Ядерное оружие

   Мощностью дозы излучения  называют дозу, отнесенную к единице времени. Единицей мощности дозы является ватт на килограмм (Вт/кг=Гр/с). Единицей мощности экспозиционной дозы служит ампер на килограмм (А/кг) — мощность экспозиционной дозы излучения, при которой экспозиционная доза за 1 с возрастает на 1 Кл/кг. Внесистемные единицы мощности экспозиционной дозы: 1 Р/с = 2,58-Ю-⁴ А/кг; 1 Р/мин = 4,3-10-⁶ А/кг; 1 Р/ч = 7,17.10-⁸А/кг.

   Для человека безопасной считается доза проникающей радиации, которая примерно в 250 раз превосходит ионизирующее облучение его в обычных природных условиях, получаемое от действия радиоактивного фона земли и других источников (табл. 3). Известно, что радиоактивный фон в различных районах земли может колебаться в значительных пределах.

   Человек постоянно подвергается воздействию  ионизирующей радиации космических лучей, радиоактивных веществ, содержащихся в почве, воздухе, стенах жилища, окружающих предметах и др. Суммарная доза этого облучения за год составляет 0,001—0,0015 Гр. По данным специалистов, облучение дозой 0,05 Гр за 30 лет жизни не представляет опасности для населения. Для лиц, подвергающихся облучению в связи с характером профессии, доза облучения не должна превышать 0,05 Гр в год.

     Международная комиссия по радиационной защите установила следующие предельные нормы внешнего облучения в год для людей, которые в силу профессиональных обязанностей имеют дело с проникающей радиацией: 0,05 Гр при облучении всего тела, 0,75 Гр — для рук и ног, 0,3 Гр —для кожи, 0,15 Гр — для глаз. Для остальной части населения указанные нормы уменьшены в 10 раз.

   Однократная доза облучения в течение 3—4 сут  до 0,5 Гр (50 Р), как и многократного облучения за 10— 30 сут до I Гр (100 Р), не вызывает заболевания у человека. Лучевая болезнь развивается при дозе одногократного облучения, превышающей 1,5 Гр (150 Р). Между тем одни и те же однократные дозы у различных видов животных влекут за собой разные по степени выраженности поражения. Так, летальная доза (50 % смертельных исходов) гамма-лучей для морской свинки — 5 Гр, для собаки — 6, для крысы — 8, для кролика — 12,5 Гр. Для человека средняя летальная доза 4±1,5 Гр.

   При фракционированном облучении, которое  может иметь место у подвижных  формирований гражданской обороны, периодически проводящих в ядерном очаге спасательные и неотложные аварийно-восстановительные работы, биологическая эффективность радиации снижается. Это связано с тем, что повреждения, возникающие в организме, начинают постепенно восстанавливаться на 4-й день после облучения. Скорость восстановительных процессов составляет 2,5—3 % в сутки в зависимости от дозы облучения. В течение первого месяца восстанавливается до 50 % повреждений. Однако около 10 % повреждений, вызванных проникающей радиацией,' имеют необратимый характер. При длительном облучении биологический эффект проявится примерно от половины полученной суммарной дозы. Это обусловливает необходимость индивидуального учета как однократных, так и многократных суммарных доз облучения. 

5. Остаточная  проникающая радиация

   Она образуется после выпадения радиоактивных осадков из облака ядерного взрыва вследствие заражения воздуха, воды и местности радиоактивными веществами. Радиоактивные осадки, выпадающие в течение первых суток, распространяются    от центра ядерного взрыва по направлению ветра, оставляя на поверхности земли радиоактивный след в форме эллипсоида. Радиоактивные вещества, выпавшие из облака, продолжают распадаться, излучая альфа-, бета- и гамма-лучи, обладающие проникающими и ионизирующими свойствами. При ядерных реакциях образуется около 200 разновидностей радиоактивных изотопов 35 различных элементов и продуктов их распада. В состав этих радиоактивных веществ входят:

