Ved en jordbaseret atomeksplosion går omkring 50 % af energien til dannelsen af en chokbølge og en tragt i jorden, 30–50 % til lysstråling, op til 5 % til gennemtrængende stråling og elektromagnetisk stråling og op til til 15 % til radioaktiv forurening af området.
Under en lufteksplosion af en neutronammunition fordeles energiandele på en ejendommelig måde: en stødbølge - op til 10%, lysstråling - 5-8%, og cirka 85% af energien går til gennemtrængende stråling (neutron) og gammastråling) [1]
Chokbølgen og lysstrålingen ligner de skadelige faktorer ved traditionelle sprængstoffer, men lysstrålingen i tilfælde af en atomeksplosion er meget kraftigere.
Chokbølgen ødelægger bygninger og udstyr, skader mennesker og har en knock-back-effekt med et hurtigt trykfald og højhastighedslufttryk. Sjældenheden (faldet i lufttrykket) efter bølgen og den omvendte bevægelse af luftmasser mod den udviklende nukleare svamp kan også forårsage nogle skader.
Lysstråling virker kun på uafskærmede, det vil sige genstande, der ikke er dækket af noget fra en eksplosion, kan forårsage antændelse af brændbare materialer og brande samt forbrændinger og skader på menneskers og dyrs øjne.
Gennemtrængende stråling har en ioniserende og destruktiv effekt på molekylerne i menneskets væv, hvilket forårsager strålingssyge . Det er af særlig betydning under eksplosionen af en neutronammunition . Kældre af flere-etagers sten- og armeret betonbygninger, underjordiske shelters med en dybde på 2 meter (en kælder, for eksempel, eller ethvert husly af klasse 3-4 og derover) kan beskytte mod indtrængende stråling , pansrede køretøjer har en vis beskyttelse.
Radioaktiv forurening - under en lufteksplosion af relativt "rene" termonukleare ladninger (fission-fusion) minimeres denne skadelige faktor. Og omvendt, i tilfælde af en eksplosion af "beskidte" varianter af termonukleare ladninger arrangeret efter fission-fusion-fission-princippet, en jordbegravet eksplosion, hvor neutronaktivering af stoffer indeholdt i jorden forekommer, og endnu mere så en eksplosion af den såkaldte " beskidte bombe " kan have en afgørende betydning.
En elektromagnetisk puls deaktiverer elektrisk og elektronisk udstyr, forstyrrer radiokommunikation .
Afhængigt af ladningstypen og eksplosionens betingelser er eksplosionens energi fordelt forskelligt. For eksempel, i eksplosionen af en konventionel nuklear ladning med mellemkraft (10 - 100 kt) uden øget output af neutronstråling eller radioaktiv forurening, kan følgende forhold mellem andele af energioutput i forskellige højder være [2] :
| Brøkdele af energien fra de påvirkningsfaktorer, der er forbundet med en atomeksplosion | |||||||||
| Højde / Dybde | røntgenstråling | lysemission | Varme af ildkugle og sky | chokbølge i luften | Jorddeformation og ejektion | Jordkompressionsbølge | Varmen fra et hulrum i jorden | gennemtrængende stråling | radioaktive stoffer |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 100 km | 64 % | 24 % | 6 % | 6 % | |||||
| 70 km | 49 % | 38 % | en % | 6 % | 6 % | ||||
| 45 km | en % | 73 % | 13 % | en % | 6 % | 6 % | |||
| 20 km | 40 % | 17 % | 31 % | 6 % | 6 % | ||||
| 5 km | 38 % | 16 % | 34 % | 6 % | 6 % | ||||
| 0 m | 34 % | 19 % | 34 % | en % | mindre end 1 % | ? | 5 % | 6 % | |
| Camouflage eksplosionsdybde | tredive % | tredive % | 34 % | 6 % | |||||
Lysstråling er en strøm af strålingsenergi, herunder de ultraviolette , synlige og infrarøde områder af spektret . Kilden til lysstråling er det lysende område af eksplosionen - opvarmet til høje temperaturer og fordampede dele af ammunitionen, den omgivende jord og luft. I en lufteksplosion er det lysende område en kugle , i en jordeksplosion er det en halvkugle.
