 

 

 

Родительский изотоп	Содержание в природе	Радиоактивный изотоп	Период полураспада
Кобальт-59	100%	Кобальт-60	5.26 года
Золото-197	100%	Золото-198	2.697 дней
Тантал-181	99.99%	Тантал-182	115 дней
Цинк-64	48.89%	Цинк-65	244 дня

 

Кобальт представляет собой  в этом смысле лучший выбор, т.к.:  он дешев; период его полураспада  таков, что создает сильное радиоактивное заражение, сохраняющееся в течении многих лет - это делает бесполезным укрытие в убежище (если только там нет запаса еды/воды лет на 30). 

Большая опасность от кобальта-60 и большее загрязнение  им местности, чем осколками от деления U-238, происходит, потому что эти самые осколки содержат: 

вообще нерадиоактивные  изотопы;

короткоживущие изотопы, дающие сильный фон, который очень  быстро снижается вследствие их распада, т.о. при нахождении человека в убежище  несколько дней уже не оказывающие на него воздействия;

очень долгоживущие изотопы, создающие небольшой уровень  радиации. 

Первоначально, продукты деления "грязной" бомбы гораздо  более активны: в 15 000 раз через 1 час, в 35 раз через 1 неделю, в 5 раз через 1 месяц. Спустя полгода активность сравнивается, через год Co-60 в 8 раз более активен, через 5 лет - в 150 раз. 

Цинк мог бы быть заменой  кобальту. Правда он нуждается в  обогащении по Zn-64, изначально его активность дважды превышает кобальтовую, сравнивается через 8 месяцев, а спустя 5 лет в 110 раз уступает. 

Идею кобальтовой бомбы  высказал в 1950 году Лео Силард (Leo Szilard), не как серьезный проект, а как  пример оружия, способное превратить континенты на долгое время в подобие  Чернобыля. Поднятый взрывом высоко в стратосферу Co-60 способен рассеиваться на больших площадях, заражая их. 

Такие бомбы никогда  не испытывались и не изготавливались  из-за отложенности и непредсказуемости  эффекта их действия.

 

3. «Ядерная зима»

Во всем мире после  трагедий Хиросимы и Нагасаки начали изучать последствия возможной ядерной войны - разрушения от мощнейших взрывов, распространение радиации, биологические поражения. В 80-е годы были предприняты исследования, посвященные и климатическим эффектам, известным теперь как "ядерная зима".

Огненный шар ядерного взрыва сжигает или обугливает объекты  на значительном удалении от эпицентра. Около 1/3 энергии взрыва, произошедшего  на небольшой высоте, выделяется в  виде интенсивного светового импульса. Так, в 10 км от эпицентра взрыва мощностью 1 Мт световая вспышка в первые секунды в тысячи раз ярче солнца. За это время загораются бумага, ткани и другие легко воспламеняющиеся материалы. Человек получает ожоги третьей степени. Возникающие очаги пламени (первичные пожары) частично гасятся мощной воздушной волной взрыва, но разлетающиеся искры, горящие обломки, брызги горящих нефтепродуктов, короткие замыкания в электросети вызывают обширные вторичные пожары, которые могут продолжаться много дней.