Самые разрушительные ядерные взрывы. Надводный ядерный взрыв Подводный атомный взрыв

Подводный взрыв

(a. submarine explosion, underwater explosion; н. Unterwasserexplosion; ф. explosion sous-marine; и. explosion submarine ) - заряда BB, размещённого под водой. Xарактеризуется слабым затуханием ударных волн вследствие малой сжимаемости водной среды. B результате П. в. заряда BB возникает , давление внутри к-рого значительно выше, чем в окружающей среде. Pасширяясь, образуют в воде ударную волну. Kогда фронт ударной достигает свободной поверхности, находящаяся под действием огромного давления за фронтом ударной волны, движется в сторону слабосопротивляющегося воздуха. При этом сначала наблюдается небольшой всплеск за счёт быстрого расширения сжатого поверхностного слоя воды, a затем начинается общий подъём всей массы воды, находящейся между её поверхностью и газовым пузырём. B результате этого возникает столб воды ("султан"), поднимающийся на значит. высоту над местом взрыва заряда.
Подводные впервые были проведены pyc. специалистом H. Tарло в 1548-72 для улучшения судоходных условий на p. Hеман. Hауч. основы теории и практики П. в. были заложены pyc. специалистом M. M. Боресковым, под рук. к-рого в 1858 были выполнены работы по углублению взрывами канала Днепровского лимана.
П. в. применяют при ведении дноуглубительных и руслоочистит. работ; стр-ве и реконструкции инж. сооружений (пирсов, причалов, портов, гидростанций и т.д.); проходке траншей под инж. коммуникации (газо- и нефтепроводы, дюкеры и т.д.); уплотнении несвязных грунтов; добыче п. и. co дна морей и водоёмов; сейсморазведке на акваториях; взрывании под водой затонувших судов, предметов и конструкций, и т.д.; штамповке взрывом металлич. изделий; взрывании льда.
Bзрывные работы под водой выполняются методами скважинных, шпуровых и наружных (накладных) зарядов BB, в нек-рых случаях (при сейсморазведке, уплотнении грунтов, штамповке металлов) используются открытые или подвесные заряды BB. Mетод накладных зарядов применяют при мощности снимаемого грунта (съёма) до 0,4-0,5 м и крепости взрываемых пород до VIII группы по СНиП, a также при взрывании песчаных перекатов, отд. камней и элементов конструкций. Шпуровые заряды используются при мощности съёма до 1-2 м, крепости пород св. VIII группы, скважинные заряды - при съёме более 2,0 м пород любой крепости. Kачество дробления пород определяется способом её уборки и типом используемых землеуборочных механизмов. Kак правило, глубина взрывного рыхления превышает проектного съёма пород на 0,3- 0,5 м (багермейстерский запас). Pасчётная линия наименьшего сопротивления принимается больше глубины рыхления на 0,2-0,4 м.
При П. в. (по сравнению c наземным) удельный BB повышается (табл. 1).

Для произ-ва П. в. используются гл. обр. водоустойчивые виды BB (напр., алюмотол и ), взрывные характеристики к-рых в водонаполненном состоянии в 1,2-1,3 раза выше, чем в сухом виде, либо неводоустойчивые BB в гидроизоляционных оболочках (аммонит No 6 ЖВ, и др.).
Tехника безопасности при подводных взрывных работаx. П. в. проводятся в строгом соответствии c требованиями "Eдиных правил безопасности при взрывных работах", "Tехн. правил ведения взрывных работ на дневной поверхности", "Правил плавания по внутр. судоходным путям", "Oбщих правил морских торговых и рыбных портов Cоюза CCP", "Eдиных правил охраны труда на водолазных работах". Проекты подводных взрывных работ согласовываются c бассейновой инспекцией по использованию и охране водных ресурсов, c органами рыбоохраны, a также c санэпидемстанцией. Eсли взрывные работы производятся вблизи пром. объектов, инж. коммуникаций, жилых строений и т.п., то проект согласовывают c исполкомом местного Cовета нар. депутатов и др. заинтересованными орг-циями. B проект произ-ва подводных взрывных работ и работ по взрыванию льда обязательно включается раздел защиты окружающей среды. Ha водоёмах, имеющих рыбо-хоз. значение, произ-во буровых и взрывных работ возможно только в сроки и на участках, согласованных Главрыбводом или бассейновыми управлениями Главрыбвода и при обязательном контроле представителей органов рыбоохраны.
Для защиты ихтиофауны, плавсредств и гидротехн. сооружений от действия ударной волны, образующейся при подводном взрыве зарядов BB, применяются пузырьковая завеса, динамич. экран из детонирующего шнура, покрытие защищаемых поверхностей пенопластом и т.д. Bыбор судов для произ-ва взрывных работ и устройство на них врем. расходных складов взрывчатых материалов определяются требованиями морского Pегистра CCCP или речного Pегистра РСФСР, органов Госгортехнадзора CCCP, пожарной инспекции. Cуда, на к-рых хранятся и перевозятся BB, имеют отличит. знаки опасности, оформленные в соответствии c требованиями ГОСТ 19433-81 "Грузы опасные. Kлассификация. Знаки опасности". При ведении подводных взрывных работ проход судов запрещён, для чего на сигнальных мачтах выше и ниже места взрывания вывешиваются запретит. сигналы, a посты охраны опасной зоны, находящиеся на лодках, предупреждают суда o произ-ве взрывных работ. Cуда, идущие по течению, останавливают не менее чем за 1,8 км от места взрыва, a суда, идущие против течения, - за 1-1,5 км.
При произ-ве взрывных работ в p-не морского судоходства предупредит. знаки соответствуют действующим системам морского навигационного ограждения (кардинальной или латеральной). Запрещается производить П. в. при недостаточном искусств. или естеств. освещении мест взрыва и опасной зоны, a также при грозе. При сильном тумане, ливне, снегопаде и в пургу взрывные работы производятся только в крайних неотложных случаях c разрешения руководителя взрывных работ, при этом соблюдают особые меры, обеспечивающие безопасность работ (усилены звуковая сигнализация и охрана опасной зоны и т.п.). Pадиусы опасных зон при П. в. определяются видами взрывных работ (табл. 2).
Литература : Kоул P., Подводные взрывы, M., 1950; Kозаченко Л. C., Xристофоров Б. Д., Поверхностные явления при подводных взрывах, "Физика горения и взрыва", 1972, No 3; Иванов П. Л., Уплотнение малосвязных грунтов взрывами, M., 1983. И. З. Дроговейко.

Горная энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984-1991 .

Смотреть что такое "Подводный взрыв" в других словарях:

подводный взрыв - — Тематики нефтегазовая промышленность EN underwater shot …

подводный взрыв - povandeninis sprogimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. underwater burst; underwater explosion vok. Unterwasserexplosion, f rus. подводный взрыв, m pranc. explosion sous marine, f … Fizikos terminų žodynas

подводный удар - подводный взрыв — Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы подводный взрыв EN underwater shock … Справочник технического переводчика

- (a. explosion, blast; н. Explosion, Abschuβ; ф. explosion; и. explosion) процесс быстрого физико хим. превращения вещества, при к ром выделяется энергия и совершается работа. Источником энергии B. чаще всего служат экзотермические хим.… … Геологическая энциклопедия

Подводными ядерными взрывами называются взрывы ниже поверхности воды, т. е. взрывы, для которых средой, окружающей зону реакции, является вода.

В результате воздействия рентгеновского излучения на воду ее тонкий слой сильно прогревается и превращается в раскаленный газ, излучением этого слоя превращается в раскаленный газ следующий тонкий слой воды и т. д. Таким образом, в воде в результате ее послойного прогрева образуется раскаленный объем. Процесс расширения этого объема в невозмущенной воде называется тепловой волной в воде.

Внутри раскаленного объема вследствие больших градиентов давления на его границе возникают механические возмущения. С увеличением этого объема и уменьшением температуры среды в нем скорость распространения тепловой волны уменьшается быстрее, чем скорость распространения механических возмущений.

На расстоянии от центра взрыва примерно (0,03—0,04)

м. скорость распространения механических возмущений начинает превышать

скорость тепловой волны и в окружающей воде в это время происходит скачкообразное увеличение давления, плотности, температуры и скорости ее движения. Процесс распространения этих возмущений называется ударной волной в воде или подводной ударной волной.

Подводная ударная волна, распространяясь от центра взрыва во все стороны, достигает поверхности воды. Падение подводной ударной волны на поверхность воды приводит к возникновению в воздухе преломленной ударной волны, а в воде — отраженной волны разрежения. В результате отражения подводной ударной волны от водной поверхности над эпицентром взрыва образуется водяной купол

Вследствие значительного градиента давления в преломленной воздушной ударной волне и подъема водяного купола в воздухе формируется другая ударная волна, которая называется эпицентральной. При распространении волны разрежения в воде возникают растягивающие усилия, приводящие к разрыву сплошности — кавитации жидкости в большой области вокруг эпицентра взрыва. След этой области на поверхности воды виден в виде светлого расширяющегося вокруг водяного купола кольца.

В результате воздействия на водяную среду сначала тепловой, а затем ударной волн в окрестности центра взрыва происходит ионизация, диссоциация и испарение воды, в воде возникает парогазовый пузырь, наполненный радиоактивными продуктами, образовавшимися в начальной стадии взрыва.

Сразу же после возникновения парогазовый пузырь начинает расширяться сначала под действием своего внутреннего давления, затем, после того как оно станет меньше гидростатического, в результате инерционного движения масс воды, приобретенного на предыдущей стадии его расширения.

Если взрыв происходит на значительной глубине и на достаточно большом расстоянии от дна акватории, давление пара внутри парогазового пузыря, достигшего максимального размера, становится значительно меньше давления окружающей воды. Более высокое давление в окружающей пузырь воде вызывает его сжатие, в результате чего давление внутри него повышается, происходит частичная конденсация пара.

В конце стадии сжатия давление пара в пузыре вновь становится значительно выше гидростатического, поэтому начинается новый цикл его расширения — сжатия. После трех циклов расширения — сжатия (пульсаций) в пузыре конденсируется значительное количество пара и его дальнейшая пульсация практически прекращается.

В стадии расширения пузырь имеет сферическую форму, в стадии сжатия она отличается от сферической, так как донная часть пузыря в результате действия большого гидростатического давления сжимается быстрее, чем верхняя.

Во время сжатия в первой пульсации парогазовый пузырь начинает всплывать. По истечении определенного времени он прорывается через поверхность воды.

При взрыве на небольшой глубине пузырь прорывается через поверхность воды во время расширения в первой пульсации, с увеличением глубины взрыва он может прорываться во время сжатия в первой пульсации или в любой момент расширения — сжатия во второй и третьей пульсации, а также после прекращения пульсации. При взрыве вблизи дна акватории пузырь «притягивается» ко дну и его всплытие резко замедляется.

В результате прорыва парогазового пузыря через поверхность воды в воздухе образуется еще одна, третья воздушная ударная волна, а водяной купол превращается в поднимающийся полый водяной столб. Пары из пузыря вместе с радиоактивными продуктами взрыва поднимаются в верхнюю часть столба, образуя конденсационное облако. Водяной столб, увенчанный конденсационным облаком, называют взрывным султаном

Облако султана (пароводяное облако при взрыве на малой глубине) является источником проникающей радиации — главным образом гамма-излучения радиоактивных продуктов деления и активации.

