Лекція №2, 3. Характеристика осередків ураження в умовах

НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЙ

 

Мета лекції: Вивчити основні уражаючі фактори, які можуть виникати в умовах надзвичайних ситуацій, та наслідки їх дії на людей і об’єкти господарювання.

 

Навчальні питання:

 

 

1. Ядерна зброя та її уражаючі фактори. Осередки ураження.

2. Осередок ураження при аваріях на вибухонебезпечних об’єктах.

3. Хімічні зброя і СДЯР. Осередок хімічного ураження.

4. Біологічна зброя. Осередок біологічного ураження

5.Осередок ураження при землетрусах

6. Осередок ураження при повенях.

 

Література: 1, с. 66-118

2, с. 108-198

 

 

Ядерна зброя та її уражаючі фактори. Осередки ураження

1.1. Класифікація ядерної зброї

Ядерна зброя – це зброя масового знищення, яка використовує енергію ядерних реакцій.

За характером реакції ядерна зброя поділяється на:

 

-

-

-

У ядерних боєприпасах застосовується реакція поділу ядер урану -235, плутонію-239. У термоядерних боєприпасах застосовують як паливо важкі ізотопи водню – дейтерій і тритій. Термоядерна зброя малої потужності має назву «нейтронна». Вона має підвищену проникаючу радіацію з великим відсотком нейтронного випромінювання.

Потужність ядерних боєприпасів вимірюється тротиловим еквівалентом.

Тротиловий еквівалент –

 

 

За потужністю ядерні боєприпаси умовно поділяються на:

- малі – потужністю до 15кТ;

- середні – потужністю 15-100кТ;

- великі – потужністю до 100-500кТ;

- надвеликі – потужністю більше 500кТ.

Вибухи ядерної зброї поділяються на: повітряні, наземні, надводні, підводні, підземні, висотні (атмосферні).

Висотні вибухи призначені для ушкодження радіолокаторів, засобів зв’язку. Повітряні вибухи призначені для ураження міст. Підземні вибухи призначені для руйнування підземних споруд (КП, шахти ПУ ракет). Наземні вибухи призначені для радіоактивного забруднення місцевості.

Ядерна зброя має 5 уражаючих факторів: ударна хвиля, світлове випромінювання, проникаюча радіація, радіоактивне забруднення місцевості, електромагнітний імпульс.

1.2. Уражаючі фактори ядерного вибуху, їх дія на людей, будови та споруди

Ударна хвиля – це ділянка сильного стиснення повітря, що поширюється у всі сторони від центра вибуху з надзвуковою (> 350 м /с) швидкістю ((1260 км/год.).

Уражаюча дія ударної хвилі

 

 

ΔР_ф – надмірний тиск – це різниця між нормальним атмосферним тиском і тиском у фронті ударної хвилі. Надмірний тиск ΔР_ф вимірюється в кПа або кг/см². Þ 1 кг /см² = 100 кПа.

Швидкісний напір ΔР_Ш – це динамічне навантаження, яке створюється потоком повітря, вимірюється в паска лях. Тиск на людину відчувається як удар. Він створює в тілі людини хвилю стиснення, яка поширюється в органах зі швидкістю 1500м/с. тканини не встигають відреагувати і пошкоджуються. Тривалість дії ударної хвилі вимірюється секундами.

Внаслідок дії ударної хвилі відбуваються масові ураження людей, тварин, рослин, руйнування й ушкодження будов і споруд. В таблиці 1 показано надмірний тиск ударної хвилі в залежності від відстані до центра вибуху і потужності ядерного заряду.

 

 

Таблиця 1.

