Вопрос № 5. Поражающие факторы ядерного взрыва.

Поражающее действие ядерного взрыва определяется механическим воздействием ударной волны, тепло­вым воздействием светового излуче­ния, радиационным воздействием про­никающей радиации и радиоактивного заражения. Для некоторых элементов объектов поражающим фактором явля­ется электромагнитное излучение (электромагнитный импульс) ядерного взрыва.

Распределение энергии между по­ражающими факторами ядерного взрыва зависит от вида взрыва и ус­ловий, в которых он происходит. При взрыве в атмосфере примерно 50 % энергии взрыва расходуется на обра­зование ударной волны, 30 — 40% — на световое излучение, до 5 % — на проникающую радиацию и электромаг­нитный импульс и до 15 % —на радио­активное заражение.

Для нейтронного взрыва характер­ны те же поражающие факторы, одна­ко несколько по-иному распределяется энергия взрыва: 8 — 10% — на образо­вание ударной волны, 5 — 8 % — на световое излучение и около 85 % рас­ходуется на образование нейтронного и гамма-излучений (проникающей ра­диации).

Действие поражающих факторов ядерного взрыва на людей и элементы объектов происходит не одновременно и различается по длительности воз­действия, характеру и масштабам по­ражения.

Ядерный взрыв способен мгновенно уничтожить или вывести из строя незащищенных людей, открыто стоящую технику, сооружения и различные материальные средства.

Основными поражающими факторами ядерного взрыва являются:

-ударная волна

-световое излучение

-проникающая радиация

-радиоактивное заражение местности

-электромагнитный импульс

Ударная волна

В большинстве случаев является основным поражающим фактором ядерного взрыва. По своей природе она подобна ударной волне обычного взрыва, но действует более продолжительное время и обладает гораздо большей разрушительной силой. Ударная волна ядерного взрыва может на значительном расстоянии от центра взрыва наносить поражения людям, разрушать сооружения и повреждать боевую технику.

Ударная волна представляет собой область сильного сжатия воздуха, распространяющуюся с большой скоростью во все стороны от центра взрыва. Скорость распространения ее зависит от давления воздуха во фронте ударной волны; вблизи центра взрыва она в несколько раз превышает скорость звука, но с увеличением расстояния от места взрыва резко падает.

За первые 2 сек ударная волна проходит около 1000 м, за 5 сек - 2000 м, за 8 сек - около 3000 м.

Это служит обоснованием норматива N5 ЗОМП "Действия при вспышке ядерного взрыва": отлично - 2 сек, хорошо - 3 сек, удовлетврительно-4 сек.

Крайне тяжелые контузии и травмы у людей возникают при избыточном давлении более 100 кПа (1 кгс/см²). Отмечаются разрывы внутренних органов, переломы костей, внутрен­ние кровотечения, сотрясение мозга, длительная потеря сознания. Разры­вы наблюдаются в органах, содержа­щих большое количество крови (пе­чень, селезенка, почки), наполненных газом (легкие, кишечник) или имею­щие полости, наполненные жидкостью (желудочки головного мозга, мочевой и желчный пузыри). Эти травмы мо­гут привести к смертельному исходу.

Тяжелые контузии и травмы воз­можны при избыточных давлениях от 60 до 100 кПа (от 0,6 до 1,0 кгс/см²). Они характеризуются сильной конту­зией всего организма, потерей созна­ния, переломами костей, кровотечени­ем из носа и ушей; возможны повреж­дения внутренних органов и внутрен­ние кровотечения.

Поражения средней тяжести возни­кают при избыточном давлении 40 — 60 кПа (0,4—0,6 кгс/см²). При этом могут быть вывихи конечностей, кон­тузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей.

Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20 — 40 кПа (0,2—0,4 кгс/см²). Они выражаются в скоропроходящих нарушениях функ­ций организма (звон в ушах, голово­кружение, головная боль). Возможны вывихи, ушибы.

Применительно к гражданским и промышленным зданиям степени разрушения характеризуются следующим состоянием конструкции.

Слабое разрушение. Разрушаются оконные и дверные заполнения и лег­кие перегородки, частично разрушает­ся кровля, возможны трещины в сте­нах верхних этажей. Подвалы и ниж­ние этажи сохраняются полностью. Находиться в здании безопасно, и оно может эксплуатироваться после про­ведения текущего ремонта.

