Поражающие факторы воздушных, космических, надводных, подводных, подземных взрывов. Их отличия от наземного ядерного взрыва

  При подземных  взрывах с выбросом грунта происходит сильное радиоактивное заражение  местности.

  При взрывах  на глубине  м значительная часть. радиоактивных веществ и большое количество неактивного грунта выбрасываются в атмосферу. Грунт, смешиваясь с радиоактивными веществами, образует радиоактивную пыль. Общее количество такой пыли при неглубоких подземных взрывах значительно больше, чем при наземных, что обусловливает повышение степени заражения местности при этих взрывах по сравнению с наземными. Форма зараженных участков в районе неглубокого подземного взрыва и на следе, характер распределения мощностей доз излучения на оси следа и уменьшение их во времени такие же, как и при наземных взрывах.

  По мере увеличения глубины взрыва количество радиоактивных веществ, выбрасываемых в атмосферу, уменьшается. В связи с этим уменьшается и степень заражения местности. При камуфлетных взрывах заражения местности в районе взрыва и на следе облака не происходит. При этих взрывах в эпицентре возможен только постепенный выход в атмосферу радиоактивных газов (в основном радиоактивных изотопов криптона и ксенона) через трещины в грунте. Выход радиоактивных газов может начаться сразу, а при большой глубине через 10—20 ч после взрыва и продолжаться несколько суток. Радиоактивные газы могут распространяться в приземном слое атмосферы на расстояние до нескольких сот километров от эпицентра взрыва. 
 

  Подземный ядерный взрыв используется в  тех случаях, когда необходимо воздействовать на земные породы с целью препятствия  продвижению войскам противника. Радиоактивное заражение при  камуфлетном взрыве практически  отсутствует, хотя возможны выбросы  радиоактивного газа в атмосферу  через трещины в грунте. Световое излучение также почти отсутствует. Таким образом основным поражающим фактором подземного ядерного взрыва является изменение сейсмической структуры местности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Наземный  ядерный взрыв

  К наземным ядерным взрывам относят  взрывы на поверхности земли (контактные) и взрывы в воздухе на высотах  при которых 

  светящаяся  область касается поверхности земли. Такие взрывы приводят к наиболее значительному загрязнению окружающей среды. Район взрыва оказывается  сильно загрязнённым, а радиоактивные  осадки выпадают на поверхность земли  по направлению движения образовавшегося  при взрыве облака, создавая радиоактивный  след.

  При наземных взрывах энергия из зоны реакции передается в воздушную  и грунтовую среду, поэтому они  обладают признаками, характерными как  для воздушных, так и для подземных  взрывов.

  В воздушной  среде при наземных ядерных взрывах  происходят те же процессы, что и  при воздушных. Отличие наземных ядерных взрывов от воздушных  состоит, главным образом, в том, что при наземных взрывах светящаяся область в момент возникновения  имеет вид полусферы, радиус которой  больше радиуса сферы светящейся области воздушных взрывов той  же мощности. Среда внутри светящейся области в приземной ее части  содержит большое количество частиц грунта, температура внутри светящейся области несколько меньше, чем  при воздушных взрывах, пылевой  столб соединяется с облаком  взрыва в стадии его формирования, облако взрыва гораздо больше загрязнено частицами грунта. 

Светящаяся область  наземного ядерного взрыва

Признаками, по которым  наземные взрывы сходны с подземными, являются: образование воронки и навала грунта, возникновение сейсмовзрывных волн в грунте.

Образование воронки  при наземных взрывах обусловливается  испарением, плавлением, выбросом и  вдавливанием грунта в массив: возникновение  навала грунта - выбросом и выдавливанием  грунта из воронки.

Сейсмовзрывные волны  при наземных взрывах возникают  в результате непосредственной передачи энергии взрыва грунту и воздействия  воздушной ударной волны на грунт.

Образование воронки  и интенсивность сейсмовзрывных волн существенно зависят от высоты взрыва. Воронка образуется только при взрывах 

на высотах менее Интенсивные сейсмовзрывные волны возникают при взрывах на высотах меньше. К концу своего развития наземнОтличие внешнего вида наземных взрывов от воздушных состоит в том, что при наземных взрывах наблюдаются более мощные приземный запыленный слой атмосферы и пылевой столб, а также более темная окраска облака взрыва, которая обусловливается загрязнением большим количеством частиц грунта.

Поражающими факторами  наземных ядерных взрывов являются: воздушная ударная волна, световое излучение, электромагнитный импульс, радиоактивное заражение местности  и воздуха, пылевые образования, местное действие (воронка, зоны разрушения, вспучивание и навал грунта, камнепад), проникающая радиация, сейсмовзрывные волны в грунте, облако взрыва и  ионизация воздуха.

