Теоретические аспекты исследуемой проблемы, Понятие о ядерных взрывах - Ядерные взрывы на территории Оренбургской области

Понятие о ядерных взрывах

Ядерный взрыв - это неуправляемый процесс высвобождения большого количества тепловой и лучистой энергии в результате цепной ядерной реакции деления или реакции термоядерного синтеза за очень малый промежуток времени. По своему происхождению ядерные взрывы могут быть природные и искусственные. Природные ядерные взрывы чаще всего происходят в космосе, реже под водой или землей. Искусственные ядерные взрывы являются продуктами деятельности человека. Это мощное оружие, предназначенное для уничтожения крупных наземных и защищенных подземных военных объектов, скоплений войск и техники противника, а также полное подавление и уничтожение противоборствующей стороны: разрушение больших и малых населенных пунктов с мирным населением, стратегической промышленности, крупных транспортных узлов, деловых центров.

Ядерное оружие - это боеприпасы, действие которых основано на использовании внутриядерной энергии, выделяющиеся при ядерных реакциях деления или синтеза. Центром ядерного взрыва называют точку, в которой происходит вспышка или находится центр огненного шара, а эпицентром - проекцию центра взрыва на земную или водную поверхность. Действия атомного оружия основывается на реакции деления тяжелых ядер, таких как уран-235, плутоний - 239 и другие. Цепная реакция деления развивается не в любом количестве делящегося вещества, а лишь только в определенной для каждого вещества массе.

При ядерных взрывах образуются две группы радиоактивных изотопов:

К первой группе относятся изотопы с коротким периодом полураспада (период полураспада - время, за которое первоначальное количество изотопов уменьшается вдвое) иод-131, барий-140 и другие вещества.

Они создают наибольшую опасность в ближайший период времени после взрыва и в непосредственной близости от места ядерного взрыва, так как за ограниченное время своего существования не успевают далеко распространиться.

Ко второй группе относятся изотопы с периодом полураспада от нескольких десятилетий до нескольких тысяч лет. Это, в частности, изотоп углерода - углерод-14 с периодом полураспада свыше 5 тыс. лет.

Вместе с пищей углерод-14 попадает в животные и растительные организмы и постепенно накапливается в них. В результате внутреннее облучение возрастает, что чревато генетическими мутациями разного рода, в том числе и вредными, которые могут проявиться через несколько поколений.

К числу наиболее опасных долгоживущих продуктов ядерных взрывов относится изотоп стронция - стронций-90. Период его полураспада равен 28 годам. По своим химическим свойствам стронций близок к кальцию и поэтому замещает его в биологических процессах обмена веществ. С продуктами питания стронций-90 усваивается животными, накапливается в их костях. Близок к стронцию-90 по основным свойствам изотоп цезия - цезий-137. Его накопление в организме сопровождается тяжелыми последствиями - формированием наследственных дефектов, проявляющихся у последующих поколений. Выход некоторых элементов при ядерном взрыве представлен в таблице.

Таблица 1 - Вещества выбрасываемые в процессе ядерного взрыва.

Выход некоторых продуктов деления при ядерном взрыве.

Элемент

Заряд

Период полураспада

Выход на одно деление,%

Активность на 1 Мт, (1015 Бк)

Стронций-89

38

50.5 сут

2.56

590

Стронций-90

38

28.6 лет

3.5

3.9

Цирконий-95

40

64 сут

5.07

920

Рутений-103

44

39.5 сут

5.2

1500

Рутений-106

44

368 сут

2.44

78

Иод-131

53

8 сут

2.90

4200

Цезий-136

55

13.2 сут

0.036

32

Цезий-137

55

30.2 лет

5.57

5.9

Барий-140

56

12.8 сут

5.18

4700

Церий-141

58

32.5 сут

4.58

1600

Церий-144

58

284 сут

4.69

190

Водород-3

1

12.3 лет

0.01

2.6 -10-2

По степени заражения местности от поражающих факторов ядерного взрыва выделяют три зоны заражения: зона чрезвычайно опасного заражения, зона сильно заражения, зона умеренного заражения.

Ядерный взрыв сопровождается выделением огромного количества энергии и способен практически мгновенно вывести из строя на значительном расстоянии незащищенных людей, открыто расположенную технику, сооружения и различные материальные средства. Основными поражающими факторами ядерного взрыва являются:

    1) ударная волна; 2) световое излучение; 3) проникающая радиация; 4) радиоактивное заражение; 5) электромагнитный импульс.

Ударная волна - является основным поражающим фактором ядерного взрыва. Она представляет собой область сильного сжатие среды распространяющиеся во все стороны от ядерного взрыва со сверхзвуковой скоростью. Основными параметрами ударной волны являются избыточное давление во фронте ударной волны, время ее действия и скоростной напор.

При подходе ударной волны к какой-либо точке пространства в ней мгновенно повышается давление и температура, а воздух начинает двигаться в направлении распространения ударной волны. С удалением от центра взрыва давление во фронте ударной волны падает. Затем становится меньше атмосферного. В это время воздух начинает двигаться в направлении, противоположном направлению распространения ударной волны. После установления атмосферного давления движение воздуха прекращается.

Ударная волна проходит: первые 1000 м за 2 сек, 2000 м - за 5 сек, 3000 м - за 8 сек. За это время человек, увидев вспышку, может укрыться и тем самым уменьшить вероятность поражения волной или вообще избежать его.

Ударная волна может наносить поражения людям, разрушать или повреждать технику, вооружение, инженерные сооружения и имущество. Поражения, разрушения и повреждения вызываются как непосредственным воздействием ударной, волны, так и косвенно - обломками разрушаемых зданий, сооружений, деревьев.

