Ядерное оружие

   Ядерный взрыв сопровождается выделением огромного количества энергии и образованием следующих поражающих факторов:

1) ударной волны;

2) светового  излучения;

3) первичной  проникающей радиации, возникающей в момент ядерного взрыва, в виде потока нейтронов и гамма-лучей;

4) остаточной проникающей радиации радиоактивных осадков;

5) электромагнитного импульса.

   Распределение энергии между этими факторами  зависит от типа и конструкции ядерного боеприпаса и вида ядерного взрыва. Так, при воздушном взрыве обычного ядерного заряда мощностью 1 кт около 50 % энергии приходится на ударную волну, 33—35 %— на световое излучение, 10%—на остаточную радиацию вследствие Заражения окружающей среды и 5—7%—на первичную проникающую радиацию момента ядерного взрыва.

   При взрыве нейтронной бомбы такой же мощности с инициирующим зарядом из плутония мощностью около 0,3 кт 35 % энергии расходуется на ударную волну и световое излучение, 1 % — на гамма-излучение и 64 % —на поток нейтронов. В других типах нейтронных бомб всего 30 % энергии ядерного взрыва приходится на первичную проникающую радиацию, 40 % — на создание ударной полны, 25 % — на световое излучение и 5% — на остаточную радиацию. Оптимальная мощность нейтронного боеприпаса, при которой не менее 30 % энергии расходуется на первичное гамма-нейтронное излучение, составляет от одной до нескольких килотонн. 

2. Ударная волна

   Ударная волна воздушного ядерного взрыва представляет собой сферический слой сильно сжатого воздуха, образовавшийся вокруг огненного шара и перемещающийся с большой скоростью от центра в радиальных направлениях. В момент ядерного взрыва в зоне ядерной реакции мгновенно появляется сверхвысокое давление порядка 100 млн МПа, которое и создает ударную волну. Передняя граница сжатого слоя воздуха, характеризующаяся резким   увеличением   давления, называется фронтом ударной волны.

   Ударная волна перемещается значительно  медленнее, чем световое излучение (табл. 1). Поэтому, увидев вспышку взрыва, можно укрыться от ее действия.

   Распространяясь во все стороны от центра ядерного взрыва, ударная волна встречает  сопротивление воздуха и местных  преград (горы, холмы, леса, здания населенных пунктов), вследствие чего постепенно ослабевает. При этом радиус поражения ударной волной наземного ядерного взрыва на 20 % меньше радиуса поражения ударной волной воздушного взрыва такой же мощности. Поражение ударной волной определяется главным образом избыточным давлением, временем действия его и скоростью движения фронта сжатого воздуха.

   Под избыточным давлением понимают разность между максимальным давлением фронта ударной волны и нормальным атмосферным давлением. Его измеряют в ньютонах на квадратный метр, или паскалях (1 Нм²= = 1 Па).

   Продолжительность действия избыточного давления возрастает с увеличением мощности взрыва и  измеряется секундами. Так, при ядерном взрыве мощностью 20 кт избыточное давление воздействует в течение 0,6 с, а при мощности взрыва 1 Мт — 3 с.

   Организм человека в состоянии выдерживать относительно высокое давление воздуха и воды при условии постепенного повышения и снятия нагрузок. Так, водолазы на глубине 20 м легко переносят в два раза большее избыточное давление, чем то, которое   при   скоростном напоре фронта сжатого воздуха вызывает крайне тяжелые поражения. При прохождении фронта ударной волны давление повышается мгновенно и человек получает динамический удар, который образует волну сжатия, распространяющуюся в организме с большой скоростью.  Если при этом превышается предел прочности ткани, то она разрушается. Особенно сильно страдают органы, содержащие много жидкости.

   Воздействие ударной волны на грудную клетку приводи к переломам ребер, разрывам легочных кровеносных сосудов и альвеол с последующим внутренним кровотечением. Воздействие на брюшную полость может вызывать разрывы печени, селезенки и кишок, которые также сопровождаются внутренним кровотечением. Пораженные разрывом внутренних органов часто находятся в состоянии шока без видимых наружных повреждений. Незащищенные люди и животные обычно погибают при избыточном давлении более 100 кПа.

   Кроме непосредственного поражения ударной волной, человеку могут наноситься косвенные поражения так называемыми вторичными снарядами — обломками летя-НИ1Ч предметов, деревьев, кирпича, штукатурки, битым стеклом, скорость которых в районе разрушения может превышать 60 м/с. Радиус поражения ударной волной 1ЙНИСИТ от мощности взрыва. Радиус поражения вторичными снарядами может превосходить радиус поражающего действия ударной волны.

