Средства и способы защиты от поражающих факторов ядерного взрыва

В процессе развития физических явлений, сопровождающих ядерный взрыв, возникают поражающие факторы: воздушная ударная волна, световое излучение ядерного взрыва, проникающая радиация, радиоактивное загрязнение местности
и электромагнитный импульс.

Воздушная ударная волна представляет собой область резкого и значительного по величине сжатия среды, распространяющуюся от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Большинство разрушений и повреждений вооружения, боевой техники и сооружений обусловлено воздействием ударной волны. Заметим, что защищать различного рода сооружения и объекты от воздействия ударной волны достаточно трудно. Это даёт право считать ударную волну одним из главных поражающих факторов.

К основным параметрам поражающего действия ударной волны относятся: избыточное давление во фронте ударной волны, время действия ударной волны, скоростной напор.

Избыточное давление является основной характеристикой, которая определяет поражающее действие ударной волны на объекты. Разность давлений во фронте ударной волны и атмосферного (Р_ф – Р_о = DР_ф) называется избыточным давлением
во фронте ударной волны. Величина избыточного давления во фронте ударной волны при её распространении в однородной безграничной атмосфере зависит от мощности взрыва и расстояния до его центра. Измеряется избыточное давление в кгс/см² (Па).

Время действия ударной волны определяется длительностью действия фазы сжатия. При увеличении мощности взрыва и расстояния до его центра время действия фазы сжатия увеличивается. Время действия ударной волны измеряется в секундах.

Скоростной напор (DР_ск) – это динамическое давление движущихся масс воздуха во фронте ударной волны. Он является горизонтальной нагрузкой и характеризуется метательным действием ударной волны, способным отбрасывать предметы на значительные расстояния. Измеряется скоростной напор в кгс/см² (Па).

Поражающее действие ударной волны может быть непосредственным и косвенным (поражение движущимися обломками и отдельными предметами). Часто поражения будут вызываться совместным воздействием как непосредственных, так и косвенных факторов. Наибольшую опасность косвенные поражения людей будут представлять при их нахождении в лесу и населённых пунктах. Поэтому в этих условиях необходимо предусматривать защиту населения от обломков и других движущихся предметов.

Тяжесть поражения человека определяется параметрами ударной волны, условиями его расположения, степенью укрытия и другими факторами. В зависимости от этих условий возможны лёгкие, средние, тяжёлые и крайне тяжёлые (смертельные) поражения.

Крайне тяжёлые (смертельные) поражения наблюдаются при избыточном давлении более 100 кПа.

При тяжёлых поражениях (50–100 кПа) наблюдаются травмы головного мозга, повреждения органов грудной и брюшной полости, переломы костей, кровотечение из носа и ушей. Пострадавшие с такими поражениями нуждаются в немедленной госпитализации и продолжительном (более 3 мес.) лечении. В процессе лечения возможны смертельные исходы.

При поражении средней тяжести (40–50 кПа) могут быть ушибы тела, разрывы барабанных перепонок и другие повреждения. После травмы длительное время наблюдаются головные боли, нарушается память, возникают расстройства речи и слуха, кровотечение из ушей и носа. Такие поражённые нуждаются в госпитализации на различные сроки (до 3 мес.). В большинстве случаев лечение заканчивается выздоровлением.

При лёгких поражениях (20–40 кПа) люди, как правило, теряют сознание на непродолжительное время (несколько секунд), после чего возможны головокружение, звон и шум в ушах. При таких поражениях часть личного состава будет нуждаться
в госпитализации или наблюдении при части в течение 7–15 суток, а в отдельных случаях – до 1,5 месяцев. Люди, получившие лёгкие поражения в виде ушибов, ссадин, после оказания им медицинской помощи остаются в строю.