Степень поражения людей и различных объектов зависит от того, на каком расстоянии от места взрыва и в каком положении они находятся.

Объекты, расположенные на поверхности земли, повреждаются сильнее, чем заглубленные.

Световое излучение - представляет собой поток лучистой энергии, источником которой является светящаяся область, состоящая из раскаленных продуктов взрыва и раскаленного воздуха. Размеры светящейся области пропорциональны мощности взрыва. Световое излучение распространяется практически мгновенно и длится в зависимости от мощности взрыва от одной до нескольких секунд. Интенсивность светового излучения и его поражающее действие уменьшаются с увеличением расстояния от центра взрыва; при увеличении расстояния в 2 или 3 раза интенсивность светового излучения снижается в 4 и 9 раз.

Действие светового излучения при ядерном взрыве заключается в нанесении поражений людям и животным ультрафиолетовыми, видимыми и инфракрасными (тепловыми) лучами. После остаются ожоги различной степени, а также нанесенные увечья возгорающимися частями и деталями сооружений, зданий, вооружения, боевой техники, резиновых катков танков и автомобилей, чехлов, брезентов и других видов имущества и материалов.

При прямом наблюдении взрыва с близкого расстояния световое излучение причиняет повреждения сетчатке глаз и может вызвать потерю зрения (полностью или частично). Проникающая радиация представляет собой поток гамма лучей и нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны и облака ядерного взрыва. Продолжительность действия проникающей радиации, составляете всего несколько секунд, тем не менее, она способна наносить тяжелое поражение личному составу в виде лучевой болезни, особенно если он расположен открыто. Основным источником гамма-излучения являются осколки деления вещества заряда, находящиеся в зоне взрыва и радиоактивном облаке. Гамма-лучи и нейтроны способны проникать через значительные толщи различных материалов. При прохождении через различные материалы поток гамма-лучей ослабляется, причем, чем плотнее вещество, тем больше ослабление гамма-лучей. Например, в воздухе гамма-лучи распространяются на многие сотни метров, а в свинце всего лишь на несколько сантиметров. Нейтронный поток наиболее сильно ослабляется веществами, в состав которых входят легкие элементы (водород, углерод). Способность материалов ослаблять гамма-излучение и поток нейтронов можно характеризовать величиной слоя половинного ослабления, значения которых приведено в таблице.

Таблица 2 - Значение слоев половинного ослабление материалов

Материал

Плотность, г/см3

Слой половинного ослабления, см

По нейтронам

По гамма-излучению

Вода

1

3

20

Полиэтилен

0,9

3

22

Сталь

7,8

11

3

Свинец

11,3

12

2

Грунт

1,6

9

13

Бетон

2,3

8

10

Дерево

0,7

10

30

Радиоактивное заражение - занимает особое место среди поражающих факторов ядерного взрыва, так как способно на больших территориях и на длительный период времени создавать опасность облучения для личного состава. Радиоактивному заражению может подвергаться не только район, прилегающий к месту взрыва, но и местность, удаленная от него на многие десятки километров (и даже сотни).

Источниками радиоактивного заражения являются:

    1) продукты (осколки) деления ядерного горючего; 2) остатки ядерного горючего; 3) наведенная активность.

Осколки деления являются основным источником радиоактивного заражения и представляют собой сложную смесь, состоящую примерно из 200 различных изотопов 35 химических элементов, расположенных в средней части Периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Почти все образующиеся изотопы являются нестабильными и претерпевают в - распад с испусканием г - излучения, а в итоге превращаются в стабильные изотопы. Периоды полураспада изотопов колеблются от долей секунды до многих лет. Остатки ядерного горючего представляет собой применяющиеся в боеприпасах б - активные уран-235 или плутоний-239. По сравнению с в - и г - активностью альфа-активность очень мала и не представляет особой опасности при внешнем облучении. Но б - активные вещества опасны при проникновении внутрь организма.

Наведенная активность возникает в результате захвата нейтронов, выходящих из зоны взрыва, атомами химических элементов входящих в состав почвы, воды, предметов вооружения с образованием радиоактивных изотопов алюминия-56, натрия-24, железа-59.

прохождение радиоактивных частиц через разные слои

Рисунок 1 - Прохождение радиоактивных частиц через разные слои.

Электромагнитный импульс (ЭМИ) - это электромагнитные поля, возникающие при ядерном взрыве. При наземном и низком воздушном взрыве поражающее воздействие электромагнитных импульсов наблюдается на расстоянии нескольких километров от центра взрыва. При высотном ядерном взрыве могут возникнуть поля электромагнитных импульсов в зоне взрыва и на высотах 20-40 км от поверхности земли. Поражающее действие электромагнитных импульсов проявляется, прежде всего, по отношению к радиоэлектронной и электротехнической аппаратуре, находящейся на вооружении и военной технике и других объектах. Под действием электромагнитных импульсов в указанной аппаратуре наводятся электрические токи и напряжения, которые могут вызвать пробой изоляции, повреждение трансформаторов, порчу полупроводниковых приборов, перегорание плавких вставок и других элементов радиотехнических устройств.

Таким образом, ядерный взрыв несет за собой страшные последствия, уносит большое количество жизней, сметает все на своем пути, оставляя после себя пустынную землю, которая надолго остается безжизненной.

Похожие статьи




Теоретические аспекты исследуемой проблемы, Понятие о ядерных взрывах - Ядерные взрывы на территории Оренбургской области

Предыдущая | Следующая