Характеристика очага ядерного поражения

Очаг ядерного поражения (ОЯП) — территория, в пределах кото­рой в результате воздействия поражающих факторов ядерного ору­жия произошли массовые поражения людей, растений и животных, разрушения и повреждения инфраструктуры (здания, сооружения, коммуникации, системы связи и т. д.)

Особенностями ОЯП являются массовое поражение людей и жи­вотных; разрушение и повреждение наземных зданий и сооружений, образование завалов; частичное разрушение, повреждение и разру­шение защитных сооружений и противорадиационных укрытий; воз­никновение пожаров; массовые аварии на коммунальных, энергети­ческих, информационных сетях; радиоактивное заражение местности.

Размер очага ядерного поражения зависит от мощности взрыва (тро-гиловый эквивалент Q), вида взрыва (воздушный, наземный, подземный, подводный), рельефа местности, метеоусловий, характера застройки на­селенного пункта. Применение ЯО сопровождается выделением огром­ного количества энергии и возникновением следующих поражающих факторов: ударной волны; светового излучения; проникающей радиации

(поток нейтронов и гамма-лучей в момент взрыва); остаточной радиации вследствие радиоактивного загрязнения территории; электромагнитного импульса (ЭМИ). Распределение энергии между этими факторами зави­сит от типа и конструкции ЯО и вида ядерного взрыва.

Очаг ядерного поражения по форме круглый, внешней границей очага считается условная линия на местности, на которой избыточное давление (АР) во фронте ударной волны составляет 10 кПа. По числу поражающих факторов ОЯП — сложный (комбинированный), по­скольку характеризуется одновременным воздействием как прямых (ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, ЭМИ), так и косвенных (завалы, поражение осколками, пожары, задымление и радиоактивное загрязнение) факторов.

Ударная волна — основной поражающий фактор ядерного оружия. Она представляет собой зону сильно сжатого воздуха, распростра­няющегося во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоро­стью. Причиной ударной волны является высокая температура — около 1 млн °С в эпицентре взрыва.

Поражение ударной волной определяется главным образом избы­точным давлением на фронте ударной волны, временем его действия, скоростью движения фронта. В зависимости от величины избыточно­го давления во фронте ударной волны очаг поражения условно делит­ся на четыре зоны: полных, сильных, средних и слабых разрушений наземных зданий и сооружений (рис. 9).

Рис. 9. Очаг ядерного поражения по величине избыточного давления

Зона полных разрушений — это область очага, окружающая эпи­центр ядерного взрыва, с избыточным давлением 50 кПа, наружную границу которой обозначают условной линией. Радиус границы этой зоны (Rj) зависит от мощности ядерного оружия (для воздушного взрыва) и определяется по формуле

R!=0,35 Q^V:(km).

Площадь зоны Si = п R₍² и составляет около 10-12 % от общей площади очага ядерного поражения. В этой зоне полностью разру­шаются все строения, системы связи, энергоснабжения, противора­диационные укрытия и часть убежищ. В очаге образуется зона пожа­ров в завалах, сопровождаемых тлением и сильным задымлением ме­стности, массовые безвозвратные потери незащищенного населения составляют 100 %.

Зона сильных разрушений представляет собой область очага (R₂-Ri) с избыточным давлением на границах зоны от 50 до 30 кПа. Радиус внешней границы данной зоны (R₂) равен 0,55 Q ^/з(км).

Площадь зоны сильных разрушений занимает 18-20 % от площади ОЯП. В зоне частично разрушаются здания, возникают сплошные массовые пожары, основная масса неукрывшихся людей гибнет. Воз­можен огненный шторм.

Зона средних разрушений — это область очага (R3-R2) с избыточным давлением 20 кПа и радиусом внешней границы R₃ = 0,7 Q ^/}(км). Пло­щадь зоны составляет около 10 % от общей площади ОЯП.

В зоне наблюдаются средние разрушения зданий и сооружений, сохраняются коммунально-энергетические сети, убежища, часть про­тиворадиационных укрытий, незащищенное население получает лег­кой и средней тяжести травмы, возможны незначительные безвоз­вратные потери среди населения, возникают массовые пожары.