   Травмы от ударной волны и вторичных снарядов   по степени тяжести делятся на крайне тяжелые (избыточное давление 80—100 кПа), тяжелые (50—80 кПа), средней тяжести (30—50 кПа) и легкие (20—30  кПа). При избыточном давлении ударной волны 20—30 кПа возможны разрывы барабанных перепонок, легкая   контузия у некоторых лиц с потерей трудоспособности. При 30 - 50 кПа бывают кратковременная потеря сознания, кровотечения из ушей, носоглотки, иногда переломы костей, возможны смертельные исходы. При 50—80 кПа отмечаются контузии с длительной потерей сознания, травмы среднего уха с кровотечением из ушей и носоглотки, разрывы внутренних органов с высоким процентом летальности. Избыточное давление в 80—100 кПа вызывает крайне тяжелые травмы обычно со смертельным исхдом.

   Наземные здания и сооружения с металлическим каркасом разрушаются при избыточном давлении ударной волны 50—80 кПа, кирпичные здания — при 30—40, деревянные строения — при 10—20 кПа. Стекла окон полностью разрушаются при избыточном давлении 2—7 кПа и частично при 1—2 кПа и даже меньшем. Действие ударной волны может вызвать полные, сильные, средние и слабые разрушения наземных зданий и сооружений. 
 

3. Световое  излучение

     Световое излучение, возникающее  при ядерном взрыве,— результат выделения  лучистой энергии в виде ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных  лучей.    Световое   излучение   характеризуют световым    импульсом — количеством   лучей,   падающих на  1  м² поверхности, перпендикулярной к направлению лучей за время свечения. Измеряют световой импульс в джоулях на квадратный метр (Дж/м²). Источником светового излучения является растущий огненный шар,   со стоящий из раскаленных газообразных продуктов взрыва. Он быстро увеличивается и   может быть виден на расстоянии 100—300 км от эпицентра ядерного взрыва. Температура в центре огненного шара вначале достигаем порядка миллионов градусов, а к   концу   свечения   (до 3—30 с) понижается до 1000—2000 °С. Время свечения огненного шара зависит от мощности взрыва. Так, действие светового излучения при ядерном взрыве мощностью 20 кт продолжается 3 с, при 1 Мт— 10 с, при 10 Мт 23 с. По мере увеличения диаметра шара его яркость   и температура снижаются, и он приобретает цвет облака.

   Основная  масса световой энергии ядерного взрыва излучается в течение первых секунд.   Поглощенная часть световой энергии переходит в тепловую и вызывает   нагревание и возгорание горючих предметов. Наибольшим поражающим действием обладают инфракрасные   лучи, порождающие мгновенные ожоги открытых участков тепла, ослепление, воспламенение или обугливание различных материалов, деревянных строений и лесных массивом в радиусе нескольких десятков километров. Поражающее действие ультрафиолетовых лучей сказывается более медленно и проявляется в виде ожогов,  напоминающих солнечные. От воздействия светового излучения возникают ожоги различной степени (в радиусе до 4,2 км   при взрыве ядерной бомбы малой мощности и до 30 км при взрыве термоядерной бомбы  большой  мощности).. Так, ожоги первой степени вызывает световой импульс  мощностью  100—200 кДж/м², второй — 200—400, третьей 400-600, четвертой – более 600 кДж/м², в зависимости, от цвета, толщины и плотности прилегания одежды ожогам могут подвергаться и закрытые участки тела. Одежда белого цвета или светлых тонов меньше поглощает и лучше отражает световой поток.

   Поражения  глаз  световым  излучением при  прямом взгляде на огненный шар могут проявляться:

1) временным ослеплением, длящимся несколько минут;

2) ожогами глазного дна с потерей зрения;

3) ожогами  век и роговицы.

   В  повседневное время при суженном зрачке временное ослепление длится до 2 мин.  Ночью,  когда зрачок расширен и больше света попадает на сетчатку, ослепление более продолжительное и зрение частично восстанавливается через 10 мин, а с адаптацией на темноту — через 25 мин.

   Защищают от светового излучения различные светонепроницаемые местные предметы, дающие тень, или специальные сооружения.