Den maksimale overfladetemperatur for det lysende område er normalt 5700-7700 °C. Når temperaturen falder til 1700 °C, stopper gløden. Lysimpulsen varer fra brøkdele af et sekund til flere titusinder af sekunder, afhængigt af eksplosionens kraft og betingelser. Tilnærmelsesvis er glødens varighed i sekunder lig med den tredje rod af eksplosionskraften i kiloton. Samtidig kan strålingsintensiteten overstige 1000 W/cm² (til sammenligning er den maksimale intensitet af sollys 0,14 W/cm²).
Resultatet af lysstrålingens virkning kan være antændelse og antændelse af genstande, smeltning, forkulning, høje temperaturspændinger i materialer.
Når en person udsættes for lysstråling, opstår der skader på øjnene og forbrændinger af åbne områder af kroppen, og der kan også opstå skader på områder af kroppen, der er beskyttet af tøj.
En vilkårlig uigennemsigtig barriere kan tjene som beskyttelse mod virkningerne af lysstråling.
I tilfælde af tåge, dis, kraftigt støv og/eller røg reduceres også eksponeringen for lysstråling.
Det meste af ødelæggelsen forårsaget af en atomeksplosion er forårsaget af chokbølgens virkning. En chokbølge er en chokbølge i et medium, der bevæger sig med supersonisk hastighed (mere end 350 m/s for atmosfæren). I en atmosfærisk eksplosion er en chokbølge et lille område, hvor der er en næsten øjeblikkelig stigning i temperatur , tryk og lufttæthed . Lige bag chokbølgefronten er der et fald i lufttryk og tæthed, fra et lille fald langt fra midten af eksplosionen og næsten til et vakuum inde i ildkuglen. Konsekvensen af dette fald er den omvendte bevægelse af luft og en stærk vind langs overfladen med hastigheder på op til 100 km/t eller mere mod epicentret. [3] Chokbølgen ødelægger bygninger, strukturer og påvirker ubeskyttede mennesker, og tæt på epicentret af en jordeksplosion eller meget lav lufteksplosion genererer kraftige seismiske vibrationer, der kan ødelægge eller beskadige underjordiske strukturer og kommunikationer, skade mennesker i dem.
De fleste bygninger, bortset fra specielt befæstede bygninger, er alvorligt beskadiget eller ødelagt under påvirkning af overtryk på 2160-3600 kg / m² (0,22-0,36 atm / 0,02-0,035 MPa).
Energien er fordelt over hele den tilbagelagte afstand, på grund af dette falder kraften fra stødbølgens påvirkning i forhold til terningen af afstanden fra epicentret.
Shelters er beskyttelse mod en chokbølge for en person . I åbne områder reduceres effekten af stødbølgen af forskellige fordybninger, forhindringer, terrænfolder.
I Vesten er glasfragmenter udskilt som en separat faktor relateret til chokbølgen: Glas knust af chokbølgen splintres i fragmenter, der flyver væk fra eksplosionen, og kan alvorligt skade og endda dræbe dem bag glasset.
Penetrerende stråling ( ioniserende stråling ) er gammastråling og en flux af neutroner , der udsendes fra den nukleare eksplosionszone over enheder eller titusinder af sekunder.
Destruktionsradius af gennemtrængende stråling under eksplosioner i atmosfæren er mindre end radius for skade fra lysstråling og stødbølger, da den er stærkt absorberet af atmosfæren. Indtrængende stråling påvirker kun mennesker i en afstand af 2-3 km fra eksplosionsstedet, selv for ladninger med stor kapacitet, dog kan en atomladning specialdesignes på en sådan måde, at den øger andelen af gennemtrængende stråling for at forårsage maksimal skade til mandskab (det såkaldte neutronvåben ). I store højder, i stratosfæren og rummet, er gennemtrængende stråling og elektromagnetiske impulser de vigtigste skadelige faktorer.
Gennemtrængende stråling kan forårsage reversible og irreversible ændringer i materialer, elektroniske, optiske og andre enheder på grund af afbrydelse af krystalgitteret af stof og andre fysiske og kemiske processer under påvirkning af ioniserende stråling.
Beskyttelse mod gennemtrængende stråling ydes af forskellige materialer, der dæmper gammastråling og neutronflux. Forskellige materialer reagerer forskelligt på disse strålinger og beskytter forskelligt.