 

Потужність боєприпасу, кТ	Надлишковий тиск, Δ РФ, кг/см^2
			0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1
Відстань до центру вибуху, км
	0,4	0,68		1,4	1,6	1,7	2,1	2,6	3,8	6,5
0,62	0,92	1,2	1,5	1,7	1,9	2,2	2,5	3,2	5,2
	0,51	0,86	1,2	1,6	1,8	1,9	2,5	2,9	4,4	7,9
0,79	1,15	1,5	1,8		2,2	2,6		3,8	6,4
	0,58	0,98	1,37	1,85	2,07	2,27	2,8	3,35	4,95	9,1
0,9	1,35	1,7	2,1	2,3	2,55	2,93	3,6	4,4	7,3
	0,69	1,15	1,7	2,3	2,6		3,4	4,2		11,5
1,05	1,6	2,1	2,6	2,8	3,2	3,6	4,4	5,5
	0,9	1,5	2,2		3,3	3,6	4,3		7,5	14,3
1,35		2,9	3,5	3,6		4,5	5,4		11,2

Примітка: Чисельник – для повітряного, знаменник – для наземного вибуху

 

В залежності від надмірного тиску пошкодження можуть бути:

· легкі при тиску 0,2 - 0,4 кг/см² (тимчасові порушення слуху, загальна контузія, вивихи, легкі травми);

· середні при тиску 0,4 - 0,6 кг/см² (серйозні контузії, кровотечі з носа);

· важкі при тиску 0,6 - 1 кг/см² (сильні контузії всього організму, переломи, сильні кровотечі);

· дуже важкі при тиску більше 1 кг/см² (може призвести до смертельних наслідків).

Територія,

 

 

Зовнішньою межею осередку ядерного ураження вважається умовна лінія, де надмірний тиск ΔР_Ф ударної хвилі становить 0,1 кг/см² (рис.1.)

 

 

Рис.1. Зони осередку ядерного ураження

 

 

Осередок ядерного ураження поділяється на 4 зони:

 

Ступінь можливих руйнувань конкретних будівель і споруд або обладнання від ударної хвилі визначається в основному надмірним тиском (таблиці 2,3).

 

Таблиця 2. Ступінь руйнувань об’єктів залежно від надмірного тиску

ударної хвилі, ΔР_Ф , кг/см²

Об’єкти руйнувань	Ступінь руйнувань
повне	сильне	середнє	слабке
Цегляні будівлі	0,35-0,45	0,25-0,35	0,15-0,25	0,08-0,15
Дерев'яні будівлі	0,2-0,3	0,12-0,2	0,08-0,12	0,06-0,08
Споруди з металевим і залізобетонним каркасом	0,6-1,0	0,4-0.6	0,2-0.4	0,1-0,2
Водопровідні башти	0,5-1,0	0,3-0,5	0,2-0,3	0,08-0,2
Трактори	0,7	0,6-0,7	0,4-0,6	0,3-0,4
Комбайни	0,4	0,25-0,4	0,15-0,25	0,08-0,15
Повітряні ЛЕП	0,7-0,8	0,3-0,7	0,1-0,3	0,07-0,15
Підвальні приміщення	0,6-0,8	0,4-0,6	0,3-0,4	0,25-0,3

 

 

Таблиця 3. Радіуси зон (км) руйнування лісу від впливу вибухової хвилі при

потужності вибуху 1Мт

 

Характер руйнування лісу	ΔРФ , кг/см^2	Вид вибуху
П	Н
Повне руйнування лісу. Дерева вириваються з корінням, ламаються і відкидаються	0,5	4,5	4,0
Суцільні завали. Руйнується до 60% дерев.	0,5-0,3	5,5	5,0
Часткові завали. Руйнується до 30% дерев.	0,3-0,2	7,5	7,0
Пошкодження насаджень. Поламані окремі дерева на узліссі і полянах, частково поламані крони і окремі гілки	0,2-0,1	14,5	11,2

 

Ураження лісових насаджень і руйнування в лісі від ударної хвилі може бути різним в залежності від густоти лісу, рельєфу місцевості, типу дерев, віку насаджень.

Під час ядерного вибуху під водою також утвориться ударна хвиля у воді, ΔР_Ф значно більше, ніж при повітряному вибуху (при однаковій відстані), час дії менше, а швидкість більше.

1.2.2. Світлове випромінювання

Світлове випромінювання –

 

СВ викликає оплавлення негорючих матеріалів і обвуглювання та загоряння горючих предметів. В результаті дії СВ виникають пожежі. СВ у людей викликає опіки відкритих частин тіла та ураження очей. Якщо очі закриті – ураження не буває. В таблиці 4 приведені радіуси виникнення пожеж.

