История создания, испытания и применение ядерного оружия

Поражающие факторы ядерного взрыва.


    Поражающими факторами ядерного взрыва (ЯВ) являются: световое излучение, проникающая радиация, ударная волна, радиоактивное заражение. Электромагнитный импульс (ЭМИ) влияния на людей по понятным причинам не оказывает, зато выводит из строя электронное оборудование. Примерно половина всей энергии выходит в виде ударной волны, остальное - световое излучение, на долю проникающей радиации (гамма-лучей и нейтронов) приходится не более 5%. Такое разнообразие поражающих факторов говорит о том, что ЯВ представляет собой гораздо более опасное явление, чем взрыв аналогичного по энерговыходу количества обычной взрывчатки.
    Пропорции распределения энергии ЯВ между этими поражающими факторами остаются примерно одинаковыми практически во всем диапазоне мощностей (разница составляет +/- 10%), поэтому возможно описать простыми соотношениями радиусы поражения для каждого из факторов в зависимости от мощности заряда:

здесь: RL - радиус получения ожогов третьей степени (с омертвлением тканей) от светового излучения; RB - разрушения домов ударной волной; RR - получения дозы в 500 бэр от проникающей радиации; радиусы получаются в километрах; X - величина ЯВ в килотоннах. Для примера приведу небольшую табличку, созданную на основе этих формул:
 

Заряд

Световое излучение, км

Ударная волна, км

Проникающая радиация, км

  1 кт  

0.7

0.7

0.8

  100 кт  

4.4

3.2

2

  600 кт  

9

5.9

2.8

  1 Мт  

11

7

3.2

  50 Мт  

53

25

6.9


    О происхождении таких формул нетрудно догадаться: энергия рассеивается в пространстве, соответственно, в зависимости от типа поражающего фактора мы имеем тот или иной показатель степени:
    Ударная волна - распределяет свою энергию по всему пройденному ей объему, поэтому сила ее уменьшается пропорционально кубическому корню от расстояния.
    Световое излучение - распределяется лишь по площади сферы, и если бы не незначительное поглощение воздухом, убывало бы пропорционально квадратному корню.

  • Световое излучение Это поток световых лучей, исходящих из огненного шара. Видимые и инфракрасные лучи испускаются в течении от долей, до нескольких секунд, в зависимости от величины заряда. В течении этого времени, его интенсивность может превышать 1000 Вт/см2 (максимальная интенсивность солнечного света - 0.14 Вт/см2)
  • Проникающая радиация Проникающая радиация - это поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемый из области взрыва в течении нескольких секунд. Из-за очень сильного поглощения в атмосфере, проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 2-3 км от места взрыва, даже для больших по мощности зарядов.
  • Еденицы измерения радиации Мерой ионизирующего действия является поглощенная единицей массы вещества энергия. Единицей этого является рад - поглощенная доза ионизирующего излучения, при которой облучаемое вещество массой 1 кг поглотит 0.01 Дж энергии.
  • Воздействие различных доз радиации При одномоментном облучении ионизирующем излучением возникает лучевая болезнь различной степени тяжести. Интересно отметить, что принятая как некая планка доза в 600 рад, летальная в большинстве случаев, для человека массой в 75 кг соответствует поглощению энергии в 450 Дж. При этом пуля массой 10 г, летящая на скорости 300 м/с (на излете траектории), имеет кинетическую энергию тоже в 450 Дж
  • Ударная волна Ударная волна представляет собой скачек уплотнения в атмосфере и движется со сверхзвуковой скоростью. Скачок уплотнения - это зона (очень небольшая), в которой происходит резкое (почти мгновенное) увеличение температуры, давления, плотности воздуха.
  • Радиоактивное заражение Радиоактивное заражение - результат выпадения из поднятого на большую высоту облака взрыва огромного количества радиоактивных веществ - как ставших таковыми из-за наведенной радиоактивности, так и продуктов деления. Оседая на поверхность земли по направлению движения ветра, они создают радиоактивный участок, называемый радиоактивным следом.
  • Внешнее облучение Внешнее облучение - это когда организм подвергается действию ионизирующего излучения, поступающего извне (короче говоря, человек не проглотил в себя радиоактивные изотопы). Выше уже говорилось о неодинаковости биологического эффекта действия различных видов лучей.
        Тяжелые и неповоротливые альфа-частицы создают вокруг себя огромное количество ионов, но именно благодаря этому, их пробег в воздухе составляет несколько сантиметров, а задерживаться они могут листом бумаги или верхним слоем эпидермиса.
  • Внутреннее облучение Внутреннее облучение особо опасно - ведь в этом случае радиация действует изнутри непосредственно на клетки человека. Среди всех изотопов, находящихся в облаке взрыва, наибольший вред наносят изотопы углерода, йода, цезия и стронция.
  • Электромагнитный импульс  Ядерный взрыв производит огромное количество ионизированных частиц, сильнейшие токи и электромагнитное поле, называемое электромагнитным импульсом (ЭМИ). На человека оно не оказывает никакого влияния (по крайней мере в пределах изученного), зато повреждает электронную аппаратуру. Большое количество ионов, оставшихся после взрыва, мешает коротковолновой связи и работе радаров.
        На образование ЭМИ очень значительное влияние оказывает высота взрыва. ЭМИ силен при взрыве на высотах ниже 4 км, и особенно силен при высоте более 30 км, однако менее значителен для диапазона 4-30 км. Это происходит из-за того, что ЭМИ образуется при несимметричном поглощении гамма-лучей в атмосфере. А на средних высотак как раз такое поглощение происходит симметрично и равномерно, не вызывая больших флуктуаций в распределении ионов.


    Ионизирующие излучение интенсивно поглощается воздухом, поэтому при мощных взрывах его роль невелика. При слабых же наоборот, радиус поражения для него больше, чем для других факторов. Вот почему сила взрыва нейтронных зарядов, где оно - основной поражающий фактор, не превосходит нескольких кт - делать больше просто бесполезно.
    В заключении этой части отметим, что при мощных взрывах, характерных для современных термоядерных зарядов наибольшее разрушение оказывает ударная волна, а далее всего распространяется световое излучение. На этом закончим и перейдем к подробному рассмотрению каждого из поражающих факторов ЯВ.

На главную