Защита от поражения воздушной ударной волной обеспечивается изоляцией человека или объекта от воздействия избыточного давления и уменьшением силы скоростного напора. Наиболее надёжную защиту обеспечивают специальные прочные сооружения закрытого типа, заглублённые в землю. Защитными свойствами от действия ударной волны обладают также танки, БТР и БМП. Открытые сооружения (траншеи, ходы сообщения, окопы, щели) уменьшают радиусы зон поражения
ударной волной в 1,4 раза, а площади поражения и потери войск и населения примерно в 2–3 раза. Воздействие скоростного напора снижают различные углубления (кюветы, ямы, воронки и др.) или невысокие прочные стенки, пни и другие предметы, за которыми можно укрыться.

Световое излучение ЯВ представляет собой поток лучистой энергии в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра электромагнитных волн. Оно возникает сразу после взрыва совместно с образованием светящейся области гомотермического шара и распространяется со скоростью 3·10⁵ км/с. Вследствие этого время, необходимое для прохождения лучистого потока от точки взрыва
до объектов, находящихся даже на расстоянии десятков километров от места взрыва, практически равно нулю. Источником светового излучения является светящаяся область ЯВ.

Основным параметром поражающего действия светового излучения на различных расстояниях от центра ядерного взрыва, является световой импульс. Световым импульсом U называется количество энергии прямого светового излучения, приходящееся на 1 м² неподвижной и неэкранированной поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению распространения светового потока, за всё время излучения. Измеряется световой импульс в Дж/м². Величина светового импульса зависит от тротилового эквивалента взрыва, вида взрыва, расстояния и прозрачности атмосферы.

Световое излучение ослабляется вследствие поглощения и рассеяния его в атмосфере. С увеличением запылённости и влажности воздуха, характеризующихся появлением дымки, ослабление светового излучения усиливается. При взрыве над облаками излучение, идущее в направлении земли, будет ослаблено, и как поражающий фактор его практически можно не учитывать. Причём это явление обусловлено, главным образом, отражением светового излучения от облаков. При взрыве под облаками облучение наземных объектов усиливается в результате отражения светового излучения от облаков, в таких случаях световое излучение огненного шара действует иногда на объекты, которые закрыты от прямого светового потока.

Основным видом поражений световым излучением являются тепловые поражения, которые характеризуются степенью ожога, определяемого глубиной термического повреждения кожи и степенью тяжести термического поражения, зависящего от глубины и площади ожога, а также от его локализации. Различают четыре степени ожогов и четыре степени тяжести термических поражений человека.

Ожоги I степени характеризуются болезненной краснотой и отёком кожи, ожоги II степени – образованием пузырей, ожоги III степени – омертвением кожи, ожоги IV степени – обугливанием кожи и глубоко лежащих тканей.

Термические поражения I степени тяжести (лёгкое поражение) характеризуются потерей боеспособности, но при лечении завершаются благоприятным исходом. Термические поражения II степени тяжести (средней тяжести) отличаются более тяжёлым течением заболевания. В результате развития осложнений возможны смертельные исходы (до 5 %). Термические поражения III степени тяжести (тяжёлое поражение)
в 20–30 % случаев заканчиваются смертельным исходом. При IV степени тяжести (крайне тяжёлое поражение) личный состав, как правило, погибает в течение 10 суток после поражения.

Действие светового излучения на объекты может привести к их возгоранию
и образованию очагов пожара. Поражающее действие светового излучения может быть значительно ослаблено или полностью исключено проведением соответствующих мероприятий по защите:

экранирование, т. е. использование рельефа местности, свойств лесных массивов
и других местных предметов, защитных сооружений, маскирующих дымов и др.;

увеличение коэффициента отражения светового излучения поверхностями различных объектов (применение белых материалов, красок, использование обмазок светлых тонов, металлических отражающих поверхностей);

повышение стойкости объектов к световому излучению (использование огнестойких материалов и покрытий, обсыпок из грунта, обмазок из глины, увлажнения, ледяных рубашек и т. д.);

соблюдение пожарной безопасности (создание зон, лишённых горючих материалов, подготовка средств для тушения пожаров).

Проникающая радиация представляет собой поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемых при ядерном взрыве. Поражающее действие проникающей радиации
на наземные объекты продолжается в течение 15–25 с от момента взрыва.