   Световое излучение  может  вызывать  в  населенных пунктах не только отдельные пожары, охватывающие один или несколько зданий, но и массовые пожары, охватывающие более 25 % зданий, а также сплошные — свыше 90 % зданий. Разновидностью сплошного пожара является огневой шторм, сопровождающийся    сильным ураганным ветром. Пожары раскаляют воздух,  вызывают ожоги слизистых оболочек верхних дыхательных путей, приводят к быстрому уменьшению кислорода в поврежденных укрытиях и убежищах, накоплению в них дыма и угарного газа. 
 

4. Проникающая  радиация  момента ядерного  взрыва

   Возникает эта радиация в момент ядерного взрыва, она представляет собой поток гамма-лучей и нейтронов, излучаемых в процессе ядерной реакции. Поражающее действие первичной проникающей радиации длится 10—15 с и распространяется в зависимости от мощности ядерного взрыва в радиусе до 4 км. За это время огненный шар ядерного взрыва поднимается на высоту, превышающую радиус действия проникающей радиации.

   Проникающая радиация оказывает сильное ионизирующее воздействие на организм человека и другие биологические объекты, вызывая лучевую болезнь.

   Как следует из материалов зарубежной печати, при воздушных ядерных взрывах  большой мощности появление пораженных от действия только проникающей радиации мало вероятно. Такие пораженные могут быть при наземных ядерных взрывах. При взрывах ядерных боеприпасов малой мощности все лица, находившиеся в очаге, будут иметь радиационные или комбинированные поражения. В случае применения ядерных бомб очень малой мощности и нейтронных у основной массы пораженных будут чисто радиационные травмы. Нейтронный поток при определенной интенсивности оказывает сильное поражающее действие на человека. Толщина тела человека в среднем равна 30—35 см, на глубине 10 см поглощается 50 % энергии нейтронов, и почти вся энергия — при прохождении через все тело.

   Поражающее  действие проникающей радиации оценивают отношением энергии излучения к массе облучаемого вещества. Оно зависит от количества поглощенной тканями организма энергии излучения. За единицу измерения поглощенной дозы излучения принят грей (Гр) — доза излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения, равная 1 Дж (Дж/кг). С этой же целью может применяться внесистемная единица ¹ рад. Это поглощенная доза излучения, при которой 1 кг облучаемого вещества   поглощает   0,01   Дж   энергии.   1   рад = 10^-2   Гр.

   Для энергетической характеристики излучения  принято понятие экспозиционной дозы, оцениваемой по ионизации сухого атмосферного воздуха. Единицей экспозиционной дозы служит кулон на килограмм (Кл/кг) — доза рентгеновского или гамма-излучения, которая при полном использовании ионизирующей способности создает в воздухе массой 1 кг сумму электрических зарядов ионов одного знака, равную 1 Кл.

   Внесистемной  единицей экспозиционной дозы служит рентген (Р). Это такая экспозиционная доза гамма-излучения, которая в 1 см³ сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении вызывает образование суммарного заряда ионов одного знака, равного 1/3 • Ю^-9 Кл; 1 Р = 2,58- Ю^-4 Кл/кг. Для тканей организма человека 1 рад ~ 1 Р.

   Доза  облучения может оцениваться  по биологическому эквиваленту рентгена — бэру. Бэр — доза любого вида ядерного излучения, которая в биологической среде создает такой же эффект ионизации, как и доза гамма-лучей в 1 Р. Бэр—это поглощенная энергия излучения, биологически эквивалентная 1 Р. 1 бэр = 10~² Дж/кг.

   Международная комиссия по радиационной защите ввела  понятие эквивалента поглощенной дозы, или дозового эквивалента, так как понятие поглощенной дозы полностью не отражает в свете новых научных данных опасность облучения. Измеряют дозовый эквивалент в зивертах (Зв). Зиверт — единица эквивалентной поглощенной дозы смешанного излучения, равная 1 Дж/кг, или 100 бэр (1 Зв=1 Дж/кг =100 бэр). Зиверт учитывает не только величину поглощенной дозы D, но и коэффициент качества излучения Q. Дозовый эквивалент H = DQ. Для различных видов проникающей радиации установлены следующие усредненные значения коэффициента качества: 1) гамма-, бета- и рентгеновские лучи— 1; 2) нейтроны, протоны, заряженные частицы с массой больше единицы и частицы неизвестной энергии—10; 3) альфа-.и другие многозарядные частицы неизвестной энергии — 20; 4) тепловые нейтроны — 2,3.