После достижения максимальной высоты подъема взрывной султан обрушается. В результате разрушения стенок султана (обрушение большой массы воды) и выпадения обильных осадков из конденсационного облака у его основания образуется базисная волна - вихревое кольцо плотного радиоактивного тумана, водяных капель и брызг.

Базисная волна является вторым источником проникающей радиации в основном гамма-излучения радиоактивных продуктов взрыва. Базисная волна быстро распространяется над акваторией во всех направлениях от эпицентра взрыва, увеличивается по высоте и сносится ветром.

С течением времени (3-5 мин) она отрывается от поверхности воды и сливается с конденсационным облаком, образуется остаточное облако взрыва, которое имеет слоисто-кучевой вид. Из движущегося под действием ветра остаточного облака выпадают радиоактивные осадки - создается радиоактивное заражение.

В результате расширения парогазового пузыря и схлопывания воронки, образующейся в воде при прорыве пузыря в атмосферу, происходит радиальное движение воды, которое вызывает возникновение серии кольцевых гравитационных волн.

Воздействие ударной волны в воде на дно акватории мо­жет привести к образованию отражений волны в воде и сейсмических волн в грунте. Последние могут генерировать волны в воде. Их называют волнами сейсмического происхождения в воде.

При подводном ядерном взрыве вблизи дна в грунте образуется воронка и навал грунта.

При подводном взрыве на мелководной акватории расширяющийся парогазовый пузырь приводит в движение большое количество грунта, который в дальнейшем вовлекается в образующееся облако султана или пароводяное облако.

Поражающее действие подводного ядерного взрыва

При подводном ядерном взрыве поражение объектов флота и инженерных сооружений прибрежной полосы может быть вызвано взрывным султаном, подводной ударной волной, гравитационными волнами, сейсмовзрывными волнами в воде сейсмического происхождения и воздушными ударными волнами. Кроме того, подводный взрыв может вызывать радиационное поражение, которое обусловливается главным образом гамма-излучением из облака султана, базисной волны, пароводяного облака и радиоактивно зараженной акватории. При взрыве вблизи дна образующийся вокруг воронки вал грунта может создать заграждение судоходных участков.

Основными поражающими факторами подводного ядерного взрыва являются взрывной султан, подводная ударная волна и гравитационные волны.

Взрывной султан представляет собой гигантский полый водяной столб, увенчанный конденсационным облаком. Основными параметрами взрывного султана являются радиус основания и высота подъема. Их значения зависят от мощности и глубины взрыва. При подводном ядерном взрыве среднего диапазона мощности на глубине 200 м радиус основания султана составляет около 400 м, высота подъема - 1000 м, а при взрыве сверхкрупного диапазона мощности на той же глубине радиус основания султана достигает 1000 м, высота подъема 3500 м.

Взрывной султан и конденсационное облако

Любые плавающие объекты и летательные аппараты, оказавшиеся в зоне султана, разрушаются.

Подводная ударная волна представляет собой резкое сжатие воды, распространяющееся во все стороны от центра взрыва. Она распространяется со скоростью около 1500 м/с. Переднюю границу подводной ударной волны называют фронтом. Здесь давление имеет максимальное значение.

В момент прихода фронта подводной ударной волны в данную точку давление воды в этой точке мгновенно увеличивается от гидростатического до максимального, находящийся здесь объект испытывает резкий удар. Качественно изменение давления в подводной ударной волне в данной точке с течением времени похоже на изменение давления в воздушной ударной волне. Отличие состоит в появлении вторичного плавного увеличения давления по истечении фазы разрежения.

Подводная ударная волна может оказывать поражающее действие на подводные лодки и надводные корабли вне зоны взрывного султана. Кроме того, в результате действия подводной ударной волны на корпус корабля возникают сотрясения его палуб и платформ, которые могут вызывать поражения личного состава.

Гравитационные волны могут:

• разрушать гидротехнические сооружения порта (молы, волноломы, причалы, пирсы, батопорты и т. п.);
• повреждать корабли, стоящие у пирсов, и даже выбрасывать их на берег;
• наносить ущерб расположенным на берегу вблизи уреза воды судостроительным и судоремонтным предприятиям;
• повреждать подъемно-транспортное оборудование, связи и коммуникаций;
• перемещать на значительное расстояние бетонные тетраэдры, железные и железобетонные ежи и надолбы системы противодесантных заграждений.

При подводных ядерных взрывах среднего и крупного диапазонов мощности на дне акватории глубиной несколько десятков метров гравитационные волны повреждают гидротехнические сооружения и противодесантные заграждения на расстоянии от эпицентра взрыва, равном соответственно 3-7 и 3-4 км.

С явлениями, происходящими при подводных взрывах, связан очень широкий круг задач, в которых участвуют неустановившиеся движения. Мы начинаем с рассмотрения двух вполне классических задач.

Схлопывание пузыря. Одним из первых вопросов, возникающих при изучении взрыва под водой, является вопрос о том, как изменяется с течением времени образовавшийся при взрыве газовый пузырь, который заполнен продуктами детонации ВВ.

В простейшей приближенной постановке задачу можно сформулировать так. Пусть сферический газовый пузырь переменного радиуса находится в безграничной несжимаемой жидкости с плотностью 1 и постоянным давлением Силой тяжести, вязкостью, а также поверхностным натяжением и конденсацией газов в пузыре мы пренебрегаем. Требуется найти закон изменения радиуса

Скорость движения жидкости, вызванного изменением радиуса пузыря, в данный момент времени зависит лишь от расстояния рассматриваемой точки от центра пузыря и равна Сравнивая расходы на границе пузыря и концентрической с ней сфере радиуса мы найдем

где некоторая функция времени. Это соотношение позволяет вычислить кинетическую энергию всей массы жидкости в момент

Будем считать, что в начальный момент жидкость находится в покое, пусть еще разность между давлением в жидкости и давлением газа внутри пузыря равна в силу наших предложений это - постоянная величина. Если не учитывать поверхностное натяжение, то

(знак минус объясняется тем, что у нас откуда интегрированием находим

Сравнивая это выражение с (2), получаем дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными

а его интегрирование приводит к соотношению

из которого можно найти искомую зависимость

Из уравнения (4) следует, что при скорость R неограниченно возрастает как Это отражает тот факт, что в момент исчезания пузыря происходит гидравлический удар - мы имеем пример глобальной особенности, о которой говорилось выше. Описанный эффект называется охлопыванием пузыря.

Полагая в (5) мы находим время схлопывания:

Можно еще рассматривать пульсирующий пузырь, который после схлопывания расширяется до начальной величины. Последняя формула позволяет определить период колебаний такого пузыря:

Отметим, что в точной постановке задачи о движении газового пузыря, образовавшегося при подводном взрыве, следует учитывать влияние поверхности воды и силы тяжести, а давление в пузыре считать меняющимся по закону:

где объем пузыря в момент времени постоянные. Массой газа внутри пузыря и силами поверхностного натяжения можно пренебречь. В этой постановке в начальный момент поверхность воды можно считать плоской, а границу газового пузыря - сферой; дальнейшее изменение формы этих поверхностей находится из решения задачи.

Решение задачи о движении газового пузыря в такой точной постановке для начального этапа получил недавно Л. В. Овсянников . О дальнейших этапах движения мы будем говорить ниже при обсуждении проблемы султана.

Шары Бьёркнесов. Пусть в безграничной жидкости, которую мы по-прежнему предполагаем несжимаемой (с плотностью 1) и невесомой, пульсируют два воздушных или газовых пузыря.

Еще в прошлом веке отец и сын Бьеркнесы обнаружили и объяснили интересное явление, связанное с этим экспериментом - оказывается, что если пузыри пульсируют в одинаковой фазе, то они притягиваются друг к другу, а если в противофазе, то отталкиваются.

Для объяснения этого явления нам понадобится следующий элементарный факт - шар, движущийся поступательно в безграничной жидкости, можно имитировать точечным диполем, расположенным в центре шара. В самом деле, пусть шар радиуса R движется со скоростью вдоль оси х. Потенциал скоростей этого движения представляет собой гармоническую вне шара функцию равную 0 на бесконечности и на поверхности шара удовлетворяющую условию (нормальная составляющая скорости, и 0 - цилиндрические координаты, см. рис. 101). Этим условиям, очевидно,

удовлетворяет функция а решение задачи единственно, следовательно, она и является искомым потенциалом. Мы видим, что вне шара она совпадает с потенциалом скоростей диполя, расположенного в начале координат: причем

Переходя к описанию явления Бьёркнесов, заменим пузыри точечными источниками интенсивностей расположенными соответственно в точках оси х, причем если пузыри пульсируют в одинаковой фазе, и если они пульсируют в противофазе. Чтобы учесть возможность перемещения центров пузырей, будем еще считать, что в тех же точках помещены диполи. Так как пузыри равноправны, достаточно изучить движение одного из них, скажем, того, который пульсирует в окрестности начала. Радиусы пузырей мы будем считать малыми в сравнении с а.

Если пренебречь влиянием диполя, расположенного в точке , то в точке М, близкой к началу координат, потенциал поля скоростей запишется в виде

где I - расстояние точки М до второго источника, а момент диполя (рис. 101). У нас и вблизи начала Поэтому (9) можно приближенно переписать в виде

или, если отбросить несущественное постоянное (при фиксированном слагаемое, в виде

Здесь первое слагаемое дает потенциал источника, расположенного в начале координат, второе -

потенциал другого источника (приближенно) и третье - потенциал диполя. Если обозначить через радиус пузыря, пульсирующего в окрестности начала, то скорость его изменения (которая определяется первым слагаемым) а поступательная скорость пузыря определяется третьим слагаемым; знак плюс объясняется тем, что речь идет о скорости пузыря, а не жидкости).

Воспользуемся теперь тем, что в силу нашего предположения о невесомости суммарное давление на пузырь должно быть равным нулю. По интегралу Коши давление в точке, близкой к началу,

При интегрировании по граничной сфере иузыря члены, не зависящие от 0 или пропорциональные сокращаются вследствие симметрии, поэтому ненулевой вклад в суммарное давление могут дать лишь члены

Условие обращения в нуль суммарного давления приводит, следовательно, к равенству

справедливому в любой момент времени

Остается учесть, что за полный период пульсирования пузыря суммарные эффекты изменения равны нулю. Но тогда, как видно из (12), суммарный эффект изменения за период величины а значит, и по знаку противоположен знаку Так как

поступательная скорость центра пузыря и то мы заключаем, что приращение за период пульсирования отрицательно при и положительно при Это и объясняет явление Бьёркнесов.

Отметим еще один вариант этого же явления. Как известно, влияние на источник твердой стенки в точности эквивалентно влиянию на него другого источника той же интенсивности, расположенного зеркально симметрично с первым источником относительно стенки.

Точно так же действие на источник свободной поверхности можно заменить действием симметричного источника, интенсивность которого противоположна по знаку интенсивности первого источника.

Рис. 102. (см. скан)

Поэтому приведенный выше анализ объясняет еще и следующий экспериментально наблюдаемый факт: газовый пузырь, пульсирующий в воде вблизи от твердой стенки, притягивается к стенке, а пузырек, который пульсирует вблизи свободной поверхности, отталкивается от нее.

Переходим к новым задачам.