Наземный ядерный  взрыв предназначен для поражения  особо прочных объектов и создания при этом сильного радиоактивного заражения  местности.

В СССР было проведено 32 наземных взрыва (из них 30 – на Семипалатинском  полигоне), из которых при 4 взрывах  за пределами полигона в ближней  зоне формировались локальные радиоактивные  следы. В зоне выпадения радионуклидов оказался 41 населённый пункт. Максимальные дозы облучения населения достигали 1.5-1.9 Гр. Дозы формировались в основном за счет короткоживущих радионуклидов, среди которых наибольшее значение имели радиоизотопы йода.ые ядерные взрывы, как и воздушные, приобретают грибовидный вид.

Информация из Википедия:

В отличие от воздушного ядерного взрыва, имеющего двойное  назначение (уничтожение легкобронированной военной техники полевой фортификации и живой силы на поверхности, а  также разрушение городов, промышленности и убийство мирных граждан на максимальной площади), наземный взрыв предназначен для разрушения защищённых военных  объектов — танков, пусковых установок, укреплённых баз, хранилищ, командных  пунктов и особо важных убежищ. Мирные граждане могут пострадать при таком взрыве опосредованно — от всех факторов поражения ядерного взрыва — если населённый пункт окажется недалеко от защищённых военных баз, или от радиоактивного заражения — на расстояниях вплоть до нескольких тысяч километров. Специфика наземного взрыва в том, что ударная волна разрушающей силы, поражающее световое излучение и проникающая радиация распространяются на меньшие расстояния, чем при взрыве в воздухе (несмотря на больший диаметр огненной полусферы) и охватывают, соответственно, гораздо меньшую площадь. Но соприкасающиеся с поверхностью продукты взрыва и излучения большой интенсивности вступают с веществами почвы в ядерные реакции (нейтронная активация грунта), создают большие массы радиоактивных изотопов, которые в виде испарившегося грунта, частиц земли и пыли уходят вместе с облаком высоко в атмосферу, а затем долго и на большие расстояния выпадают в виде осадков, долгосрочно заражая окрестности. При наземном взрыве в облако интенсивнее засасываются частички грунта с поверхности, на которых осаждаются испарённые радиоактивные вещества, и они быстро начинают выпадать на поверхность. В случае воздушного взрыва источником заражения служат в основном продукты взрыва (пары бомбы) и изотопы компонентов воздуха, которым не на чем осесть и масса которых мала для гигантской площади разноса осадков взрывного облака. Например, после бомбардировок Хиросимы и Нагасаки (оба взрыва воздушные на высотах около 600 м, огненные сферы не соприкасались с поверхностью) не было ни одного случая лучевой болезни от радиоактивного заражения местности, все пострадавшие получили дозы только проникающей радиации в зоне непосредственного действия взрыва.

Также наземный контактный взрыв выкапывает большой котлован — воронку (напоминает метеоритный  кратер), разбрасывая вокруг радиоактивный грунт и генерирует в грунтовой толще мощные сейсмовзрывные волны, недалеко от эпицентра на много порядков более сильные, чем при обычных землетрясениях. Действие сейсмических колебаний делает малоэффективными обычные убежища повышенной защищённости, так как люди в них могут погибнуть или получить повреждения даже при сохранении убежищем своих защитных свойств от остальных поражающих факторов, а в районе воронки мощного взрыва не остаётся шансов уцелеть таким защищённым объектам, как тоннели и станции метро глубокого заложения и даже особо важным укрытиям и командным пунктам. Если только они не построены на глубине в несколько сотен метров — километры и желательно в материковой скальной породе (Ямантау, командный пункт NORAD). Так, например, ядерная бомба B53 (этот же заряд — боеголовка W-53 ракеты Титан-2, снята с вооружения) мощностью 9 мегатонн, по заявлению американских специалистов, при поверхностном взрыве была способна разрушать самые прочные советские подземные бункера. Большей разрушающей способностью к защищённым целям обладают только заглубляющиеся боеголовки, у которых гораздо больший процент энергии идёт на образование сейсмических волн: 300-килотонная авиабомба B61 при взрыве после ударного проникновения на глубину несколько метров, по сейсмическому воздействию может оказаться эквивалентной 9-мегатонной при взрыве на поверхности (теоретически).