Среднее разрушение проявляется в разрушении крыш и встроенных эле­ментов— вутренних перегородок, окон, а также в возникновении трещин в стенах, обрушении отдельных участ­ков чердачных перекрытий и стен верх­них этажей. Подвалы сохраняются. После расчистки и ремонта может быть использована часть помещений нижних этажей. Восстановление зда­ний возможно при проведении капи­тального ремонта.

Сильное разрушение характеризу­ется разрушением несущих конструк­ций и перекрытий верхних этажей, об­разованием трещин в стенах и дефор­мацией перекрытий нижних этажей. Использование помещений становится невозможным, а ремонт и восстановле­ние чаще всего нецелесообразным.

Полное разрушение. Разрушаются все основные элементы здания, вклю­чая и несущие конструкции. Использо­вать здания невозможно. Подвальные помещения при сильных и полных раз­рушениях могут сохраняться и после разбора завалов частично использо­ваться.

Наибольшие разрушения получают наземные здания, рассчитанные на собственный вес и вертикальные на­грузки, более устойчивы заглубленные и подземные сооружения. Здания с ме­таллическим каркасом средние разру­шения получают при 20 — 40 кПа, а полные — при 60—80 кПа, здания кир­пичные — при 10 — 20 и 30 — 40, здания деревянные — при 10 и 20 кПа соответ­ственно. Здания с большим количест­вом проемов более устойчивы, так как в первую очередь разрушаются запол­нения проемов, а несущие конструкции при этом испытывают меньшую на­грузку. Разрушение остекления в зда­ниях происходит при 2—7 кПа.

Объем разрушений в городе зави­сит от характера строений, их этаж­ности и плотности застройки. При плотности застройки 50 % давление ударной волны на здания может быть меньше (на 20 — 40 %), чем на здания, стоящие на открытой местности, на таком же расстоянии от центра взры­ва. При плотности застройки менее 30 % экранирующее действие зда­ний незначительно и не имеет практи­ческого значения.

Для гидроузлов наиболее опасны­ми являются надводный и подводный взрывы со стороны верхнего бьефа. Наиболее устойчивые элементы гид­роузлов — бетонные и земляные пло­тины, которые разрушаются при дав­лении более 1000 кПа. Наиболее слабые — гидрозатворы водосливных плотин, электрическое оборудование и различные надстройки.

Наиболее устойчивы к воздействию ударной волны морские и речные суда и железнодорожный транспорт. При воздушном или надводном взрыве по­вреждение судов будет происходить главным образом под действием воз­душной ударной волны. Поэтому по­вреждаются в основном надводные части судов — палубные надстройки, мачты, радиолокационные антенны и т. д. Котлы, вытяжные устройства и другое внутреннее оборудование по­вреждаются затекающей внутрь удар­ной волной. Транспортные суда полу­чают средние повреждения при давлениях 60—80 кПа. Железнодорожный подвижной состав может эксплуатиро­ваться после воздействия избыточных давлений: вагоны—до 40 кПа, тепло­возы — до 70 кПа (слабые разру­шения).

 

 

Вопрос № 6. Световое излучение.

По своей при­роде световое излучение ядерного взрыва — совокупность видимого све­та и близких к нему по спектру уль­трафиолетовых и инфракрасных лучей. Источник светового излучения — светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры веществ ядерного боеприпаса, воздуха и грунта (при наземном взрыве).

Тем­пература светящейся области в тече­ние некоторого времени сравнима с температурой поверхности солнца (максимум 8000 — 10000 и минимум 1800 °С). Размеры светящейся области и ее температура быстро изменяются во времени. Продолжительность све­тового излучения зависит от мощности и вида взрыва и может продолжаться до десятков секунд. При воздушном взрыве ядерного боеприпаса мощ­ностью 20 кт световое излучение про­должается 3 с, термоядерного заряда 1Мт — 10с. Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом.

Световым импульсом на­зывается отношение количества свето­вой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпен­дикулярно распространению световых лучей. Единица светового импульса — джоуль на квадратный метр (Дж/м²) или калория на квадратный сантиметр (кал/см²).