Парадокс при подводном взрыве. Пусть в воду частично погружен полый цилиндр с толстыми (в 20 - 30 мм) стенками и тонким (в 1-3 мм) дном из железа или меди (рис. 102, а). При фиксированной глубине погружения Н на расстоянии h от дна цилиндра на его оси помещается заряд ВВ и производится подрыв. Для каждого h подбирается минимальный вес заряда, при котором дно разрушается.

Естественно ожидать, что функция строго возрастает, однако в многочисленных опытах наблюдался следующий парадоксальный факт: функция F строго возрастает, пока h не достигнет некоторого значения после этого на участке в два-три раза больше она остается практически постоянной; при величина F снова возрастает (рис. 102, б). Изменяется и характер разрушения дна - при дно прорывается на большой площади, а при прорыв резко локализован.

Приведем качественное объяснение этого парадокса. Опыты показывают, что эффект подводного взрыва ВВ делится на две стадии. На первой стадии, сразу после подрыва, продукты взрыва образуют газовый пузырь. От него прежде всего отходит ударная волна, которая уносит около половины энергии взрыва, а затем происходит нарастание скоростей жидкости и диаметр газового пузыря быстро увеличивается.

Если в конце этой стадии прорыва дна и выхода газов в атмосферу не произойдет, то наступает вторая стадия.

Газовый пузырь под действием атмосферного давления начнет сжиматься, удаляясь от дна цилиндра. Задачу о сжатии газового пузыря в воде мы рассматривали выше; следует только иметь в виду, что на практике форма его не сферическая, а грушевидная с расширением книзу. С течением времени пузырь сплющивается, образуя шапку с выемкой внизу, и потому схлопывание пузыря происходит на нижней его поверхности. Возникающий в момент схлопывания гидравлический удар приводит к струе, которая идет назад, к дну цилиндра (рис. 103). Эта струя имеет кумулятивный характер, энергия в ней сравнима с энергией пузыря на

первой стадии. При определенном весе F заряда струя пробивает небольшое отверстие в дне цилиндра.

Для прорыва на первой стадии процесса характерно строгое возрастание функции на второй стадии пробивная сила мало зависит от расстояния. Таким образом, качественную картину явления можно считать достаточно ясной, но сколько-нибудь полный количественный расчет пока еще не проведен.

Сферическая кумуляция. В предыдущей главе мы рассматривали движение кумулятивных струй как установившееся. Между тем большой интерес представляет также и процесс формирования струй, который является существенно неустановившимся.

Для простоты рассмотрим случай сферической кумуляции, где предполагается, что в начальный момент жидкость занимает нижнее полупространство с выемкой в форме полушара. Кроме того, считается, что при жидкость мгновенно становится тяжелой, а потенциальная функция и скорость частиц на свободной поверхности равны нулю.

Задача сводится к отысканию функции гармонической по пространственным координатам в переменной области равной 0 в бесконечности, а на границе (свободной поверхности жидкости) удовлетворяющей условию

которое с учетом соотношения

можно переписать виде

Приближенное решение этой задачи в плоском варианте можно получить методом

электрогидродинамических аналогий (ЭГДА) при помощи электропроводящей бумаги. Для этого нужно записать разностный аналог условия (13); если обозначить через индекс точки на свободной поверхности жидкости и через индекс шага по времени, то мы будем иметь

В начальный момент получаем распределение Ф на известной свободной поверхности:

Реализуя эти граничные условия на электропроводящей бумаге, мы сможем построить линии равного потенциала, а затем и линии тока для выбранных точек свободной поверхности. Далее можно найти скорости жидкости в этих точках, построить свободную поверхность в момент времени с индексом и по (14) найти новое распределение потенциала на этой поверхности. Это распределение снова реализуется на электропроводящей бумаге и процесс продолжается.

На рис. 104 изображена последовательная картина формирования кумулятивной струи под действием силы тяжести для моментов времени

Результаты получены В. Кедринским описанным выше методом.

На рис. 105 изображены кадры киносъемки повторения опыта Покровского (§ 29). Пробирка с водой, свободной поверхности которой придана сферическая форма при помощи стеклянного мениска (виден на первом кадре), бросается в вертикальном положении на стол. В момент удара жидкость мгновенно становится тяжелой, так что этот опыт можно рассматривать в связи

(кликните для просмотра скана)

с указанными выше расчетами по сферической кумуляции. Под кадрами на рис. 105 указано время, прошедшее с момента удара.

Проблема султана. При некоторых условиях в результате подводного взрыва наблюдается интересное явление, которое получило название «султан» - над свободной поверхностью на большую высоту в виде узкого конуса выбрасывается вода (рис. 106). Отмечено, что

это явление характерно для жидкой среды и не наблюдается при подземных взрывах.

Укажем на некоторые особенности подводного взрыва. В предыдущем разделе мы уже говорили о двух этапах развития такого взрыва. Первый, очень короткий, этап характеризуется созданием ударной волны, на что уходит около половины всей энергии взрыва. В рассматриваемой здесь задаче волна выходит на свободную поверхность и откалывает некоторую массу воды. Отколотая масса распадается на большое число мелких брызг, каждая с небольшой энергией, а на свободной поверхности образуется воронка в форме впадины.

Второй этап связан с эволюцией газового пузыря, образовавшегося при взрыве, который тоже несет около половины энергии. Эта эволюция, как мы говорили, приводит к схлопыванию и образованию струи, которая (при надлежащих условиях взрыва, т. е. глубине заряда и его весе) выходит на свободную поверхность в момент, когда там образовалась воронка. На этом этапе можно пользоваться моделью потенциального течения несжимаемой жидкости - мы приходим к задаче определения поля скоростей, ортогонального поверхности воронки (задача о сферической кумуляции, о которой только что говорилось). В результате из воронки вырывается

кумулятивная струя, которая и дает султан - всплеск с довольно большой энергией.

Очень похожее явление (но, конечно, со значительно меньшей энергией) наблюдается при выстреле в воду пулей в направлении, перпендикулярном свободной поверхности (рис. 107). Другое проявление того же эффекта можно наблюдать, когда на спокойную воду падает редкий прямой дождь-поверхность воды покрывается тогда небольшими фонтанчиками, которые поднимаются навстречу дождю.

Качественное объяснение этих явлений ясно из рис.

108, где показаны три последовательные фазы входа вводу пули (или дождевой капли): сначала поверхность воды немного прогибается вниз (фаза а), затем падающее тело погружается в воду и за ним образуется полость (фаза б) и, наконец, кинетическая энергия тела идет на схлопывание полости. В результате этого схлопывания и возникает встречная струя, имеющая кумулятивный характер (фаза в).

Это объяснение подтверждается модификацией опыта - если стрелять пулей в воду не перпендикулярно к поверхности, а под некоторым углом, то после выстрела образуется наклонный султан в направлении навстречу движению пули (рис. 109). Здесь прогиб поверхности воды в фазе а будет несимметричным, полость в фазе будет двигаться в направлении полета пули, и кумулятивная струя в заключительной фазе пойдет не перпендикулярно к поверхности воды, а навстречу движению полости!

Взрыв в воздухе. Характерное отличие взрыва в воздухе от взрыва в воде состоит в том, что здесь основная часть энергии переходит в ударную волну. Исследования по распространению ударных волн в воздухе приобретают основное значение. До сих пор при проведении больших взрывных работ инженеры сталкиваются с непонятными явлениями - иногда действие ударной волны оказывается во много раз больше, а иногда во много раз меньше, чем то, которое было вычислено по хорошо проверенным формулам. Как правило, такие отклонения вызываются аномалиями в атмосфере, ибо как скорость акустической, так и скорость ударной волны зависит от состояния атмосферы (плотность, температура, влажность). Неоднородность атмосферы меняет фронт ударной волны - она. может уйти вверх, а может и прижаться к земле.

Как в воде, в воздухе могут создаваться своеобразные «волноводы», когда в некотором направлении затухание волн оказывается существенно меньше обычного (об этом явлении мы будем говорить ниже, в § 34).

Около лет назад среди гидродинамиков возникли острые споры по следующему вопросу. Пусть сферический заряд ВВ без оболочки в момент взрыва (в воздухе) имеет скорость V такую, что кинетическая энергия соизмерима с потенциальной энергией Е заряда или существенно больше ее; спрашивается, как скорость изменит эффект взрыва?

В споре были высказаны две крайние точки зрения: по одной скорость заряда в момент взрыва практически не должна влиять на эффект, параметры ударной волны могут измениться лишь на несколько процентов. По мнению других, скорость может увеличить эффект взрыва примерно в десять раз.

Решение этого спора оказалось довольно простым. Надо расчленить явление на два этапа - выделение энергии взрыва и формирование ударной волны. На первом этапе, в соответствии с точкой зрения одной из спорящих групп, скорость заряда практического влияния не оказывает, вся потенциальная энергия ВВ переходит в кинетическую энергию разлетающихся частиц продуктов взрыва. На втором этапе необходимо рассмотреть газовое облако, скорости частиц которого составлены из радиальной скорости (от центра заряда) и из поступательной скорости самого заряда.

Подсчеты и опыты показали, что эффект движущегося заряда (на достаточно большом расстоянии от места взрыва) эквивалентен эффекту неподвижного заряда с потенциальной энергией, равной сумме - потенциальной энергии ВВ и кинетической энергии заряда в момент взрыва. При этом нужно еще считать, что приведенный центр взрыва отнесен от фактического центра взрыва в направлении движения заряда на расстояние, определяемое кинетическои энергией и потенциальной энергией Е.

Результаты ядерных испытаний на атолле Бикини были преувеличены с целью сохранения антуража ЯО как всеразрушающего средства. На деле новейшее супероружие оказалось “бумажным тигром”. Жертвами первого взрыва “Эйбл” стали всего 5 из 77 поставленных под удар кораблей - лишь те, кто находился в непосредственной близости от эпицентра (менее 500 метров).

Необходимо отметить, что испытания проводились в условиях мелководной лагуны. В открытом море высота базисной волны была бы меньше, а разрушительный эффект от взрыва - еще слабее (по аналогии с волнами цунами, которые практически неощутимы вдали от берега).

Также свою роль сыграло скученное расположение кораблей на якорной стоянке. В реальных условиях при следовании в противоатомном ордере (когда дистанция между кораблями составляет не менее 1000 метров) даже прямое попадание бомбы или ракеты с ЯБЧ в один из кораблей не смогло бы остановить эскадру. Наконец, стоит учесть всякое отсутствие борьбы за живучесть кораблей, сделавшее их легкой жертвой пожаров и самых скромных пробоин.

Известно, что жертвами подводного взрыва “Бейкер” (мощностью 23 кт) стали четыре из восьми участвовавших в испытаниях субмарин. Впоследствии все они были подняты и возвращены в строй!

Официальная точка зрения ссылается на полученные пробоины в их прочном корпусе, однако это противоречит здравому смыслу. Российский писатель Олег Тесленко обращает внимание на несоответствие в описании повреждений лодок и способах их подъема. Для откачки воды необходимо сперва загерметизировать отсеки затонувшего корабля. Что маловероятно в случае с подлодкой, имеющей поверх прочного корпуса легкий (если взрывом смяло прочный корпус, значит, легкий корпус должен превратиться в сплошное месиво, не так ли? И как тогда объяснить их быстрое возвращение в строй?) В свою очередь, янки отказались от подъема с помощью понтонов: водолазам пришлось бы подвергать свои жизни опасности, промывая каналы под днищами субмарин для заводки тросов и стоя часами по пояс в радиоактивном иле.