Рассмотрим последовательность эффектов воздействия наземного  взрыва на шахтную пусковую установку, рассчитанную на ударную волну давлением ~6—7 МПа и попавшую в эти самые  тяжёлые для неё условия. Произошёл  взрыв, практически мгновенно доходит  радиация (в основном нейтронная, суммарно порядка 105 — 106 Гр или 107 — 108 рентген), через ~0,05 — 0,1 с бьёт по защитной крышке воздушная ударная волна и сразу накатывает вал огненной полусферы. Ударная волна генерирует в почве сейсмический удар, почти одномоментно с воздушной волной окатывающий всю шахту и смещающий её вместе с породами вниз, постепенно ослабляясь с глубиной; а вслед за ним через долю секунды приходят сейсмические колебания, образованные самим взрывом во время воронкообразования, а также отражённые волны от слоя скальных материковых пород и слоёв неоднородной плотности. Шахту в течение порядка 3 секунд трясёт и несколько раз бросает вниз, вверх, в стороны, максимальные амплитуды колебаний могут доходить до полуметра и более, с ускорениями до нескольких сотен g; ракету от разрушения спасает специальная система амортизации. Одновременно сверху на крышу шахты в течение нескольких секунд действует температура до 5—6 тысяч градусов, затем довольно быстро падающая по мере подъёма огненного облака и устремления холодного наружного воздуха в сторону эпицентра. От температурных воздействий оголовок и защитная крышка скрипят и трещат, поверхность их оплавляется и частично уносится плазменным потоком. Через 2—3 с после взрыва давление плазмы в районе шахты снижается до 80% от атмосферного и крышку в течение нескольких секунд пытается оторвать подъёмная сила в 2 тонны на квадратный метр. В довершение сверху обрушаются грунт и камни, выброшенные из воронки и продолжающие падать порядка минуты. Радиоактивный и разогретый до слипания грунт образует нетолстый, но зато сплошной навал (кое-где с образованием озёр из расплавленного шлака), а крупные камни могут нанести крышке повреждения. Особо крупные обломки, как метеориты, при падении могут выкопать небольшие кратеры, но их относительно немного и вероятность попадания в шахту мала. Ни одно наземное сооружение таких воздействий не переживёт и даже такие прочные сооружения, как мощные железобетонные казематы (ДОТы и форты времён Первой и Второй мировых войн) частично или полностью разрушаются и могут быть выброшены со своего места ударной волной. Если ДОТ окажется достаточно прочным и устоит от разрушения, люди в нём всё равно получат травмы от колебаний с вибрациями, поражение слуха, контузии и смертельные лучевые поражения, а горячая плазма может проникнуть внутрь через амбразуры и незакрытые проходы.

Значение граф в  таблице:

Время до 8 минут отмечает момент прихода ударной волны, далее - примерное время формирования радиоактивного следа облака по направлению среднего ветра, дующего в это время  на высотах нахождения облака 10 — 20 км;

Расстояние: от 0 до 8 минут от центра взрыва до фронта ударной  волны у поверхности земли, свыше 8 минут расстояние до самой дальней  от эпицентра границы зоны заражения  согласно направления ветра;

Избыточное давление воздуха на фронте ударной волны  в мегапаскалях (МПа), 1 МПа примерно равен 10 атмосфер;

Возможное смещение сухого грунта неглубоко от поверхности, в числителе сдвиг по вертикали, в знаменателе — по горизонтали. Возможные ускорения при смещении на 1,5—2 м и более — тысячи g, 0,5 — 1,5 м — сотни g, ниже 0,5 м — десятки g. В пределах ~2—2,5 радиуса воронки вертикальный сдвиг вверх под действием сил, выдавливающих грунт от воронки, далее — вертикальный сдвиг вниз под действием воздушной ударной волны, свыше ~1 км сдвиг снова вверх сейсмической волной, обогнавшей ударную волну; горизонтальный сдвиг всегда от воронки.

Защита: в числителе: общая толщина грунта над перекрытием  прочного сооружения (тоннель метро, убежище) при заложении в двухслойном  грунтовом массиве, представляющем собой обычный сухой грунт ~200 м и скальное основание, от ударной  сейсмической нагрузки и смещения грунта, при которой внутри сооружения не требуется амортизация для защиты людей от встряски и удара об стены  и внутреннее оборудование, вероятность  падения стоящих людей не превышает 10 %, сдвиг сооружения не более 0,1 м; а также для снижения дозы радиации до приемлемой в убежище 50 рентген = 0,5 Гр в каркасном деревоземляном сооружении не менее 4 км от эпицентра при неограниченном пребывании в нём после взрыва. В знаменателе: толщина скальной породы над особо прочным сооружением, способным выдержать ударное давление до 200 МПа, без учёта защиты от смещения