Применением современного оружия

1. Ядерное оружие и характеристика очагов его поражения

В мире накоплено очень много ядерного оружия, расширяется список стран, обладающих этим оружием, не исключается возможность того, что им завладеют террористические группировки. Все эти обстоятельства обуславливают необходимость изучения способов защиты от этого вида оружия.

Основными элементами ядерного боеприпаса являются (рис. 2_М-1):

• источник нейтронов – 1;

• ядерные заряды – 2;

• заряды обычного взрывчатого вещества – 3;

• отражатели нейтронов – 4;

• электродетонаторы – 5;

• взрыватель – 6.

Рис. 2_М-1. Принципиальная схема ядерного боеприпаса

Принцип его действия заключается в том, что от взрывателя ударного, контактного, дистанционного или другого действия подаётся электрический ток на электродетонаторы, которые инициируют обычное взрывчатое вещество. Взрыв соединяет ядерные заряды, масса которых становится критической. Одновременно источник нейтронов излучает нейтроны. Они инициируют цепную реакцию с выделением огромной энергии, эквивалентной взрыву кило-, мегатонн обычного взрывчатого вещества.

Ядерное оружие обладает следующими поражающими факторами:

• ударной волной;

• световым излучением;

• проникающей радиацией;

• радиоактивным заражением местности;

• электромагнитным импульсом.

Энергия взрыва на эти поражающие факторы распределяется соответственно: 50, 30, 5, 10, 5 %

Другие виды взрывов характеризуются ударной волной и тепловым излучением.

Воздушная ударная волна представляет собой область сжатого воздуха, распространяющегося со сверхзвуковой скоростью. Источником её образования является высокое давление, возникающие в центре взрыва (млрд Па).

Кривая изменения давления при прохождении ударной волны имеет вид (рис. 3_М-1).

Рис. 3_М-1. Изменение давления при прохождении ударной волны в функции времени

Поражающее действие ударной волны составляет избыточное давление во фронте волны (Δр_ф), скоростной напор р_ск и время действия избыточного давления. Продолжительность фазы сжатия в зависимости от мощности взрыва составляет 0,5 – 5 с.

Избыточное давление обладает ударным действием, скоростной напор – метательным, время действия избыточного давления – увеличением разрушений.

Протекание ударной волны представляется следующим образом. При встрече ударной волной преграды она оказывает на нее ударное воздействие, затем происходит мгновенное обтекание волной элементов объекта и их разупрочнение. После протекания фазы сжатия следует фаза разрежения, которая способствует разрушению объекта. Фаза разрежения создаёт ветер ураганной силы, который следует за ударной волной. Разрушающее действие ветра характеризуется скоростным напором, причём

,

где р₀ – атмосферное давление(101,3 кПа); р_ф – избыточное давление во фронте ударной волны (кПа).

Следовательно, при протекании ударной волны будет наблюдаться разрушение объектов и разметание их элементов ветром ураганной силы, который кроме того подхватывает всё, что попадается на пути: обломки деревьев, столбов, транспортные средства и т. д.

В очаге поражения ударной волной возникают четыре зоны разрушения:

• полные – при ∆р_ф > 50 кПа, разрушаются все основные элементы зданий, сооружений;

• сильные – ∆р_ф = 30 – 50 кПа, разрушаются несущие конструкции, перекрытия верхних этажей, перекрытия нижних этажей деформируются, часть стен разрушается. Восстановление таких зданий нецелесообразно.

• средние – ∆р_ф = 20 – 30 кПа, разрушаются встроенные элементы внутренних перегородок, окна, двери, кровля, появляются трещины в стенах не только верхних этажей, происходит обрушение отдельных участков этажей. Эти здания нуждаются в капитальном ремонте.

• слабые – ∆р_ф = 10 – 20 кПа, разрушаются окна и двери, лёгкие перегородки, частично кровля, появляются трещины в стенах верхних этажей. Здания подлежат текущему ремонту.