Materialer, der har grundstoffer med høj atommasse (jern, bly, lavt beriget uran) er godt beskyttet mod gammastråling, men disse grundstoffer opfører sig meget dårligt under neutronstråling: neutroner passerer dem relativt godt og genererer samtidig sekundære gammastråler. , og aktiverer også radioisotoper , hvilket gør selve beskyttelsen radioaktiv i lang tid (for eksempel jernpansringen af en tank; bly viser ikke sekundær radioaktivitet). Eksempel på lag med halv dæmpning af gennemtrængende gammastråling [4] : bly 2 cm, stål 3 cm, beton 10 cm, murværk 12 cm, jord 14 cm, vand 22 cm, træ 31 cm.
Neutronstråling absorberes til gengæld godt af materialer, der indeholder lette elementer (brint, lithium, bor), som effektivt og med kort rækkevidde spreder og absorberer neutroner, mens de ikke aktiveres og udsender meget mindre sekundær stråling. Lag med halv dæmpning af neutronfluxen: vand, plast 3 - 6 cm, beton 9 - 12 cm, jord 14 cm, stål 5 - 12 cm, bly 9 - 20 cm, træ 10 - 15 cm Brint absorberer neutroner bedre end alle materialer (men i gasform har den lav massefylde), lithiumhydrid og borcarbid.
Der er ikke noget ideelt homogent beskyttelsesmateriale mod alle typer gennemtrængende stråling; for at skabe den mest lette og tynde beskyttelse er det nødvendigt at kombinere lag af forskellige materialer for successiv absorption af neutroner og derefter primær og indfangende gammastråling (f.eks. flerlagsstråling) pansring af tanke, som også tager hensyn til strålingsbeskyttelse; beskyttelse af hovederne på minekastere fra beholdere med lithium- og jernhydrater med beton) samt brug af materialer med tilsætningsstoffer. Beton og fugtet jordtilfyldning, som indeholder både brint og relativt tunge grundstoffer, anvendes i vid udstrækning til konstruktion af beskyttelseskonstruktioner. Bortilsat beton er meget god til byggeri (20 kg B 4 C pr. 1 m³ beton), med samme tykkelse som almindelig beton (0,5 - 1 m) giver den 2 - 3 gange bedre beskyttelse mod neutronstråling og er velegnet til beskyttelse mod neutronvåben [5] .
Under en atomeksplosion opstår der som følge af stærke strømme i luften ioniseret af stråling og lysstråling et stærkt vekslende elektromagnetisk felt, kaldet en elektromagnetisk puls (EMP). Selvom det ikke har nogen effekt på mennesker, beskadiger EMP-eksponering elektronisk udstyr, elektriske apparater og elledninger. Derudover forstyrrer et stort antal ioner , der er opstået efter eksplosionen, udbredelsen af radiobølger og driften af radarstationer . Denne effekt kan bruges til at blinde et missilangrebsadvarselssystem .
Styrken af EMP varierer afhængigt af højden af eksplosionen: i området under 4 km er den relativt svag, stærkere med en eksplosion på 4-30 km og især stærk ved en detonationshøjde på mere end 30 km (se , for eksempel eksperimentet med detonation i høj højde af en atomladning Starfish Prime ).
Forekomsten af EMP sker som følger:
Under påvirkning af EMP induceres en spænding i alle uskærmede forlængede ledere, og jo længere lederen er, jo højere er spændingen. Dette fører til isolationsnedbrud og svigt af elektriske apparater i forbindelse med kabelnetværk, for eksempel transformatorstationer mv.
EMR er af stor betydning ved eksplosioner i høj højde på 100 km eller mere. Under en eksplosion i atmosfærens overfladelag forårsager den ikke en afgørende skade på lavfølsom elektroteknik, dens aktionsradius er blokeret af andre skadelige faktorer. Men på den anden side kan det forstyrre arbejdet og deaktivere følsomt elektrisk og radioudstyr på betydelige afstande - op til flere titusinder kilometer fra epicentret for en kraftig eksplosion, hvor andre faktorer ikke længere har en ødelæggende effekt. Det kan deaktivere ubeskyttet udstyr i solide strukturer designet til tunge belastninger fra en atomeksplosion (for eksempel siloer ). Det har ikke en skadelig effekt på mennesker [6] .