Доподлинно известно, что все затонувшие лодки во время взрыва находились в подводном положении, следовательно запас их плавучести составлял около 0,5%. При малейшем нарушении равновесия (поступления внутрь ~10 тонн воды), они сразу же ложились на дно. Возможно, что упоминание про пробоины - выдумка. Столь ничтожное количество воды могло поступить в отсеки сквозь сальники и уплотнения выдвижных устройств - капля за каплей. Через пару суток, когда до лодок добрались спасатели, те уже погрузились на дно лагуны.

Если бы атака с применением ЯО происходила в реальных боевых условиях, экипаж незамедлительно принял бы меры по ликвидации последствий взрыва и лодки смогли бы продолжить поход.

Приведенные выше доводы подтверждены расчетами, согласно которым, сила взрыва обратно пропорциональна третьей степени расстояния. Т.е. даже при применении полумегатонных тактических боеприпасов (в 20 раз более мощных, чем те бомбы, что были сброшенных на Хиросиму и Бикини), радиус поражения увеличится всего лишь в 2...2,5 раза. Что явно недостаточно для стрельбы “по площадям” в надежде, что ядерный взрыв, где бы он ни произошел, сможет причинить вред эскадре противника.

Кубическая зависимость силы взрыва от расстояния объясняет боевые повреждения кораблей, полученные во время испытаний на Бикини. В отличие от обычных бомб и торпед, ядерные взрывы не смогли проломить противоторпедную защиту, сокрушить тысячетонные конструкции и повредить внутренние переборки. На расстоянии одного километра сила взрыва уменьшается в миллиард раз. И пусть ядерный взрыв был намного мощнее взрыва обычной бомбы, но, с учетом расстояния, превосходство ЯБП над конвенционным оказалось неочевидным.

Примерно к тем же выводам пришли советские военные специалисты после проведения серии ядерных тестов на Новой земле. Моряки расставили на шести радиусах дюжину боевых кораблей (списанных эсминцев, тральщиков, трофейных немецких подлодок) и подорвали на малой глубине ядерный заряд, эквивалентный по конструкции СБЧ торпеды Т-5. В первый раз (1955 г.) мощность взрыва составила 3,5 кт (однако, не забывайте о кубической зависимости силы взрыва от расстояния!)

7 сентября 1957 г. в губе Черной прогремел еще один взрыв мощностью в 10 кт. Спустя месяц произвели третье испытание. Как и на атолле Бикини, испытания проводились в мелководном бассейне, при большом скоплении кораблей.

Результаты оказались предсказуемы. Даже несчастные лоханки, среди которых были тральщики и эсминцы времен Первой мировой, продемонстрировали завидную устойчивость к ядерному взрыву.

"Если бы на подводных лодках находились экипажи, то они легко устранили бы течь и лодки сохранили бы боеспособность, правда, за исключением С-81".

- Вице-адмирал в отставке (в то время капитан 3-го ранга) Е. Шитиков.

Члены комиссии пришли к выводу, что если бы субмарина атаковала торпедой с СБЧ конвой в таком же составе, то в лучшем случае потопила бы всего одно судно или корабль!

Б-9 через 30 ч зависла на понтонах. Вода проникла внутрь через поврежденные сальники. Ее подняли и спустя 3 дня привели в боеготовность. С-84, находившаяся в надводном положении, понесла незначительный урон. В носовой отсек С-19 через открытый торпедный аппарат попало 15 т воды, но спустя 2 дня и ее привели в порядок. "Гремящий" здорово раскачало ударной волной, появились вмятины в надстройках и дымовой трубе, но часть запущенной силовой установки продолжала работать. Повреждения "Куйбышева" были незначительными; у "К. Либкнехта" образовалась течь и его отвели на мель. Механизмы же почти не пострадали.

Стоит заметить, что эсминец “К. Либкнехт” (типа “Новик”, спущен на воду в 1915 г.) уже имел течь в корпусе ДО проведения испытаний.

На Б-20 серьезных повреждений не нашли, только через некоторые трубопроводы, соединявшие легкий и прочный корпусы, внутрь попала вода. Б-22, как только продули балластные цистерны, благополучно всплыла, а С-84, хотя и уцелела, но вышла из строя. С повреждениями легкого корпуса С-20 справился бы экипаж, С-19 в починке не нуждалась. У "Ф. Митрофанова" и Т-219 ударная волна повредила надстройки, "П. Виноградов" урона не понес. У эсминцев вновь помяло надстройки и дымовые трубы, что же касается "Гремящего", то его механизмы по-прежнему работали. Короче, больше всего на "подопытных" воздействовали ударные волны, а световое излучение - только на темную краску, выявленная же радиоактивность оказалась незначительной.
- Результаты испытаний 7 сентября 1957 г., взрыв на вышке на берегу, мощность 10 кт.

10 октября 1957 г. состоялось очередное испытание - с новой подводной лодки С-144 в губу Черная выпустили торпеду Т-5, взорвавшуюся на глубине 35 м. Стоявший всего в 240 м от эпицентра "Грозный" через какое-то время затонул, Т-218 (280 м) последовал за ним. На С-20 (310 м) затопило кормовые отсеки, и она с сильным дифферентом пошла на дно; у С-84 (250 м) повредило оба корпуса, что и стало причиной ее гибели. Обе находились в позиционном положении. Поставленный в 450 м от эпицентра "Разъяренный" пострадал довольно сильно, но затонул только спустя 4 ч. У С-19, пребывавшем на поверхности, вышли из строя вооружение и механизмы, то же было и на "П. Виноградове" (620 м). У избитого "Гремящего" появились дифферент на нос и крен на левый борт. Через 6 ч его отбуксировали на отмель, где он пребывает по сей день. Б-22, лежавшая на грунте в 700 м от места взрыва, осталась боеспособной; сохранился и тральщик Т-219. Стоит учесть, что наиболее пострадавшие корабли уже в третий раз подвергались ударам "всеуничтожающего оружия", а эсминцы-"новики" уже изрядно поизносились за почти 40-летнюю службу.
- Журнал “Техника - молодежи” №3 за 1998 г.

Эсминец "Гремящий", верхнее фото было сделано в 1991 году

“Живые мертвецы”. Воздействие радиации на экипаж

Воздушные ядерные взрывы считаются “самоочищающимися”, т.к. основная часть продуктов распада уносится в стратосферу и, впоследствии, рассеивается на большой площади. С точки зрения радиационного заражения местности гораздо более опасен подводный взрыв, однако, это также не может представлять опасности эскадре: двигаясь 20-узловым ходом, корабли уже через полчаса покинут опасную зону.

Наибольшую опасность представляет сама вспышка ядерного взрыва. Кратковременный импульс гамма-квантов, поглощение которых клетками человеческого тела приводит к разрушению хромосом. Другое вопрос - насколько мощным должен быть этот импульс, чтобы вызвать тяжелую форму лучевой болезни среди членов экипажа? Радиация, несомненно, опасна и вредна для человеческого организма. Но если губительные последствия радиации проявятся лишь через несколько недель, месяц, а то и через год? Означает ли это, что экипажи атакованных кораблей не смогут продолжить выполнение задачи?

Всего лишь статистика: во время испытаний на ат. Бикини непосредственными жертвами ядерного взрыва стала треть подопытных животных. 25% погибли от воздействия ударной волны и светового излучения (очевидно, находились на верхней палубе), еще около 10% умерли впоследствии, от лучевой болезни.

Статистика испытаний на Новой Земле показывает следующее.

На палубах и в отсеках кораблей-мишеней находилось 500 коз и овец. Из тех, кто не был мгновенно убит вспышкой и ударной волной, тяжелая форма лучевой болезни была отмечена всего у двенадцати парнокопытных.

Из этого следует, что основные поражающие факторы при ядерном взрыве - световое излучение и ударная волна. Радиация, хотя и представляет угрозу для жизни и здоровья, не способна привести к быстрой массовой гибели членов экипажа.

О том, насколько опасны радиационное заражение и нейтронная активация стальных конструкций кораблей говорит это фото, сделанное на палубе крейсера “Пенсакола”, спустя восемь дней после взрыва (крейсер находился в 500 м от эпицентра).

Эти данные были положены в основу сурового расчета: “живые мертвецы” станут у штурвалов обреченных кораблей и поведут эскадру в последний поход.

Соответствующие требования были разосланы во все КБ. Обязательнм условием при проектировании кораблей стало наличие противоатомной защиты (ПАЗ). Сокращение числа отверстий в корпусе и избыточное давление в отсеках, препятствующее попаданию на борт радиоактивных осадков.

Получив данные о ядерных испытаниях, зашевелились в штабах. В результате родилось такое понятие, как “противоатомный ордер”.

Сказали своё слово медики - были созданы специальные ингибиторы и антидоты (йодид калия, цистамин), ослабляющие воздействие радиации на человеческий организм, связывающие свободные радикалы и ионизированные молекулы, ускоряющие процесс вывода из организма радионуклидов.

Теперь атака с применением ЯБЧ не остановит конвой, доставляющий боевую технику и подкрепления из Нью-Йорка в Роттердам (в соответствии с известным сценарием Третьей мировой). Прорвавшиеся сквозь ядерный огонь корабли высадят десант на вражеском берегу и окажут ему огневую поддержу крылатыми ракетами и артиллерией.

Применение ЯБЧ неспособно решить вопрос с отсутствием целеуказания и не гарантирует победы в морском бою. Для достижения желанного эффекта (причинение тяжких повреждений) требуется подрывать заряд в непосредственной близости от вражеского корабля. В этом смысле ЯО мало отличается от конвенционного оружия.

Источники:
"Техника - молодежи" №3 за 1998 год.
Олег Тесленко. "Корабли сильнее атомного взрыва!"

Базисной волной называется клубящееся кольцевое облако, которое образуется при обрушении водяного столба и распространяется в радиальном направлении и по ветру. Базисная волна содержит радиоактивные вещества и является источником гамма-излучения. По мере распространения базисная волна поднимается вверх и сливается с облаком султана, приобретая вид облака, из которого, как правило, вы падает радиоактивный дождь.

В результате выброса в воздух огромной массы воды и последующего ее падения образуется, как и при надводном взрыве, серия гравитационных поверхностных волн.

Светящаяся область подводного взрыва может не наблюдаться, а световое излучение как поражающий фактор практического значения не имеет.

Проникающая радиация почти полностью поглощается толщей воды и водяными парами.

При подводном взрыве происходит сильное заражение воды, атмосферы, кораблей и береговой полосы в результате выпадения радиоактивных веществ из водяного столба, облака взрыва и базисной волны.

Основным поражающим фактором подводного взрыва является подводная ударная волна.

Подводный взрыв целесообразно осуществлять для поражения кораблей всех классов, в том числе подводных лодок в подводном положении, а также для разрушения гидротехнических сооружений, минно-сетевых и противодесантных заграждений, установленных в воде и у береговой черты, когда нет необходимости избегать сильного радиоактивного заражения воды, кораблей и береговой полосы.

Подземным называется взрыв, произведён под землей. Подземный взрыв может быть произведен на глуби не, при которой происходит выброс грунта, или без существенного нарушения поверхности грунта (камуфлетный взрыв).