Таким образом, в эпицентре взрыва будет наблюдаться голая с оплавленной землёй местность, почти неузнаваемая. По мере удаления от эпицентра появятся остатки фундамента зданий, затем остатки нижних этажей и т.д. до неразрушенных зданий с выбитыми стёклами, оконными переплётами, дверьми и т.п.

Поражение людей различной степени возникает при следующих давлениях во фронте ударной волны:

• легкое – ∆р_ф = 20 – 40 кПа – звон в ушах, головокружение, головная боль;

• среднее – ∆р_ф = 40 – 60кПа – вывихи конечностей, контузия головы, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей;

• тяжёлое – ∆р_ф = 60 – 100 кПа – сильная контузия всего организма, потеря сознания, возможно повреждение внутренних органов и т.д.;

• - крайне тяжёлое – ∆р_ф > 100 кПа – разрывы внутренних органов, переломы костей, внутреннее кровотечение и другие повреждения, приводящие, как правило, к смерти.

Давление во фронте ударной волны, при котором здания, сооружения получают разрушения различной степени, и давление, при котором человек получает поражения различной степени, говорят о том, что человек может спастись даже тогда, когда от здания остаются лишь обломки. Практические рекомендации по действиям при взрыве ядерного боеприпаса будут даны после того, как будут изучены воздействия всех поражающих факторов.

Световое излучение – поток ультрафиолетовых, инфракрасных и видимых лучей. Его источником являются раскалённые продукты взрыва до температуры 8 – 10 тыс. С. Продолжительность действия в зависимости от мощности взрыва составляет 3 – 10 с.

Основным поражающим действием светового излучения является световой импульс – количество световой энергии, падающей на 1 м² поверхности перпендикулярно направлению световых лучей за время свечения (Дж/м²). Очаг поражения световым импульсом характеризуется зонами:

• горения и тления в завалах (U_с > 600 кДж/м²);

• сплошных пожаров (U_с = 400 – 600 кДж/м²) – на рассматриваемой территории горят до 90 % объектов;

• отдельных пожаров(U_с = 100 – 400 кДж/м²) – горят до 25 % объектов.

Воздействие светового импульса на людей характеризуется ожогами:

1-й степени (U_с = 80 – 160 кДж/м²) – покраснение, припухлость кожи;

2-й степени (U_с = 160 – 400 кДж/м²) – образование пузырей;

3-й степени (U_с = 400 – 600 кДж/м²) – омертвление кожи с частичным поражением росткового слоя;

4-й степени (U_с > 600 кДж/м²) – обугливание.

Ожоги глазного дна, приводящие к слепоте, возможны только при взгляде на взрыв. При взрыве в сумерках, ночью возможно ослепление до нескольких десятков минут.

Представленная картина разрушений от ударной волны дополняется тлением и горением в завалах, которые перерастают в сплошные пожары, а по мере удаления от эпицентра взрыва – в отдельные пожары.

Сравнение световых импульсов различных зон пожаров с импульсами, выдерживаемыми телом человека, показывает, что человек весьма чувствителен к ним. Понятно, что вещества, из которых состоит живая ткань, имеют низкую термическую стойкость. В то же время любая преграда, даже дощатый забор, может послужить защитой от светового излучения.

Проникающая радиация – это поток гамма-лучей и нейтронов. Она так же, как и радиоактивное заражение местности, не воспринимается нашими органами чувств. Её источником является ядерная реакция деления. Продолжительность проникающей радиации составляет 10 – 15 с.

Проникающая радиация ионизирует молекулы живых клеток, нарушая обмен веществ, их жизнедеятельность, вызывая лучевую болезнь.

Поражающее действие проникающей радиации характеризуется величиной дозы – количеством энергии, поглощённой единицей массы (объёма) облучаемой среды.

Чаще всего различают следующие дозы (D):

– экспозиционную, имеющуюся в окружающей среде, как потенциальный источник излучения, воздействующий на организм человека.