1. остаток непрореагировавшего ядерного горючего с длительным периодом полураспада (уран-235, период полураспада T₁/₂ — 713 млн лет; уран-233, Т₁/₂ — 163 тыс. лет; плутоний-239, Т₁/₂ — 24 тыс. лет). Периодом пулураспада называют время, в течение которого распадается половина радиоактивных нуклидов;
2. радиоактивные осколки ядерного горючего, появившиеся в результате ядерной реакции, с различной продолжительностью периода полураспада (стронций-89, Т₁/₂ — 53 дня; стронций-90, T₁/₂ — 19,9 года; рутений-103, Т_1/2 — 39,8 дня; иод-131, T₁/₂ — 8 дней, барий-140, Т¹/₂ — 12,7 дня; цезий-137, Т₁/₂— 27 лет и т. д.). Они составляют более 90 %  возникающих радиоактивных веществ;
3. наведенная радиоактивность оболочки ядерной бомбы и грунта, возникшая вследствие воздействия на них потока нейтронов, с различной продолжительностью радиоактивного действия (магний-27, T₁/₂ — 9,4 мин; кремний-31, T₁/₂ — 2,6 ч; натрий-24, T₁/₂ — 15 ч; фос-фор-32, T₁/2— 14,3 дня; кальций-45, Т1_/2— 163 дня и т. д.).

   Все образовавшиеся радиоактивные вещества испаряются и в составе огненного шара увлекаются вверх восходящими потоками воздуха. По мере охлаждения в верхних слоях атмосферы огненный шар превращается в радиоактивное облако, испарившиеся частицы, постепенно, охлаждаясь и конденсируясь, выпадают на землю в виде радиоактивных осадков.

   Радиоактивное облако перемещается по направлению  ветра со скоростью 25—100 км/ч, заражая  местность и воздух. Степень радиоактивного заражения зависит от вида и мощности ядерного взрыва, характера местности, метеорологических условий.

   Радиоактивные осадки, образовавшиеся после взрывов  ядерных бомб, по размеру частиц и времени выпадения бывают трех видов.

   Местные осадки состоят из крупных частиц (более 5 мкм в диаметре) и содержат большое количество быстро распадающихся изотопов. При скорости ветра 25 км/ч они распространяются на десятки и сотни километров от места ядерного взрыва, выпадают на поверхность земли в течение 24 ч после ядерного взрыва, создавая радиоактивный след прошедшего облака.

   Полуглобальные  осадки представляют собой мелкие частицы (диаметром от 1 до 5 мкм) с содержанием небольшого количества радиоактивных веществ, имеющих длительный период полураспада. После ядерного взрыва они выпадают довольно медленно, в течение 2—3 недель, распространяясь на огромных площадях.

   Глобальные  осадки — это мельчайшие частицы (до 1 мкм в диаметре), содержащие радиоактивные вещества с большим периодом полураспада. Выпадают они очень медленно, на протяжении нескольких лет, распространяясь по всему земному шару. Однако из-за длительного периода полураспада существенного влияния на уровень радиации эти осадки не оказывают.

   Наиболее  опасны в первые дни после ядерного взрыва местные радиоактивные осадки вследствие их высокой плотности выпадения. Основное поражающее значение при этом имеет общее внешнее гамма-излучение. Менее опасно контактное облучение кожных покровов бета-лучами.

   Уровень гамма-излучения на следе радиоактивного облака быстро снижается и через 2 сут составляет только 1 % первоначального, принятого за 100 % через час после выпадения радиоактивных осадков. 
 

6. Нормы допустимой зараженности радиоактивными веществами

   Интенсивность радиоактивного заражения поверхности  и объемов различных объектов выражают единицами мощности экспозиционной дозы.

   Для характеристики степени заражения  местности радиоактивными веществами пользуются понятием уровня радиации. Это мощность дозы излучения радиоактивно зараженной местности. Уровень радиации выражают в грей-секундах (Гр/с), рентген-часах (Р/ч) или миллирентген-часах (мР/ч) и измеряют на высоте 1 м от поверхности земли. На местности с уровнем радиации IP в час человек в течение часа получает дозу облучения 0,01 Гр (1 Р).

   Длительное  воздействие радиации (альфа-, бета- и гамма-лучи), которую излучают радиоактивные вещества, а также попадание их на кожу и в организм человека приводит к развитию лучевой болезни.

   Нормы допустимой зараженности радиоактивными веществами устанавливаются на основании  действующих «Норм радиоактивной безопасности НРБ-76». Для населения, которое может быть подвержено воздействию источников проникающей радиации, предельно допустимые дозы облучения зависят от радиочувствительности тканей, органов и систем организма. При этом определены три группы критических органов в порядке убывания их радиочувствительности:

1-я группа—все  тело, гонады, красный костный мозг;

2-я группа  — мышцы, жировая ткань, щитовидная  железа, печень, почки, селезенка и др.;

3-я группа  — кожа, кости, кисти, предплечья, лодыжки и стопы).

   Перечень доз допустимой зараженности человека и объектов внешней среды прилагается к дозиметрическому прибору.