При подземном взрыве с выбросом грунта образуется воронка, имеющая больший диаметр и глубину, чем при наземном взрыве. При таком взрыве образуется радиоактивное облако, которое, как правило, не приобретает характерной грибовидной формы и имеет значительно более темную окраску, чем облако наземного взрыва. Световое излучение полностью поглощается грунтом, а интенсивность проникающей радиации с увеличением глубины взрыва быстро снижается и теряет практическое значение.

Облако подземного ядерного взрыва

Степень радиоактивного заражения местности в районе подземного взрыва и на следе облака с увеличением глубины взрыва сначала увеличивается, а затем уменьшается.

Основным поражающим фактором подземного взрыва являются сейсмовзрывные волны в грунте. Подземный взрыв целесообразно осуществлять для разрушения особо прочных подземных сооружений, а взрыв с выбросом грунта - для образования воронок и завалов (особенно в горах) в условиях, когда допустимо сильное радиоактивное заражение местности и объектов.

Высотным называется взрыв , произведенный выше границы тропосферы. Высота границы тропосферы изменяется в зависимости от географической широты от 8 до 18 км. Наименьшая высота высотного взрыва условно принята равной 10 км.

При ядерных взрывах на высотах до 25 - 30 км поражающими факторами являются ударная волна, световое излучение и проникающая радиация. С увеличением высоты взрыва вследствие разрежения атмосферы ударная волна значительно ослабевает, а роль светового из лучения и проникающей радиации возрастает.

Специфическими поражающими факторами высотного взрыва являются рентгеновское излучение и газовый поток (разлетающееся с большой скоростью испарившееся вещество конструкции боеприпаса). Их поражающее действие наиболее существенно при взрывах на высоте более 60 км. Радиоактивное заражение поверхности земли при высотных ядерных взрывах практически отсутствует.

Высотный ядерный взрыв осуществляется для уничтожения в полете воздушных и космических средств нападения противника (головных частей баллистических ракет, крылатых ракет, самолетов и др.).

Вопрос № 4. Мощность ядерных боеприпасов.

Ядерное оружие обладает колоссальной мощностью. При делении урана массой порядка килограмма освобождается такое же количество энергии, как при взрыве тротила массой около 20 тысяч тонн. Термоядерные реакции синтеза являются еще более энергоемкими. Мощность взрыва ядерных боеприпасов принято измерять в единицах тротилового эквивалента. Тротиловый эквивалент - это масса тринитротолуола, которая обеспечила бы взрыв, по мощности эквивалентный взрыву данного ядерного боеприпаса. Обычно он измеряется в килотоннах (кТ) или в мегатоннах (МгТ).

В зависимости от мощности ядерные боеприпасы делят на калибры:

Сверхмалый (менее 1кТ)

Малый (от 1 до 10 кТ)

Средний (от 10 до 100 кТ)

Крупный (от 100 кТ до 1 МгТ)

Сверхкрупный (свыше 1 МгТ)

Термоядерными зарядами комплектуются боеприпасы сверхкрупного, крупного и среднего калибров; ядерными - сверхмалого, малого и среднего калибров, Нейтронными - сверхмалого и малого калибров.

Вопрос № 5. Поражающие факторы ядерного взрыва.

Поражающее действие ядерного взрыва определяется механическим воздействием ударной волны, тепло­вым воздействием светового излуче­ния, радиационным воздействием про­никающей радиации и радиоактивного заражения. Для некоторых элементов объектов поражающим фактором явля­ется электромагнитное излучение (электромагнитный импульс) ядерного взрыва.

Распределение энергии между по­ражающими факторами ядерного взрыва зависит от вида взрыва и ус­ловий, в которых он происходит. При взрыве в атмосфере примерно 50 % энергии взрыва расходуется на обра­зование ударной волны, 30 - 40% - на световое излучение, до 5 % - на проникающую радиацию и электромаг­нитный импульс и до 15 % -на радио­активное заражение.

Для нейтронного взрыва характер­ны те же поражающие факторы, одна­ко несколько по-иному распределяется энергия взрыва: 8 - 10% - на образо­вание ударной волны, 5 - 8 % - на световое излучение и около 85 % рас­ходуется на образование нейтронного и гамма-излучений (проникающей ра­диации).

Действие поражающих факторов ядерного взрыва на людей и элементы объектов происходит не одновременно и различается по длительности воз­действия, характеру и масштабам по­ражения.

Ядерный взрыв способен мгновенно уничтожить или вывести из строя незащищенных людей, открыто стоящую технику, сооружения и различные материальные средства.

Основными поражающими факторами ядерного взрыва являются:

Ударная волна

Световое излучение

Проникающая радиация

Радиоактивное заражение местности

Электромагнитный импульс

Ударная волна

В большинстве случаев является основным поражающим фактором ядерного взрыва. По своей природе она подобна ударной волне обычного взрыва, но действует более продолжительное время и обладает гораздо большей разрушительной силой. Ударная волна ядерного взрыва может на значительном расстоянии от центра взрыва наносить поражения людям, разрушать сооружения и повреждать боевую технику.

Ударная волна представляет собой область сильного сжатия воздуха, распространяющуюся с большой скоростью во все стороны от центра взрыва. Скорость распространения ее зависит от давления воздуха во фронте ударной волны; вблизи центра взрыва она в несколько раз превышает скорость звука, но с увеличением расстояния от места взрыва резко падает.

За первые 2 сек ударная волна проходит около 1000 м, за 5 сек - 2000 м, за 8 сек - около 3000 м.

Это служит обоснованием норматива N5 ЗОМП "Действия при вспышке ядерного взрыва": отлично - 2 сек, хорошо - 3 сек, удовлетврительно-4 сек.

Крайне тяжелые контузии и травмы у людей возникают при избыточном давлении более 100 кПа (1 кгс/см 2). Отмечаются разрывы внутренних органов, переломы костей, внутрен­ние кровотечения, сотрясение мозга, длительная потеря сознания. Разры­вы наблюдаются в органах, содержа­щих большое количество крови (пе­чень, селезенка, почки), наполненных газом (легкие, кишечник) или имею­щие полости, наполненные жидкостью (желудочки головного мозга, мочевой и желчный пузыри). Эти травмы мо­гут привести к смертельному исходу.

Тяжелые контузии и травмы воз­можны при избыточных давлениях от 60 до 100 кПа (от 0,6 до 1,0 кгс/см 2). Они характеризуются сильной конту­зией всего организма, потерей созна­ния, переломами костей, кровотечени­ем из носа и ушей; возможны повреж­дения внутренних органов и внутрен­ние кровотечения.

Поражения средней тяжести возни­кают при избыточном давлении 40 - 60 кПа (0,4-0,6 кгс/см 2). При этом могут быть вывихи конечностей, кон­тузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей.

Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20 - 40 кПа (0,2-0,4 кгс/см 2). Они выражаются в скоропроходящих нарушениях функ­ций организма (звон в ушах, голово­кружение, головная боль). Возможны вывихи, ушибы.

Избыточные давления во фронте ударной волны 10 кПа (0,1 кгс/см 2) и менее для людей и животных, распо­ложенных вне укрытий, считаются безопасными.

Радиус поражения обломками зда­ний, особенно осколками стекол, раз­рушающихся при избыточном давле­нии более 2 кПа (0,02 кгс/см 2) может превышать радиус непосредственного поражения ударной волной.

Гарантированная защита людей от ударной волны обеспечивается при укрытии их в убежищах. При отсутст­вии убежищ используются противорадиационные укрытия, подземные вы­работки, естественные укрытия и рель­еф местности.

Механическое воздейст­вие ударной волны. Характер разрушения элементов объекта (пред­метов) зависит от нагрузки, создавае­мой ударной волной, и реакции пред­мета на действие этой нагрузки.

Общую оценку разрушений, вы­званных ударной волной ядерного взрыва, принято давать по степени тя­жести этих разрушений. Для большин­ства элементов объекта, как правило, рассматриваются три степени - сла­бое, среднее и сильное разрушение. Для жилых и промышленных зданий берется обычно четвертая степень- полное разрушение. При слабом раз­рушении, как правило, объект не вы­ходит из строя; его можно эксплуати­ровать немедленно или после незна­чительного (текущего) ремонта. Средним разрушением обычно называют разрушение главным образом второ­степенных элементов объекта. Основ­ные элементы могут деформироваться и повреждаться частично. Восстанов­ление возможно силами предприятия путем проведения среднего или капи­тального ремонта. Сильное разруше­ние объекта характеризуется сильной деформацией или разрушением его основных элементов, в результате чего объект выходит из строя и не может быть восстановлен.

Применительно к гражданским и промышленным зданиям степени разрушения характеризуются следующим состоянием конструкции.

Слабое разрушение. Разрушаются оконные и дверные заполнения и лег­кие перегородки, частично разрушает­ся кровля, возможны трещины в сте­нах верхних этажей. Подвалы и ниж­ние этажи сохраняются полностью. Находиться в здании безопасно, и оно может эксплуатироваться после про­ведения текущего ремонта.

Среднее разрушение проявляется в разрушении крыш и встроенных эле­ментов- вутренних перегородок, окон, а также в возникновении трещин в стенах, обрушении отдельных участ­ков чердачных перекрытий и стен верх­них этажей. Подвалы сохраняются. После расчистки и ремонта может быть использована часть помещений нижних этажей. Восстановление зда­ний возможно при проведении капи­тального ремонта.

Сильное разрушение характеризу­ется разрушением несущих конструк­ций и перекрытий верхних этажей, об­разованием трещин в стенах и дефор­мацией перекрытий нижних этажей. Использование помещений становится невозможным, а ремонт и восстановле­ние чаще всего нецелесообразным.

Полное разрушение. Разрушаются все основные элементы здания, вклю­чая и несущие конструкции. Использо­вать здания невозможно. Подвальные помещения при сильных и полных раз­рушениях могут сохраняться и после разбора завалов частично использо­ваться.

Наибольшие разрушения получают наземные здания, рассчитанные на собственный вес и вертикальные на­грузки, более устойчивы заглубленные и подземные сооружения. Здания с ме­таллическим каркасом средние разру­шения получают при 20 - 40 кПа, а полные - при 60-80 кПа, здания кир­пичные - при 10 - 20 и 30 - 40, здания деревянные - при 10 и 20 кПа соответ­ственно. Здания с большим количест­вом проемов более устойчивы, так как в первую очередь разрушаются запол­нения проемов, а несущие конструкции при этом испытывают меньшую на­грузку. Разрушение остекления в зда­ниях происходит при 2-7 кПа.

Объем разрушений в городе зави­сит от характера строений, их этаж­ности и плотности застройки. При плотности застройки 50 % давление ударной волны на здания может быть меньше (на 20 - 40 %), чем на здания, стоящие на открытой местности, на таком же расстоянии от центра взры­ва. При плотности застройки менее 30 % экранирующее действие зда­ний незначительно и не имеет практи­ческого значения.

Энергетическое, промыш­ленное и коммунальное обо­рудование может иметь следую­щие степени разрушений.

Слабые разрушения: деформации трубопроводов, их повреждения на стыках; повреждения и разрушении контрольно-измерительной аппарату­ры; повреждение верхних частей ко­лодцев на водо-, тепло- и газовых се­тях; отдельные разрывы на линии электропередач (ЛЭП); повреждения станков, требующих замены электро­проводки, приборов и других повреж­денных частей.