В системе СИ она измеряется в кулонах на килограмм (Кл/кг), в несистемных единицах (НЕ) – в рентгенах (это такое количество гамма-излучений, которое при температуре 0 °C и давлении 760 мм рт. ст. в 1 см³ сухого воздуха образует 2,08 млрд. пар ионов)

;

– поглощённую – это энергия, поглощенная единицей массы тела человека. В системе СИ она измеряется в греях (Гр) – дозе, при которой 1 кг вещества поглощает 1 Дж энергии, в НЕ – в радах (доза, при которой 1 г вещества поглощает 100 эрг энергии)

100 рад = 1 Гр (Дж/кг)

1 P = 0,93 рад

– эквивалентную – это энергия, поглощённая единицей массы человека от разных видов излучения, каждый из которых характеризуется своим коэффициентом. Для гамма-, бета-излучения этот коэффициент равен 1, для нейтронного потока с энергией до 20 кэВ он равняется 3, а для нейтронного потока с энергией до 0,1 – 10 мэВ = 10.

В системе Си доза измеряется в зивертах (зв), в НЕ – в бэрах

100 бэр = 1 зв

Максимальные дозы, не вызывающие лучевую болезнь, составляют:

50 – 80 Р – за 4 суток (разовая доза);

100 Р – за 10 – 30 суток;

200 Р – за 3 месяца (квартал);

300 Р – за год.

Для мирного времени установлены следующие дозы:

– для жителей категории А (работающие с радиоактивными источниками) разовая – 25 бэр, за год – до 5 бэр (флюорография – 0,37 бэр; рентгеноскопия зуба – 3 бэр);

– для жителей категории Б (которые могут подвергаться облучению) и категории В (остальное население) соответственно 10 и 0,5 бэр.

При однократном (до 4 суток) облучении возникают лучевые болезни:

1-й степени (лёгкая) – при D = 100 – 200 Р – скрытый период 2 – 3 недели, после чего недомогание, слабость, чувство тяжести, потливость, температура;

2-й степени (средняя) – при D = 200 – 400 Р – скрытый период – около недели, после чего тяжелое недомогание, расстройство нервной системы, головная боль, головокружение, рвота, понос, температура;

3-й степени (тяжёлая) – при D = 400 – 600 Р – скрытый период несколько часов, после чего тяжёлое общее состояние, сильные головные боли, рвота, понос с кровью, иногда потеря сознания, резкое возбуждение, кровоизлияние в слизистые оболочки и кожу;

4-й степени (крайне тяжёлая) – при D > 600 Р – смертельный исход.

Все лучевые болезни характеризуются снижением лейкоцитов в крови.

Радиоактивное заражение местности возникает при наземном взрыве ядерного боеприпаса. При этом взрыве (светящаяся область касается земли) возникает локальная очень мощная конвекция, которая поднимает вверх в ядерный гриб частицы грунта. Эти частицы с наведенной радиацией, а также продукты взрыва формируют радиоактивное облако, которое сносится ветром. По его следу происходит выпадение радиоактивных веществ. Радиоактивное заражение местности разделяется на зоны (рис. 4_М-1).

Р_х

Рис. 4_М-1. Схема радиоактивного заражения местности в районе взрыва

и по следу движения облака

Границы этих зон характеризуются следующими параметрами:

– зона А умеренного заражения – Р_А= 8 Р/ч, D_∞а = 40 Р;

– зона Б сильного заражения – Р_Б = 80 Р/ч, D_∞б = 400 Р;

– зона В опасного заражения – Р_В= 240 Р/ч, D_∞в = 1200 Р;

– зона Г чрезвычайно опасного заражения – Р_Г = 800 Р/ч, D_∞г = 4000 Р.

Серединные значения уровней (доз) определяются по среднему геометрическому значению, например

, Р/ч

При других видах ядерного взрыва радиоактивное заражение местности практически не возникает. Оно имеет место при подземном ядерном взрыве непосредственно в эпицентре и отличается очень высоким уровнем.

Для характеристики уровня загрязнённости территорий, объектов радионуклидами используется плотность активности их распада.