   В целях защиты от облучения проникающей  радиацией и заражения радиоактивными веществами применяются коллективные и индивидуальные средства защиты (убежища, укрытия, противогазы, респираторы, защитная одежда), проводятся мероприятия специальной обработки, дезактивация продовольствия и фуража. 
 

7. Электромагнитный  импульс

   В момент ядерного взрыва возникает комптоновский эффект, сущность которого состоит в том, что гамма-кванты излучения, сталкивающиеся со свободными или слабосвязанными электронами молекул воздуха, отдают им свою энергию и импульс. По закону сохранения электроны, получившие дополнительно энергию и импульс, приобретают скорость, близкую к скорости света, и называются комптоновскими электронами или электронами отдачи. По мере их угасания образуются вторичные электроны. Итак, развивается сильное электромагнитное поле и электризация воздуха, действие которых известно как электромагнитный импульс (ЭМИ). Величина ЭМИ пропорциональна начальной энергии гамма-излучения, а также степени асимметрии взрыва, и может составлять от десятков до сотен и тысяч киловольт на метр длины антенны на площади нескольких тысяч квадратных километров поверхности земли. Наибольшая амплитуда ЭМИ возникает при наземном и заатмосферном ядерных взрывах, когда гамма-радиация образует поток электронов только в одной полусфере воздуха. При наземном взрыве отсутствует нижняя полусфера атмосферы, так как гамма-радиация ограничена поверхностью земли, при заатмосферном — верхняя полусфера, ибо там — вакуум. Длительность действия ЭМИ измеряется наносекундами. Однако поскольку ЭМИ наводит очень высокое напряжение в протяженных проводниках (антенны, линии передач, железнодорожные рельсы и т. д.), то прикосновение к ним в момент его действия может привести к поражению электрическим током. Времени действия ЭМИ бывает достаточно, чтобы вызвать повреждение радиоэлектронной аппаратуры, средств управления и связи.

   Как следует из анализа материалов зарубежной печати, наибольшую опасность представляют заатмосферные ядерные взрывы, которые могут производиться специально для выведения из строя узлов управления.

   По  этим данным, при наземном ядерном  взрыве распространения ЭМИ ограничивается радиусом 3—8 км вследствие поглощения гамма-излучения в плотных слоях атмосферы. При взрывах на высоте от 3 до 25 км радиус распространения ЭМИ также ограничивается Воздушной массой. Величайшим поражающим действием обладает ЭМИ при ядерном взрыве вне атмосферы (свыше 40 км): чем выше ядерный взрыв, тем больше район поражения. Так, ядерный взрыв на высоте 80 км вызывает ЭМИ на площади радиусом 960 км, а на высоте 160 км — радиусом 1400 км. Ядерный взрыв, произведенный над Европой на высоте 300—400 км, вызовет ЭМИ, при котором в телефонных и силовых воздушных, а также подземных электрокабелях возникнут токи высокого напряжения такой силы, что на всей этой территории нарушится работа радио-, теле- и электроаппаратуры. ЭМИ, проникший в аппаратуру через незаэкранированные от электромагнитного поля места или через выходящие из нее электропроводы, приводит к выгоранию отдельных узлов.

   Взрыв ядерной бомбы мощностью 1 Мт нарушает радиосвязь и работу радиолокаторов на 12 ч.

   Для защиты аппаратуры от ЭМИ применяют  автоматические приспособления, напоминающие устройство для защиты от грозовых разрядов. 
 

   ХАРАКТЕРИСТИКА  ЗОН ПОРАЖЕНИЯ  В ОЧАГЕ

   Очаг  ядерного поражения — это местность, простирающаяся вокруг эпицентра ядерного взрыва, с находящимися на ней строениями и живыми существами, которые подверглись действию поражающих факторов ядерного оружия. Размеры его определяются мощностью ядерной бомбы, видом взрыва, рельефом местности, степенью ее застройки и погодными условиями. Внешней границей очага считают круговую линию, по которой избыточное давление ударной волны составляет 10 кПа.

   Очаг  ядерного поражения характеризуется  одновременным появлением массового количества пораженных, зонами заражения с различным уровнем радиации и пожаров, интенсивным пылеобразованием, возникновением затоплений, разрушений зданий, повреждениями водопровода, канализации и других сооружений. Возникает необходимость проведения срочных спасательных и аварийно-восстановительных работ. Пожары обусловливают накопление оксида и диоксида углерода в подвалах горящих зданий, убежищах и укрытиях. Если 1 м³ воздуха в убежище по кислороду обеспечивает жизнь человека в течение 2 ч, то по накоплению углекислого газа только до 1,5 ч.