Что касается распространения свето­вого излучения, то большое значение имеют другие факторы. Во-первых, часть светового излучения поглощает­ся слоями водяных паров и пыли непо­средственно в районе взрыва. Во-вто­рых, большая часть световых лучей прежде, чем достичь объекта на по­верхности земли, должна будет прой­ти воздушные слои, расположенные близко к земной поверхности. В этих наиболее насыщенных слоях атмосфе­ры происходит значительное поглоще­ние светового излучения молекулами водяных паров и двуокиси углерода; рассеяние в результате наличия в воз­духе различных частиц здесь также гораздо большее. Кроме того, необхо­димо учитывать рельеф местности. Количество световой энергии, достига­ющей объекта, находящегося на опре­деленном расстоянии от наземного взрыва, может составлять для малых расстояний порядка трех четвертей, а на больших—половину импульса при воздушном взрыве такой же мощности.

При подземных или подводных взрывах поглощается почти все свето­вое излучение.

При ядерном взрыве на большой высоте рентгеновские лучи, излучае­мые исключительно сильно нагретыми продуктами взрыва, поглощаются большими толщами разреженного воз­духа. Поэтому температура огненного шара (значительно больших размеров, чем при воздушном взрыве) ниже. Для высот порядка 30—100 км на све­товой импульс расходуется около 25— 35 % всей энергии взрыва.

Независимо от причин возникнове­ния, ожоги разделяют по тяжести по­ражения организма.

Ожоги первой степени выражают­ся в болезненности, покраснении и припухлости кожи. Они не представ­ляют серьезной опасности и быстро вылечиваются без каких-либо послед­ствий.

При ожогах второй степени об­разуются пузыри, заполненные проз­рачной белковой жидкостью; при по­ражении значительных участков кожи человек может потерять на некоторое время трудоспособность и нуждается в специальном лечении. Пострадавшие с ожогами первой и второй степеней, достигающими даже 50—60 % поверх­ности кожи, обычно выздоравливают.

Ожоги третьей степени характеризу­ются омертвлением кожи с частичным поражением росткового слоя.

Ожоги четвертой степени: омертвление кожи и более глубоких слоев тканей (подкож­ной клетчатки, мышц, сухожилий кос­тей). Поражение ожогами третьей и четвертой степени значительной части кожного покрова может привести к смертельному исходу.

Одежда людей и шерстяной покров животных защищает кожу от ожогов. Поэтому ожоги чаще бывают у людей на открытых частях тела, а у живот­ных — на участках тела, покрытых ко­ротким и редким волосом. Импульсы светового излучения, необходимые для поражения кожи животных, покрытой волосяным покровом, более высокие.

По данным иностранной печати, в городах Хиро­сима и Нагасаки примерно 50 % всех смертельных случаев было вызвано ожогами; из них 20 — 30 % — непосред­ственно световым излучением и 70 — 80 % — ожогами от пожаров.

Поражение глаз человека может быть в виде временного ослепления — под влиянием яркой световой вспыш­ки. В солнечный день ослепление длит­ся 2 — 5 мин, а ночью, когда зрачок сильно расширен и через него прохо­дит больше света, — до 30 мин и бо­лее. Более тяжелое (необратимое) по­ражение — ожог глазного дна — воз­никает в том случае, когда человек или животное фиксирует свой взгляд на вспышке взрыва.

Пожары на объектах и в населенных пунктах возникают от светового излучения и вторичных факторов, вызванных воздействием ударной волны. Наименьшее избыточ­ное давление, при котором могут воз­никнуть пожары от вторичных при­чин, — 10 кПа (0,1 кгс/см²). Возгора­ние материалов может наблюдаться при световых импульсах 125 кДж (3 кал/см²) и более. Эти импульсы светового излучения в ясный солнеч­ный день наблюдаются на значительно больших расстояниях, чем избыточное давление во фронте ударной волны 10 кПа.

Так, при воздушном ядерном взрыве мощностью 1 Мт в ясную сол­нечную погоду деревянные строения могут воспламеняться на расстоянии до 20 км от центра взрыва, автотранс­порт — до 18 км, сухая трава, сухие листья и гнилая древесина в лесу — до 17 км. Тогда, как действие избыточ­ного давления 10 кПа для данного взрыва отмечается на расстоянии 11 км.

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.