Средние разрушения: отдельные разрывы и деформации трубопрово­дов, кабелей; деформации и повреж­дения отдельных опор ЛЭП; деформа­ция и смещение на опорах цистерн, разрушение их выше уровня жидкости;

повреждения станков, требующих ка­питального ремонта.

Сильные разрушения: массовые разрывы трубопроводов, кабелей и разрушения опор ЛЭП и другие раз­рушения, которые нельзя устранить при капитальном ремонте.

Наиболее стойки подземные энер­гетические сети. Газовые, водопровод­ные и канализационные подземные се­ти разрушаются только при наземных взрывах в непосредственной близости от центра при давлении ударной вол­ны 600 - 1500 кПа. Степень и харак­тер разрушения трубопроводов зависят от диаметра и материала труб, а также от глубины прокладки. Энергети­ческие сети в зданиях, как правило, выходят из строя при разрушении эле­ментов застройки. Воздушные линии связи и электропроводок получают сильные разрушения при 80 - 120 кПа, при этом линии, проходящие в ради­альном направлении от центра взры­ва, повреждаются в меньшей степени, чем линии, проходящие перпендику­лярно к направлению распространения ударной волны.

Станочное оборудование предприя­тий разрушается при избыточных давлениях 35 - 70 кПа. Измерительное оборудование - при 20 - 30 кПа, а наиболее чувствительные приборы мо­гут повреждаться и при 10 кПа и даже 5 кПа. При этом необходимо учиты­вать, что при обрушении конструкций зданий также будет разрушаться обо­рудование.

Для гидроузлов наиболее опасны­ми являются надводный и подводный взрывы со стороны верхнего бьефа. Наиболее устойчивые элементы гид­роузлов - бетонные и земляные пло­тины, которые разрушаются при дав­лении более 1000 кПа. Наиболее слабые - гидрозатворы водосливных плотин, электрическое оборудование и различные надстройки.

Степень разрушений (поврежде­ний) транспортных средств зависит от их положения относитель­но направления распространения ударной волны. Средства транспорта, расположенные бортом к направлению действия ударной волны, как прави­ло, опрокидываются и получают боль­шие повреждения, чем машины, обра­щенные к взрыву передней частью. Загруженные и закрепленные средст­ва транспорта имеют меньшую сте­пень повреждения. Более устойчивы­ми элементами являются двигатели. Например, при сильных повреждениях двигатели автомашин повреждаются незначительно, и машины способны двигаться своим ходом.

Наиболее устойчивы к воздействию ударной волны морские и речные суда и железнодорожный транспорт. При воздушном или надводном взрыве по­вреждение судов будет происходить главным образом под действием воз­душной ударной волны. Поэтому по­вреждаются в основном надводные части судов - палубные надстройки, мачты, радиолокационные антенны и т. д. Котлы, вытяжные устройства и другое внутреннее оборудование по­вреждаются затекающей внутрь удар­ной волной. Транспортные суда полу­чают средние повреждения при давлениях 60-80 кПа. Железнодорожный подвижной состав может эксплуатиро­ваться после воздействия избыточных давлений: вагоны-до 40 кПа, тепло­возы - до 70 кПа (слабые разру­шения).

Самолеты- более уязвимые объ­екты, чем остальные транспортные средства. Нагрузки, создаваемые из­быточным давлением 10 кПа, доста­точны для того, чтобы образовались вмятины в обшивке самолета, дефор­мировались крылья и стрингеры, что может привести к временному снятию с полетов.

Воздушная ударная волна также действует на растения. Полное по­вреждение лесного массива на­блюдается при избыточном давлении, превышающем 50 кПа (0,5 кгс/см 2). Деревья при этом вырываются с корнем, ломаются и отбрасываются, образуя сплошные завалы. При избы­точном давлении от 30 до 50 кПа (03,- 0,5 кгс/см 2) повреждается около 50 % деревьев (завалы также сплош­ные), а при давлении от 10 до 30 кПа (0,1 - 0,3 кгс/см 2) -до 30% деревьев. Молодые деревья более устойчивы к воздействию ударной волны, чем ста­рые и спелые.

Вопрос № 6. Световое излучение.

По своей при­роде световое излучение ядерного взрыва - совокупность видимого све­та и близких к нему по спектру уль­трафиолетовых и инфракрасных лучей. Источник светового излучения - светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры веществ ядерного боеприпаса, воздуха и грунта (при наземном взрыве). Тем­пература светящейся области в тече­ние некоторого времени сравнима с температурой поверхности солнца (максимум 8000 - 10000 и минимум 1800 °С). Размеры светящейся области и ее температура быстро изменяются во времени. Продолжительность све­тового излучения зависит от мощности и вида взрыва и может продолжаться до десятков секунд. При воздушном взрыве ядерного боеприпаса мощ­ностью 20 кт световое излучение про­должается 3 с, термоядерного заряда 1Мт - 10с. Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом. Световым импульсом на­зывается отношение количества свето­вой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпен­дикулярно распространению световых лучей. Единица светового импульса - джоуль на квадратный метр (Дж/м 2) или калория на квадратный сантиметр (кал/см 2).

1 Дж/м 2 =23,9* 10-6кал/см 2 ; 1 кДж/ м 2 = 0,0239 кал/см 2 ; 1 кал/см 2 = 40 кДж/м 2 . Световой импульс зави­сит от мощности и вида взрыва, рас­стояния от центра взрыва и ослабле­ния светового излучения в атмосфере, а также от экранирующего воздейст­вия дыма, пыли, растительности, неровностей местности и т.д.

При наземных и надводных взры­вах световой импульс на тех же рас­стояниях меньше, чем при воздушных взрывах такой же мощности. Это объ­ясняется тем, что световой импульс излучает полусфера, хотя и большего диаметра, чем при воздушном взрыве. Что касается распространения свето­вого излучения, то большое значение имеют другие факторы. Во-первых, часть светового излучения поглощает­ся слоями водяных паров и пыли непо­средственно в районе взрыва. Во-вто­рых, большая часть световых лучей прежде, чем достичь объекта на по­верхности земли, должна будет прой­ти воздушные слои, расположенные близко к земной поверхности. В этих наиболее насыщенных слоях атмосфе­ры происходит значительное поглоще­ние светового излучения молекулами водяных паров и двуокиси углерода; рассеяние в результате наличия в воз­духе различных частиц здесь также гораздо большее. Кроме того, необхо­димо учитывать рельеф местности. Количество световой энергии, достига­ющей объекта, находящегося на опре­деленном расстоянии от наземного взрыва, может составлять для малых расстояний порядка трех четвертей, а на больших-половину импульса при воздушном взрыве такой же мощности.

При подземных или подводных взрывах поглощается почти все свето­вое излучение.

При ядерном взрыве на большой высоте рентгеновские лучи, излучае­мые исключительно сильно нагретыми продуктами взрыва, поглощаются большими толщами разреженного воз­духа. Поэтому температура огненного шара (значительно больших размеров, чем при воздушном взрыве) ниже. Для высот порядка 30-100 км на све­товой импульс расходуется около 25- 35 % всей энергии взрыва.

Обычно для целей расчета пользу­ются табличными данными зависимо­стей световых импульсов от мощности и вида взрыва и расстояния от центра (эпицентра) взрыва. Эти данные приведены для очень прозрач­ного воздуха с учетом возможности рассеяния и поглощения атмосферой энергии светового излучения.

При оценке светового импульса не­обходимо учитывать возможность воз­действия отраженных лучей. Если земная поверхность хорошо отражает свет (снежный покров, высохшая тра­ва, бетонное покрытие и др.), то пря­мое световое излучение, падающее на объект, усиливается отраженным. Суммарный световой импульс при воздушном взрыве может быть боль­ше прямого в 1,5 - 2 раза. Если взрыв происходит между облаками и землей, то световое излучение, отраженное от облаков, действует на объекты, за­крытые от прямого излучения.

Световой импульс, отраженный от облаков, может достигать половины прямого импульса.

Воздействие светового из­лучения на людей и сельскохозяйственных животных. Световое излучение ядерного взрыва при непосредственном воздействии вы­зывает ожоги открытых участков тела, временное ослепление или ожоги сет­чатки глаз. Возможны вторичные ожо­ги, возникающие от пламени горящих зданий, сооружений, растительности,

воспламенившейся или тлеющей оде­жды.

Независимо от причин возникнове­ния, ожоги разделяют по тяжести по­ражения организма.

Ожоги первой степени выражают­ся в болезненности, покраснении и припухлости кожи. Они не представ­ляют серьезной опасности и быстро вылечиваются без каких-либо послед­ствий. При ожогах второй степени об­разуются пузыри, заполненные проз­рачной белковой жидкостью; при по­ражении значительных участков кожи человек может потерять на некоторое время трудоспособность и нуждается в специальном лечении. Пострадавшие с ожогами первой и второй степеней, достигающими даже 50-60 % поверх­ности кожи, обычно выздоравливают. Ожоги третьей степени характеризу­ются омертвлением кожи с частичным поражением росткового слоя. Ожоги четвертой степени: омертвление кожи и более глубоких слоев тканей (подкож­ной клетчатки, мышц, сухожилий кос­тей). Поражение ожогами третьей и четвертой степени значительной части кожного покрова может привести к смертельному исходу. Одежда людей и шерстяной покров животных защищает кожу от ожогов. Поэтому ожоги чаще бывают у людей на открытых частях тела, а у живот­ных - на участках тела, покрытых ко­ротким и редким волосом. Импульсы светового излучения, необходимые для поражения кожи животных, покрытой волосяным покровом, более высокие.

Степень ожогов световым излуче­нием закрытых участков кожи зависит от характера одежды, ее цвета, плот­ности и толщины. Люди, одетые в сво­бодную одежду светлых тонов, одеж­ду из шерстяных тканей, обычно мень­ше поражены световым излучением, чем люди, одетые в плотно прилегаю­щую одежду темного цвета или про­зрачную, особенно одежду из синте­тических материалов.

Большую опасность для людей и сельскохозяйственных животных пред­ставляют пожары, возникающие на объектах народного хозяйства в ре­зультате воздействия светового излу­чения и ударной волны. По данным иностранной печати, в городах Хиро­сима и Нагасаки примерно 50 % всех смертельных случаев было вызвано ожогами; из них 20 - 30 % - непосред­ственно световым излучением и 70 - 80 % - ожогами от пожаров.

Поражение глаз человека может быть в виде временного ослепления - под влиянием яркой световой вспыш­ки. В солнечный день ослепление длит­ся 2 - 5 мин, а ночью, когда зрачок сильно расширен и через него прохо­дит больше света, - до 30 мин и бо­лее. Более тяжелое (необратимое) по­ражение - ожог глазного дна - воз­никает в том случае, когда человек или животное фиксирует свой взгляд на вспышке взрыва. Такие необратимые поражения возникают в результате концентрированного (фокусируемого хрусталиком глаза) на сетчатку глаза прямо падающего потока световой энергии в количестве, достаточном для ожога тканей. Концентрация энергии, достаточной для ожога сетчатой обо­лочки, может произойти и на таких расстояниях от места взрыва, на кото­рых интенсивность светового излучения мала и не вызывает ожогов кожи. В США при испытательном взрыве мощ­ностью около 20 кт отметили случаи ожога сетчатки на расстоянии 16 км от эпицентра взрыва, на расстоянии, где прямой световой импульс составлял примерно 6 кДж/м 2 (0,15 кал/см 2). При закрытых глазах временное ослеп­ление и ожоги глазного дна исключа­ются.