 

Таблиця 4. Радіуси виникнення пожеж

 

Місце виникнення пожеж	Потужність, МТ
0,02	0,2	0,5
п	н	п	н	п	н	п	н	п	н	п	н
Населені пункти	4,4	2,6	6,5	3,8	7,8	4,5	8,5	5,0	14,0	8,0	24,0	14,0
Хвойні ліси	5,0	3,8	7,5	4,5	9,0	5,6	11,0	5,8	20,0	8,5	28,0	16,0
Поля достиглої с/г культури, скошені і сухі трави	6,0	4,2	8,0	5,0	10,0	6,0	13,0	6,2	22,0	10,0	35,0	21,0

 

Світлове випромінювання вимірюється в кДж/м².

1.2.3. Проникаюча радіація (ПР)

 

Уражаюча дія ПР визначається властивістю гама-променів і нейтронів іонізувати атоми середовища, в якому вони поширюються (порушується функція життєвих органів і систем). Іонізуючу властивість ПР в повітрі характеризують дозою випромінювання.

 

 

Розрізнюють експозиційну, поглинуту і еквівалентну дозу.

Експозиційну дозу випромінювання гамма-променів вимірюють несистемною одиницею – рентген (Р).

Поглинута доза радіації – це величина, яка характеризує енергію іонізуючого випромінювання, поглинуту одиницею маси речовини, яка опромінюється. Одиниця вимірювання – грей (Гр).

Для обліку біологічної ефективності випромінювань введена одиниця поглинутої дози - біологічний еквівалент рентгена – бер. Один бер – це доза будь –якого випромінювання, яка створює в організмі такий же біологічний ефект, як 1 Р рентгенівського або гамма – випромінювання (1 бер = 1Р).

 

 

Згубно діє ПР на живі організми. Уражаюча дія радіації на живі клітини називається опроміненням. При опроміненні порушується життєдіяльність організму, яке проявляється у вигляді променевої хвороби.

Ступінь і розвиток променевої хвороби у людей і тварин залежить від дози опромінення, яку одержав організм.

При великих дозах виникає гостра форма.

Розрізняють 4 ступені променевої хвороби в залежності від дози:

Люди Тварини

І. Легкий 100-200 бер (р) 150-250 бер (р)

ІІ. Середній 200-400 250-400

ІІІ. Важкий 400-600 400-600

ІУ. Надзвичайно важкий > 600 > 600

При легкому ступені проявляється нездужання, загальна слабкість, головний біль, незначне зменшення лейкоцитів у крові. Люди видужують.

Ознаками середнього ступеня є важке нездужання, головний біль, часта блювота, розлади функцій нервової системи, майже наполовину знижується кількість лейкоцитів. Люди видужують через кілька місяців, але можливі ускладнення хвороби.

При третьому ступені стан здоров’я хворого дуже важкий, сильний головний біль, блювота, пронос, буває втрата свідомості, проявляється різке збудження, крововиливи в шкіру і слизові оболонки, різко зменшується кількість лейкоцитів і еритроцитів, ослабляються захисні сили організму і з’являються різні ускладнення. Без лікування хвороба часто (до 50%) призводить до смерті.

При надзвичайно важкому ступені симптоми такі ж, але хвороба протікає дуже важко і при неефективному лікуванні таке ураження у 80-100% випадків призводить до смерті.

При дозі > 5000 бер (р) виникає блискавична форма променевої хвороби.

При важкому ступені гинуть 60% тварин, а при ІУ – через 10-15 діб – 100%.

При менших дозах – хронічна форма променевої хвороби.

Комахи і шкідники витримують дози опромінення в десятки тисяч рентген.

Найбільш стійкою до доз опромінення із рослин – квасоля.

 

 

Захистом від ПР служать різні матеріали. Ступінь ослаблення гамма – променів і нейтронів залежить від властивостей та товщини захисного шару.

Шар половинного ослаблення –

 

 

В таблиці 5 приведені значення шару половинного ослаблення матеріалів.