Сущность поражающего действия проникающей радиации на человека состоит в ионизации атомов и молекул, входящих в состав тканей организма, в результате чего может развиться лучевая болезнь. Степень тяжести заболевания определяется главным образом дозой облучения, полученной человеком, и характером облучения (общее или только некоторых участков тела). По тяжести заболевания лучевую болезнь принято делить на четыре степени: I степень (лёгкая – 100-250 рад), II степень (средняя – 250-400 рад), III степень (тяжёлая – 400-600 рад) и IV степень (крайне тяжёлая – более 600 рад). В качестве средств, ослабляющих действие ионизирующих излучений на организм человека, могут быть использованы различные противорадиационные препараты (радиопротекторы).

Для защиты от проникающей радиации могут использоваться защитные свойства различных сооружений, боевой техники, материалов и т.п. Гамма-кванты взаимодействуют с электронной оболочкой ядра. Следовательно, чем больше электронная плотность вещества, тем интенсивнее взаимодействие фотонов с материалом защиты. Значит, гамма-излучение в более плотном веществе теряет энергии больше, чем в менее плотном. Отсюда следует, что гамма-излучение более эффективно ослабляется материалами, имеющими большой удельный вес (свинец, сталь, бетон).

В отличие от гамма-излучения нейтронный поток взаимодействует только с ядрами атомов. Взаимодействие нейтронов с материалом защиты приводит к уменьшению нейтронного потока, а следовательно, и к уменьшению дозы нейтронов. Однако в отличие от гамма-излучения наибольшее ослабляющее действие на поток нейтронов оказывают материалы, содержащие лёгкие ядра (вода, полиэтилен).

Наибольшей кратностью ослабления от проникающей радиации обладают фортификационные сооружения (перекрытые траншеи – до 130, убежища – до 3000).

Радиоактивное загрязнение местности, приземного слоя атмосферы и объектов.Местность, загрязнённая радиоактивными веществами с мощностями доз излучения, опасными для пребывания на ней человека, по площади во много раз
превышает размеры зон поражения ударной волной, световым излучением и проникающей радиацией. Такие мощности доз излучения могут наблюдаться как в районе взрыва, так и на значительном удалении от него.

После выпадения продуктов ядерного взрыва на местность (и другие объекты, расположенные на ней), образуется след радиоактивного загрязнения. Кроме местности, загрязнению подвергаются техника, вооружение, личный состав и т.д. Загрязнёнными могут оказаться вода, продовольствие, воздух.

Местность, которая подвергается радиоактивному загрязнению при ядерных взрывах, условно делится на два участка: район взрыва и след облака.

Участок местности, загрязнённый радиоактивными веществами в результате касания светящейся области ядерного взрыва, разброса загрязнённого грунта из воронки взрыва, воздействия нейтронного потока проникающей радиации на химические элементы, содержащиеся в грунте, называется зоной радиоактивного загрязнения в районе взрыва. В свою очередь, район взрыва принято делить на две половины: наветренную сторону, обращённую к ветру; подветренную сторону.

След облака делится на четыре зоны загрязнения – А, Б, В и Г. Схема зон радиоактивного загрязнения представлена на Рисунке 1.1.

Зона А – умеренного радиоактивного загрязнения. Дозы излучения до полного распада радиоактивных веществ на внешней границе зоны Д_¥ = 40 рад, на внутренней границе Д_¥ = 400 рад. Её площадь составляет 70–80 % площади всего следа, на карты наносится синим цветом.

Зона Б – сильного радиоактивного загрязнения. Дозы облучения на границах Д_¥ = 400 рад и Д_¥ = 1200 рад. На долю этой зоны приходится примерно 10 % площади радиоактивного следа (наносится зелёным цветом).

Зона В – опасного радиоактивного загрязнения. Дозы облучения на её внешней границе за период полного распада радиоактивных веществ Д_¥ = 1200 рад, а на внутренней границе Д_¥ = 4000 рад. Эта зона занимает примерно 8–10 % площади следа облака взрыва (наносится коричневым цветом).