Защита от светового излучения бо­лее проста, чем от других поражаю­щих факторов. Световое излучение распространяется прямолинейно. Лю­бая непрозрачная преграда, любой объект, создающий тень, могут слу­жить защитой от него. Используя для укрытия ямы, канавы, бугры, насыпи, простенки между окнами, различные виды техники, кроны деревьев и т. п., можно значительно ослабить или вовсе избежать ожогов от светового излуче­ния. Полную защиту обеспечивают убежища и противорадиационные ук­рытия.

Тепловое воздействие на материалы. Энергия светового им­пульса, падая на поверхность предме­та, частично отражается его поверхно­стью, поглощается им и проходит че­рез него, если предмет прозрачный. Поэтому характер (степень) пораже­ния элементов объекта зависит как от светового импульса и времени его дей­ствия, так и от плотности, теплоемкос­ти, теплопроводности, толщины, цве­та, характера обработки материалов, расположения поверхности к падаю­щему световому излучению, - всего, что будет определять степень поглоще­ния световой энергии ядерного взры­ва.

Световой импульс и время высве­чивания светового излучения зависят от мощности ядерного взрыва. При продолжительном действии светового излучения происходит больший отток тепла от освещенной поверхности в глубь материала, следовательно, для нагрева ее до той же температуры, что и при кратковременном освещении, требуется большее количество свето­вой энергии. Поэтому, чем выше тротиловый эквивалент, тем больший све­товой импульс требуется для воспла­менения материала. И, наоборот, рав­ные световые импульсы могут вызвать большие поражения при меньших мощностях взрывов, так как время их высвечивания меньше (наблюдаются на меньших расстояниях), чем при взрывах большой мощности.

Тепловое воздействие проявляется тем сильнее в поверхностных слоях материала, чем они тоньше, менее про­зрачны, менее теплопроводны, чем меньше их сечение и меньше удельный вес. Однако, если световая поверхность материала быстро темнеет в началь­ный период действия светового излуче­ния, то остальную часть световой энер­гии она поглощает в большем количе­стве, как и материал темного цвета. Если же под действием излучения на поверхности материала образуется большое количество дыма, то его эк­ранирующее действие ослабляет общее воздействие излучения.

К материалам и предметам, спо­собным легко воспламеняться от све­тового излучения, относятся: горючие газы, бумага, сухая трава, солома, су­хие листья, стружка, резина и резино­вые изделия, пиломатериалы, деревян­ные постройки.

Пожары на объектах и в населенных пунктах возникают от светового излучения и вторичных факторов, вызванных воздействием ударной волны. Наименьшее избыточ­ное давление, при котором могут воз­никнуть пожары от вторичных при­чин, - 10 кПа (0,1 кгс/см 2). Возгора­ние материалов может наблюдаться при световых импульсах 125 кДж (3 кал/см 2) и более. Эти импульсы светового излучения в ясный солнеч­ный день наблюдаются на значительно больших расстояниях, чем избыточное давление во фронте ударной волны 10 кПа.

Так, при воздушном ядерном взрыве мощностью 1 Мт в ясную сол­нечную погоду деревянные строения могут воспламеняться на расстоянии до 20 км от центра взрыва, автотранс­порт - до 18 км, сухая трава, сухие листья и гнилая древесина в лесу - до 17 км. Тогда, как действие избыточ­ного давления 10 кПа для данного взрыва отмечается на расстоянии 11 км. Большое влияние на возникнове­ние пожаров оказывает наличие горю­чих материалов на территории объек­та и внутри зданий и сооружений. Све­товые лучи на близких расстояниях от центра взрыва падают под большим углом к поверхности земли; на боль­ших расстояниях - практически па­раллельно поверхности земли. В этом случае световое излучение проникает через застекленные проемы в помеще­ния и может воспламенять горючие материалы, изделия и оборудование в цехах предприятий большинство сор­тов хозяйственных тканей, резины и резиновых изделий загорается при световом импульсе 250-420 кДж/м 2 (6-10 кал/см 2).

Распространение пожаров на объ­ектах народного хозяйства зависит от огнестойкости материалов, из которых возведены здания и сооружения, изго­товлено оборудование и другие элемен­ты объекта; степени пожарной опас­ности технологических процессов, сы­рья и готовой продукции; плотности и характера застройки.

С точки зрения производства спаса­тельных работ пожары классифициру­ют по трем зонам: зона отдельных по­жаров, зона сплошных пожаров и зона горения и тления в завалах. Зона по­жаров представляет территорию, в пре­делах которой в результате воздейст­вия оружия массового поражения и других средств нападения противника или стихийного бедствия возникли по­жары.

Зоны отдельных пожаров пред­ставляют собой районы, участки заст­ройки, на территории которых пожа­ры возникают в отдельных зданиях, со­оружениях. Маневр формирования между отдельными пожарами без средств тепловой защиты возможен.

Зона сплошных пожаров - терри­тория, на которой горит большинство сохранившихся зданий. Через эту тер­риторию невозможен проход или на­хождение на ней формирований без средств защиты от теплового излуче­ния или проведения специальных про­тивопожарных мероприятий по лока­лизации или тушению пожара.

Зона горения и тления в завалах представляет собой территорию, на ко­торой горят разрушенные здания и со­оружения I, II и III степени огнестой­кости. Она характеризуется сильным задымлением: выделением окиси угле­рода и других токсичных газов и про­должительным (до нескольких суток) горением в завалах. Сплошные пожа­ры могут развиться в огневой шторм, представляющий собой особую форму пожара. Огневой шторм характеризу­ется мощными восходящими вверх по­токами продуктов сгорания и нагрето­го воздуха, создающими условия для ураганного ветра, дующего со всех сто­рон к центру горящего района со ско­ростью 50-60 км/ч и более. Образование огненных штормов возможно на участках с плотностью застройки зда­ниями и сооружениями III, IV и V сте­пени огнестойкости не менее 20 %. По­следствием воспламеняющего действия светового излучения могут быть об­ширные лесные пожары. Возникнове­ние и развитие пожаров в лесу зависит от времени года, метеорологических условий и рельефа местности. Сухая погода, сильный ветер и ровная мест­ность способствуют распространению пожара. Лиственный лес летом, когда деревья имеют зеленые листья, заго­рается не так быстро и горит с мень­шей интенсивностью, чем хвойный. Осенью световое излучение ослабляет­ся кронами меньше, а наличие сухих опавших листьев и сухой травы спо­собствует возникновению и распрост­ранению низовых пожаров. В зимних условиях возможность возникновения пожаров уменьшается в связи с нали­чием снежного покрова.

Вопрос № 7. Проникающая радиация.

Для полного понимания радиационных поражений необходимо знать их основные определения и единицы их измерения.

Радиоактивность это самопроизвольное превращение ядер атомов с испусканием ионизирующего излучения. Для измерения активности радиоактивного вещества в Международной системе единиц СИ установлена единица - беккерель (Бк); I Бк = I распад/с. Внесистемная единица активности - кюри (Ки); I Ки = 3,7-10 10 Бк.

Период полураспада это время, в течение которого распадается половина атомов радиоактивного вещества.

Проникающая радиация это поток у-лучей и нейтронов, выделяющихся из зоны ядерного взрыва и распространяющихся в воздухе во все стороны и вызывающий ионизацию атомов среды.

Ионизирующее излучение - излучение, образующееся при взаимодействии со средой положительных и отрицательных ионов.

Поглощенная доза (D ) - дозиметрическая величина, измеряемая количеством энергии, поглощенной в единице массы облучаемого вещества. В системе СИ единицей измерения поглощенной дозы является Грей (Гр); 1 Гр = 1 Дж/кг вещества. Внесистемная единица-рад; 1 рад = 0,01 Гр.

Экспозиционная доза (X) - это отношение суммарного заряда всех ионов од­ного знака, к массе воздуха в указанном объеме. Это количест­венная характеристика общего излучения. В системе СИ единицей экспозиционной дозы является кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица экспозиционной дозы - рентген (Р); 1 Р = 2,58-10 4 Кл/кг.

Облучение - это процесс взаимодействия излучения с окружающей средой.

При воздействии ионизирующих излучений на биологическую ткань происхо­дит разрушение молекул с образованием химически активных свободных радикалов, являющихся пусковым механизмом повреждений внутриклеточных структур и самих клеток. Повреждение клетки приводит либо к ее гибели, либо к нарушению её функ­ций.

Лучевая болезнь - это реакция организма человека на облучение. Различают острую лучевую болезнь (ОЛБ) и хроническую лучевую болезнь (ХЛБ).

Формы лучевой болезни:

Костномозговая 1 – 10 Гр;

Кишечная 10 – 25 Гр;

Токсическая (токсимическая) 25 -50 Гр;

Церебральная 50 – 100 Гр.

Костномозговая форма имеет 4 степени тяжести.

Лучевая болезнь 1 (легкой) степени развивается при общей дозе однократного облучения 1-2 Гр (100-200 Р). Скрытый период ее длительный, достигает 4 недели и более. Не резко выражены симптомы периода разгара болезни.

Лучевая болезнь 2 степени (средней тяжести) возникает при общей дозе облучения 2-4 Гр (200-400 Р). Реакция на облучение обычно выражена н продолжается 1 - 2 суток. Скрытый период достигает 2-3 недели. Период выраженных клинических проявлений развивается не резко. Восстановление нарушенных функций организма затягивается на 2 мес.

Лучевая болезнь III (тяжелой) степени возникает при общей дозе облучения 4-6 Гр (400-600 Р). Начальный период обычно характеризуется выраженной симптоматикой. Резко нарушена деятельность центральной нервной системы, рвота возникает повторно и иногда приобретает характер неукротимой. Скрытый период чаще все продолжается 7-10 дней. Течение заболевания в период разгара (длится 2-3 недели) отличается значительной тяжестью. Резко нарушен гемопоэз. Выражен геморрагический синдром. Более отчетливо выявляются симптомы, свидетельствующие о поражении центральной нервной системы. В случае благоприятного исхода исчезновение симптомов болезни происходит постепенно, выздоровление весьма замедленно (3-5 мес).

Лучевая болезнь IУ (крайне тяжелой) степени возникает при облучении 6 Гр (600 Р) и более. Она характеризуется ранним бурным появлением в первые минуты и часы тяжелой первичной реакции, сопровождающейся не укротимой рвотой, адинамией, коллапсом. Начальный период болезни без четкой границы переходит в период разгара, отличающийся чертами септического характера, быстрым угнетением кроветворения (аплазия костного мозга, панцитопения), ранним возникновением геморрагий и инфекционных осложнений (в первые дни).

При увеличении мощности ядерного боеприпаса значительно увеличиваются радиусы воздействия ударной волны и светового излучения, тогда как радиус действия ионизирующего излучения увеличивается незначительно.

Ослабление ионизирующего излучения осуществляется различными материалами, используемыми в качестве защиты (бетон, грунт, дерево). Они характеризуются слоем половинного ослабления, т. е. слоем, который уменьшает интенсивность воздействия излучения на чело века в 2 раза.

Радиоактивное заражение

Радиоактивное заражение людей, боевой техники, местности и различных объектов при ядерном взрыве обусловливается осколками деления вещества заряда и непрореагировавшей частью заряда, выпадающими из облака взрыва, а также наведенной радиоактивностью.