 

Таблиця 5. Значення шару половинного ослаблення

 

Матеріал	Щільність, г/см^2	Товщина шару половинного ослаблення, см
по нейтронам	по гама-випромінюванню
Вола	1,0	2,7
Поліетилен	0,92	2,7
Броня	7,8	11,5
Свинець	11,3
Земля	1,6		14,4
Бетон	2,3
Деревина	0,7	9,7

 

1.2.4. Радіоактивне забруднення місцевості

Радіоактивне забруднення місцевості є 4-м фактором ядерного вибуху. Під час ядерного вибуху велика кількість р/а речовин, які осідають з димової хмари на поверхню землі, забруднюють повітря, місцевість, воду, а також продукти, що знаходяться на ній, споруди, лісові насадження, с/г культури, урожай, незахищених людей і тварин.

Джерела р/а забруднення є р/а речовини ядерного заряду, що не прореагували, наведена радіація (штучні р/а ізотопи), продукти ділення ядерного заряду.

 

Місцевість рахується зараженою при рівні радіації більше 0,5 Р/год.

По рівню радіації на першу годину після вибуху забруднену територію поділяють на 4 зони: А, Б, В, Г (рис.2).

Зона А – помірного забруднення. Еталонний рівень радіації через 1-шу год. після вибуху на зовнішній межі – 8Р/год. Доза радіації на зовнішній межі за час повного розпаду р/а речовин – 40Р, на внутрішній межі – 400Р.

Зона Б – сильного забруднення. Еталонний рівень радіації через 1-шу год. після вибуху на зовнішній межі – 80Р/год. Доза радіації на зовнішній межі за час повного розпаду р/а речовин – 400Р, на внутрішній межі – 1200Р.

Зона В – небезпечного забруднення. Еталонний рівень радіації через 1-шу год. після вибуху на зовнішній межі – 240Р/год. Доза радіації на зовнішній межі за час повного розпаду р/а речовин – 1200Р, на внутрішній межі – 4000Р.

Зона Г – надзвичайно небезпечного забруднення. Еталонний рівень радіації через 1-шу год. після вибуху на зовнішній межі – 800Р/год. Доза радіації на зовнішній межі за час повного розпаду р/а речовин – 4000Р, в середині зони – 7000Р.

 

 

 

 

Рис.2. Слід радіоактивної хмари ядерного вибуху з рівнями радіації

через 1год. після вибуху

 

Спад радіації відбувається по закону:

Р_t = Р₁ × (t / t₁ ) ^{- n} ,

де: Р_t – рівень радіації на час t;

Р₁ – рівень радіації на першу годину після вибуху;

t₁ – перша година після вибуху;

n – коефіцієнт (для ядерного вибуху n = 1,2)

На практиці користуються коефіцієнтом зниження рівня радіації К_t, який уже розрахований і є таблиця. Спад радіації розраховують за формулою:

Р_t = Р₁ / К_t .

К_t показує, у скільки разів зменшується рівень радіації за час від 1 год. після вибуху до моменту t.

Радіоактивне забруднення місцевості характеризується щільністю забруднення, яку вимірюють К_і / км² .

К_і – одиниця активності радіонуклідів. При щільності забруднення 1 К_і / км² – рівень радіації становить приблизно 9мкР/год.

1.2.5. Електромагнітний імпульс

Ядерні вибухи призводять до потужних електромагнітних полів. Ці поля через короткочасне існування називають електромагнітним імпульсом (ЕМІ). Його тривалість менше 1 сек. ЕМІ розповсюджується на кілька сотень км.

Уражаюча дія ЕМІ обумовлена виникненням напруги і струмів у провідниках, розміщених у повітрі. Напруженість електромагнітного поля, створеного ЕМІ, досягає 50 000 В/м. ЕМІ уражає радіоелектронну апаратуру і радіозв’язок, пошкоджується ізоляція кабелів. Найбільш уразливим елементом є напівпровідникові прилади (діоди, транзистори і ін.).

Сучасний рівень знань про природу і властивості ЕМІ дає можливість розробити захист від ЕМІ.