Radioaktiv forurening er resultatet af en betydelig mængde radioaktive stoffer, der falder ud af en sky hævet til luften. De tre hovedkilder til radioaktive stoffer i eksplosionszonen er fissionsprodukterne fra nukleart brændsel, den ureagerede del af nuklear ladning og radioaktive isotoper dannet i jord og andre materialer under påvirkning af neutroner ( induceret radioaktivitet ).
Når produkterne fra eksplosionen sætter sig på jordens overflade i skyens retning, danner de et radioaktivt område, kaldet et radioaktivt spor. Tætheden af forurening i eksplosionsområdet og langs sporet af den radioaktive skys bevægelse falder med afstanden fra eksplosionens centrum. Banens form kan være meget forskellig afhængig af miljøforhold, såsom vindhastighed og retning.
De radioaktive produkter fra eksplosionen udsender tre typer stråling: alfa , beta og gamma . Tiden for deres påvirkning af miljøet er meget lang. I forbindelse med den naturlige proces med radioaktivt henfald falder intensiteten af strålingen, især kraftigt sker dette i de første timer efter eksplosionen.
Skader på mennesker og dyr ved udsættelse for radioaktiv forurening kan være forårsaget af ekstern og intern eksponering. Alvorlige tilfælde kan være ledsaget af strålesyge og død.
Installationen af en koboltskal på sprænghovedet af en nuklear ladning forårsager forurening af territoriet med en farlig isotop 60 Co (en hypotetisk beskidt bombe ).
En nuklear eksplosion i et befolket område, ligesom andre katastrofer forbundet med et stort antal ofre, ødelæggelse af farlige industrier og brande, vil føre til vanskelige forhold i området for dens handling, hvilket vil være en sekundær skadelig faktor. Mennesker, der ikke engang har fået væsentlige skader direkte fra eksplosionen, vil med stor sandsynlighed dø af infektionssygdomme [7] og kemisk forgiftning. Der er stor sandsynlighed for, at du brænder i brande eller blot skader dig selv, når du forsøger at komme ud af murbrokkerne.
Et atomangreb på et atomkraftværk kan frigive meget mere radioaktivt materiale i luften, end selve bomben kan frigive. Med et direkte ramt af en ladning og fordampning af en reaktor eller opbevaring af radioaktive materialer, vil arealet af land, der er uegnet til liv i mange årtier, være hundreder og tusinder af gange større end arealet af forurening fra en jord -baseret atomeksplosion. For eksempel, når en reaktor med en kapacitet på 100 MW fordampes af en atomeksplosion på 1 megaton, og blot med en jordatomeksplosion på 1 Mt, er forholdet mellem området af territoriet med en gennemsnitlig dosis på 2 rad (0,02 Grå) om året vil være som følger: 1 år efter angrebet - 130.000 km² og 15.000 km²; efter 5 år - 60.000 km² og 90 km²; om 10 år - 50.000 km² og 15 km²; om 100 år - 700 km² og 2 km² [8] .
Mennesker, der befinder sig i området for eksplosionen, oplever udover fysiske skader en stærk psykologisk deprimerende virkning fra det skræmmende syn af det udfoldede billede af en atomeksplosion, den katastrofale ødelæggelse og brande, forsvinden af det velkendte landskab , mange døde, lemlæstede, døende mennesker, nedbrydende lig på grund af umuligheden af at begrave dem. , slægtninge og venners død, bevidstheden om skaden på ens krop og rædselen over den forestående død som følge af at udvikle strålesyge . Resultatet af en sådan påvirkning blandt de overlevende fra katastrofen er udviklingen af akutte psykoser såvel som klaustrofobiske syndromer på grund af erkendelsen af umuligheden af at gå til jordens overflade, vedvarende mareridtsminder, der påvirker al efterfølgende eksistens. I Japan er der et separat ord for mennesker, der er blevet ofre for atombomber - " Hibakusha ".
9. V. I. Gurevich, Elektromagnetisk impuls af en højhøjde nuklear eksplosion og beskyttelse af elektrisk udstyr fra det. — M.: Infra-Engineering, 2018—508 s.: ill.
| Nukleare teknologier | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ingeniørarbejde | |||||||
| materialer | |||||||
| Atomkraft _ |
| ||||||
| nuklear medicin |
| ||||||
| Atomvåben |
| ||||||
| |||||||
| Atomvåben | |
|---|---|
| Atomvåben | |
| atomklub | |