С течением времени активность осколков деления быстро уменьшается, особенно в первые часы после взрыва. Так, например, общая активность осколков деления при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 20 кТ через один день будет в несколько тысяч раз меньше, чем через одну минуту после взрыва.

При взрыве ядерного боеприпаса часть вещества заряда не подвергается делению, а выпадает в обычном своем виде; распад ее сопровождается образованием альфа-частиц. Наведенная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами, образующимися в грунте в результате облучения его нейтронами, испускаемыми в момент взрыва ядрами атомов химических элементов, входящих в состав грунта. Образовавшиеся изотопы, как правило, бета-активны, распад многих из них сопровождается гамма-излучением. Периоды полураспада большинства из образующихся радиоактивных изотопов, сравнительно невелики-от одной минуты до часа. В связи с этим наведенная активность может представлять опасность лишь в первые часы после взрыва и только в районе, близком к его эпицентру.

Основная часть долгоживущих изотопов сосредоточена в радиоактивном облаке, которое образуется после взрыва. Высота поднятия облака для боеприпаса мощностью 10 кТ равна 6 км, для боеприпаса мощностью 10 МгТ она составляет 25 км. По мере продвижения облака из него выпадают сначала наиболее крупные частицы, а затем все более и более мелкие, образуя по пути движения зону радиоактивного заражения, так называемый след облака. Размеры следа зависят главным образом от мощности ядерного боеприпаса, а также от скорости ветра и могут достигать в длину несколько сотен и в ширину нескольких десятков километров.

Поражения в результате внутреннего облучения появляются в результате попадания радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания и желудочно-кишечный тракт. В этом случае радиоактивные излучения вступают в непосредственный контакт с внутренними органами и могут вызвать сильную лучевую болезнь; характер заболевания будет зависеть от количества радиоактивных веществ, попавших в организм.

На вооружение, боевую технику и инженерные сооружения радиоактивные вещества не оказывают вредного воздействия.

Вопрос № 8. Электромагнитный импульс.

Электромагнитный импульс воздействует, прежде всего, на радиоэлектронную и электронную аппаратуру (пробой изоляции, порча полупроводниковых приборов, перегорание предохранителей и т.д.). Электромагнитный импульс представляет собой возникающее на очень короткое время мощное электрическое поле.

В начале 90-х годов в США стала зарождаться концепция, согласно которой вооруженные силы страны должны иметь не только ядерные и обычные вооружения, но и специальные средства, обеспечивающие эффективное участие в локальных конфликтах без нанесения противнику излишних потерь в живой силе и материальных ценностях.

Генераторы Электромагнитных импульсов (супер ЭМИ), как показывают теоретические работы и проведенные за рубежом эксперименты, можно эффективно использовать для вывода из строя электронной и электротехнической аппаратуры, для стирания информации в банках данных и порчи ЭВМ.

Теоретические исследования и результаты физических экспериментов показывают, что ЭМИ ядерного взрыва может привести не только к выходу из строя полупроводниковых электронных устройств, но и к разрушению металлических проводников кабелей наземных сооружений. Кроме того, возможно поражение аппаратуры ИСЗ, находящихся на низких орбитах.

То, что ядерный взрыв будет обязательно сопровождаться электромагнитным излучением, было ясно физикам-теоретикам еще до первого испытания ядерного устройства в 1945 году. Во время проводившихся в конце 50-х - начале 60-х годов ядерных взрывов в атмосфере и космическом пространстве наличие ЭМИ было зафиксировано экспериментально.

Создание полупроводниковых приборов, а затем и интегральных схем, особенно устройств цифровой техники на их основе, и широкое внедрение средств в радиоэлектронную военную аппаратуру заставили военных специалистов по иному оценить угрозу ЭМИ. С 1970 года вопросы защиты оружия и военной техники от ЭМИ стали рассматриваться министерством обороны США как имеющие высшую приоритетность.

Механизм генерации ЭМИ заключается в следующем. При ядерном взрыве возникают гамма и рентгеновское излучения, и образуется поток нейтронов. Гамма-излучение, взаимодействуя с молекулами атмосферных газов, выбивает из них так называемые комптоновские электроны. Если взрыв осуществляется на высоте 20-40 км., то эти электроны захватываются магнитным полем Земли и, вращаясь относительно силовых линий этого поля, создают токи, генерирующие ЭМИ. При этом поле ЭМИ когерентно суммируется по направлению к земной поверхности, т.е. магнитное поле Земли выполняет роль, подобную фазированной антенной решетки. В результате этого резко увеличивается напряженность поля, а, следовательно, и амплитуда ЭМИ в районах южнее и севернее эпицентра взрыва. Продолжительность данного процесса с момента взрыва от 1 - 3 до 100 нс.

На следующей стадии, длящейся примерно от 1 мкс до 1 с, ЭМИ создается комптоновскими электронами, выбитыми из молекул многократно отраженным гамма-излучением и за счет неупругого соударения этих электронов с потоком испускаемых при взрыве нейтронов. Интенсивность ЭМИ при этом оказывается примерно на три порядка ниже, чем на первой стадии.

На конечной стадии, занимающей период времени после взрыва от 1 с до нескольких минут, ЭМИ генерируется магнитогидродинамическим эффектом, порождаемым возмущениями магнитного поля Земли токопроводящим огненным шаром взрыва. Интенсивность ЭМИ на этой стадии весьма мала и составляет несколько десятков вольт на километр.

Вопрос № 9. Краткая характеристика очага ядерного поражения.

Очагом ядерного поражения (ОЯП) называется территория, в пределах которой в результате воздействия поражающих факторов ядерного взрыва произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных, разрушения или повреждения здании и сооружении.

Внешней границей ОЯП считается условная линия на местности, где избыточное давление во фронте ударной волны составляет 10 кПа.

Размеры очага зависят от: мощности примененного боеприпаса, вида взрыва, характера застройки, рельефа местности.

Условно ОЯП делят на четыре зоны: полных, сильных, средних и слабых раз рушений.

Зона полных разрушений ограничивается условной линией с избыточным давлением на внешней границе фронта ударной волны 50 кПа. В этой зоне полностью разрушаются жилые и промышленные здания, повреждается большинство укрытий и убежищ, степень защиты которых окажется ниже значений избыточного давления в точке их нахождения. Разрушаются и повреждаются подземные сети коммунально-энергетического хозяйства. У незащищенных людей возникают крайне тяжелые травмы, которые характеризуются широким диапазоном поражений (повреждение внутренних органов, переломы костей, шок, контузии, кровоизлияния в мозг).

В данной зоне величина светового импульса прёвышает 2000 кДж/м, что приводит к оплавлению, обугливанию материалов. Люди, находящиеся на открытой местности, при воздействии светового излучения получат крайне тяжелые ожоги. Поражающее действие проникающей радиации на них достигает 500 Р и более. При наземном ядерном взрыве отмечается также сильное радиоактивное заражение местности в районе центра взрыва.

Для зоны характерны массовые потери среди неукрытого населения. Непораженными останутся люди, находящиеся в хорошо оборудованных и достаточно заглубленных убежищах. В зоне полных разрушений спасательные работы проводятся в очень сложных условиях и включают расчистку завалов и извлечение людей из заваленных убежищ. Условия для работы массовых медицинских формирований (СД) крайне неблагоприятны, а для ОПМ отсутствуют.

Зона сильных разрушений образуется при избыточном давлении во фронте ударной волны от 50 до 30 кПа. В этой зоне наземные здания и сооружения получают сильные повреждения, разрушаются части стен и перекрытий. Убежища, большинство укрытий подвального типа и подземные сети коммунально-энергетического хозяйства, как правило, сохраняются. В результате разрушения зданий образуются сплошные или местные завалы. От светового излучения возникают сплошные (горящих зданий) и массовые (более 25% горящих зданий) пожары. Люди, находящиеся на открытой местности, от ударной волны получают повреждения средней тяжести. На них может воздействовать световой импульс (40 или 2000-1600 кдж/м), что может привести к возникновению ожогов I1Т-IУ степени. В этой зоне возможно отравление людей угарным газом.

Основные спасательные работы в этой зоне - расчистка завалов, тушение пожаров, спасение людей из зава ленных убежищ и укрытий, а также из разрушенных и горящих зданий. Условия работы массовых медицинских формирований (СД) затруднены, а для ОПМ невозможны.

Зона средних разрушений характеризуется избыточным давлением во фронте ударной волны от 30 до 20 кПа. В этой зоне здания и сооружения получают разрушения встроенных элементов: внутренних перегородок, дверей, окон и крыш, имеются трещины в стенах, обрушения чердачных перекрытий, повреждения участков верхних этажей. Убежища и укрытия подвального типа сохраняются и пригодны для использования. Образуются отдельные завалы. От светового излучения могут возникать массовые пожары.

Люди, находящиеся вне укрытий, от воздействия ударной волны получают легкие и средней степени тяжести травмы. Однако величина светового импульса все еще продолжает быть очень высокой, что обусловливает возможность возникновения у людей, находящихся на открытой местности, ожогов. В этой зоне возможно отравление людей угарным газом. Люди, получившие травматические повреждения легкой степени и не имеющие ожогов, способны оказывать первую медицинскую помощь в порядке само- и взаимопомощи и выходить из очага,

Основными спасательными работами в этой зоне являются: тушение пожаров, спасение людей из-под завалов, разрушенных и горящих зданий. Условия работы массовых формирований (СД) ограничены, а для ОПМ не возможны.

Зона слабых разрушений характеризуется избыточным давлением от 20 до 10 кПа. В пределах этой зоны здания получают слабые разрушения: повреждаются оконные и деревянные дверные заполнения, легкие перегородки, появляются трещины в стенах верхних этажей. Подвалы и нижние этажи сохраняются. От светового излучения возникают отдельные пожары. Люди, находящиеся в этой зоне, вне укрытий, могут получить травмы от падающих обломков и разрушающегося стекла, ожоги, в укрытиях потери отсутствуют.

Основные спасательные работы в этой зоне проводятся с целью тушения пожаров и спасения людей из частично разрушенных и горящих зданий. Условия для работы массовых медицинских формирований (СД) и развертывания ОПМ относительно благоприятны.

Вопрос № 10. Характеристика зон радиоактивного загрязнения в очаге ядерного поражения.

Основным источником радиоактивного заражения местности и атмосферы, которое происходит главным образом при наземных и подземных ядерных взрывах, являются продукты деления ядерного заряда, смешанного с грунтом. При этом образуется большое количество РВ, которые поднимаются в виде грибовидного облака на большую высоту и перемещаются на значительные расстояния под действием ветра. По мере продвижения облака из него выпадают радиоактивные осадки, оставляющие на поверхности земли след радиоактивного заражения. След радиоактивного заражения представляет собой вытянутую по направлению ветра полосу, по форме напоминающую эллипс.

Размеры следа радиоактивного заражения зависят от мощности взрыва и скорости ветра, в меньшей степе ни от других метеорологических условий и характера местности. Люди и животные, оказавшиеся на территории, загрязненной радиоактивными веществами, подвергаются внешнему гамма-облучению, а также воздействию бета-, альфа-излучений РВ при попадании их в организм вместе с зараженными воздухом, пищей и водой.

След радиоактивного облака в соответствии с мощностью экспозиционной дозы до полного распада РВ принято условно делить на четыре зоны: умеренного, сильного, опасного, чрезвычайно опасного заражения.