Рисунок 1.1. Схема зон радиоактивного загрязнения местности

Зона Г – чрезвычайно опасного радиоактивного загрязнения. Дозы излучения на её внешней границе за период полного распада радиоактивных веществ
Д_¥ = 4000 рад, а в середине зоны Д_¥ = 7000 рад (наносится чёрным цветом).

Мощности доз излучения на внешних границах этих зон через 1 ч после взрыва составляют соответственно 8; 80; 240 и 800 рад/ч, а через 10 ч – 0,5; 5; 15 и 50 рад/ч.

При нахождении людей на радиоактивно загрязнённой местности ионизирующие излучения воздействуют на организм человека и вызывают его поражение. Это воздействие может проявляться как в результате внешнего облучения (радиоактивные вещества находятся вне организма), так и при попадании радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания, пищеварительный тракт, кожу и открытые раны (внутреннее облучение). В результате такого воздействия, как и при проникающей радиации, может развиться лучевая болезнь. Степень поражения биологической ткани определяется главным образом внешним облучением.

Электромагнитный импульс. Ядерные взрывы в атмосфере (в тропосфере
и в более высоких слоях приводят к возникновению мощных электромагнитных полей с длинами волн 1-1000 м и более. Эти поля  ввиду их кратковременного существования принято называть электромагнитным импульсом (ЭМИ). В результате возникновения напряжений и токов в проводниках ЭМИ может оказывать поражающее действие на радиоэлектронную аппаратуру и электротехническое оборудование; аппаратуру, кабельные и проводные линии систем связи, управления, энергоснабжения и т.п. При наземном и низком воздушном взрывах воздействие ЭМИ наблюдается на расстоянии порядка нескольких километров от центра взрыва. При высотном ядерном взрыве (Н > 10 км) могут возникать поля ЭМИ в зоне взрыва и на высотах 20–40 км от поверхности земли.

Защита от ЭМИ достигается экранированием линий энергоснабжения
и управления, а также аппаратуры. Все наружные линии, например, должны быть двухпроводными, хорошо изолированными от земли, с малоинерционными разрядниками и плавкими вставками. Для защиты чувствительного электронного оборудования целесообразно использовать разрядники с небольшим порогом зажигания.

ХИМИЧЕСКОЕ ОРУЖИЕ

В настоящее время более 20 стран мира обладают химическим оружием (ХО), хотя официально заявили об этом только США, Советский Союз (правопреемником которого стала Россия) и Ирак. Достаточно серьёзные, однако малоизвестные, работы в области ХО, по крайней мере, до 1990 года проводились в Великобритании, Франции, ФРГ
(в рамках НАТО), а также в Италии, Испании, Дании, Бельгии, Голландии, Швеции, Израиле, ЮАР, Японии. Имеют химическое оружие Египет, Эфиопия и др. И, как показывает история, не учитывать вероятность применения этого оружия, особенно в локальных войнах, видимо, нельзя.

Учитывая угрозу, которую представляет собой применение в войне химического оружия для всего человечества, мировая общественность ведёт постоянную борьбу за исключение химического оружия из арсеналов всех армий, за его полное и безоговорочное запрещение. «Конвенция о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и о его уничтожении» была заключена в Париже 13 января 1993 года. В соответствии с положениями настоящей Конвенции^[5] каждое государство-участник обязуется:

уничтожить химическое оружие, которое находится в его собственности или владении или которое размещено в любом месте под его юрисдикцией
или контролем;

уничтожить всё химическое оружие, оставленное им на территории другого государства-участника;

уничтожить любые объекты по производству химического оружия, которые находятся в его собственности или владении, или которые размещены в любом месте под его юрисдикцией или контролем;

не использовать химические средства борьбы с беспорядками в качестве средства ведения войны.

В Российской Федерации 5 ноября 1997 года был принят Федеральный закон
№ 138-ФЗ «О ратификации Конвенции о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и о его уничтожении». Ратификация Конвенции явилась весомым вкладом России в укрепление глобальной безопасности.