В системе Си она измеряется в беккерелях на квадратный метр (Бк/м²), в НЕ – кюри на квадратный километр (Ки/км²)

1 Ки/км² = 37 кБк/м² = 7 мкР/ч

Электромагнитный импульс вызывает необратимые изменения в элементах радиоэлектронной аппаратуры, сбои в системе электроснабжения связи.

Соотношение радиусов поражающего действия и зон радиоактивного заражения местности для наземного взрыва ядерного боеприпаса мощностью 500 кт имеет вид (рис. 5_М-1).

Рис. 5_М-1. Радиусы поражения и границы зон радиоактивного заражения

при наземном взрыве ядерного боеприпаса мощностью 500 кт

При взрыве ядерного боеприпаса возникают вторичные поражающие факторы: пожары, взрывы, заражение местности сильнодействующими ядовитыми веществами, затопление местности.

Сопоставляя радиусы поражающего действия различных факторов, можно сделать вывод о том, что, находясь в зоне потенциального выживания, сохранение жизни при правильных действиях возможно. Заметим, что для ядерного боеприпаса мощностью 500 кт эта зона начинается примерно с 2,5 км. Разумеется, эта мощность очень велика. Для того чтобы перебить железнодорожный рельс, требуется менее 1 кг тротила, для разрушения крупного здания – несколько сот килограммов. Таким образом, при взрыве ядерного боеприпаса, в первую очередь, необходимо защититься от светового излучения, во вторую – пропустить ударную волну. Для этого следует выбрать место, не грозящее поражением световым импульсом, а также обломками разрушающихся зданий, сооружений, летящими предметами. После прохождения ударной волны необходимо принять решение о защите, если произойдет радиоактивное заражение местности.

Нейтронное оружие характеризуется тем, что проникающая радиация составляет 30 % энергии взрыва, ударная волна – 40 %, световой импульс – 25 %. Радиус поражения проникающей радиацией во много раз больше радиуса поражения ударной волной. При использовании этого оружия здания, сооружения и другие объекты сохраняются, а всё живое в пределах радиуса поражения уничтожается.

Возможные последствия широкомасштабной ядерной войны весьма катастрофичны. В соответствии с наиболее вероятным сценарием этой войны в течение нескольких дней в северном полушарии будет взорвано около 45 % имеющихся ядерных боеприпасов общей мощностью около 5000 Мт, что приведёт к следующим последствиям, с которыми согласно большинство учёных мира:

1. В первые дни погибнет 1 млрд 150 млн человек, столько же будет тяжелораненых, из них умрёт не менее 70 % и, с учётом радиоактивного заражения, потери составят 30 – 50 % от населения планеты.

2. Наступит «ядерная ночь» за счёт поднятого в атмосферу дыма и пыли. Поступление солнечной энергии буде блокировано на 90 % в течение 4,5 – 8 месяцев в северном полушарии и на 4 месяца – в южном. В итоге погибнут растения, как на земле, так и в океане, затем погибнут животные, для человечества наступит голод.

3. Наступит «ядерная зима». Температура понизится в северном полушарии на 30 – 43 С, в южном на 15 – 20 С, и продлится это в течение года или десяти месяцев соответственно. Это другое обстоятельство возникновения голода.

4. В результате изменения климата в различных районах мира возрастёт количество стихийных бедствий: бури, ураганы, гидрологические изменения.

5. Возникнут пожары. Выгорят леса (источник кислорода) на площади не менее 1 млн км². Пожары в городах вызовут выделение токсичных газов, от которых будут гибнуть люди. Изменится газовый состав атмосферы с непредсказуемыми последствиями.

6. Озоновый слой уменьшится на 17 – 70 %. Для его восстановления потребуется не менее 10 лет. В течение этого времени ультрафиолетовое излучение Солнца на Землю будет в 100 раз интенсивнее, чем в настоящее время, что губительно для всего живого.

7. Ожидаются тяжёлые генетические последствия, массовая гибель людей и животных, вырождение человека. В результате голода, развала медицинского обеспечения возникнут эпидемии с непредсказуемыми последствиями.