Зона слабых разрушений — это область очага (R4 - R3) с избыточ­ным давлением около 10 кПа и радиусом внешней границы R* = = 1,1 Q^/3(km). Площадь зоны составляет до 60 % общей площади оча­га поражения. В этой зоне возникают отдельные пожары, наблюдают­ся незначительные повреждения зданий, незащищенные люди полу­чают травмы легкой и средней степени тяжести.

Световое излучение, возникающее при ядерном взрыве, — это по­ток лучистой энергии в виде ультрафиолетовых, видимых и инфра­красных лучей. Основная доля световой энергии, ядерного взрыва из­лучается в течение нескольких секунд. Поглощенная часть световой энергии переходит в тепловую и вызывает нагревание и возгорание го­рючих предметов. Наибольшим поражающим действием обладают ин-

фракрасные лучи, вызывающие ожоги открытых участков тела, ослеп­ление, воспламенение и обугливание материалов, деревянных строений и лесных массивов в радиусе десятков километров от эпицентра взры­ва. Поражающее действие светового излучения зависит от величины светового импульса, т. е. энергии, падающей на 1 м² поверхности, пер­пендикулярной направлению распространения света.

Световое излучение при воздействии на человека вызывает ожоги разной степени и поражение глаз. Различают четыре степени ожогов (от покраснения кожи до ее обугливания) и три вида ослепления (временное — до 50 мин, ожоги глазного дна, ожоги роговицы и век). Поражение ожогами третьей и четвертой степени значительной части кожного покрова может привести к смертельному исходу. Воздейст­вие светового излучения на объекты зависит от свойств их конструк­ционных материалов. Оплавление, обугливание и воспламенение ма­териалов могут привести к возникновению отдельных, сплошных по­жаров и огневого шторма.

Ослабление светового излучения в атмосфере зависит от прозрач­ности атмосферы и характеризуется коэффициентом прозрачности воздуха.

Полную защиту от светового излучения обеспечивают убежища и противорадиационные укрытия.

Минимальной величиной светового импульса, вызывающей возго­рание и пожары, обычно считают импульс с поверхностной энергией (100 + 200)кДж/м².

Воздействие световой (тепловой) энергии вызывает пожары в оча­ге поражения и за его пределами. Ударная волна также является кос­венной причиной пожаров, так как она повреждает электропроводку, газо- и нефтепроводы, опрокидывает действующие приборы, уста­новки, в результате чего возникает возгорание.

Пожары, возникающие в ОЯП, классифицируются по трем зонам:

Рис. 10. Очаг ядерного поражения по величине светового импульса

1. Зона отдельных пожаров R = 1,25 Q^I/s(km).

2. Зона сплошных пожаров R = 0,6 Q^/?(km).

3. Зона пожаров и тления в завалах R = 0,4 Q ^/з(км) (рис. 10).

На Возникновение пожаров и возгорания оказывает влияние, в первую очередь, величина светового импульса, а также мощность и вид взрыва, конструктивные особенности зданий, метеоусловия, рельеф местности.

Зона пожаров и тления в завалах распространяется на территорию части зоны сильных и всей зоны полных разрушений. Для этой зоны характерно сильное задымление и выделение большого количества токсичных веществ. В этой зоне возникает опасность отравления лю­дей как находящихся в убежищах, так и участвующих в спасательных работах.

Зона отдельных пожаров представляет собой районы, участки за­стройки, где пожары возникли в отдельных зданиях. Если сразу же организовано тушение таких пожаров, очаги их можно локализовать. Зона сплошных пожаров — территория, где пожары возникают более чем в 20 % зданий и сооружений, в дальнейшем происходит распро­странение огня на подавляющее большинство зданий.

Проникающая радиация ядерного взрыва представляет собой поток гамма-излучения и нейтронов, распространяющийся в воздухе во все стороны на значительные расстояния (при взрыве 10⁶т — до 2,5-3 км). Ее источником являются ядерные реакции деления и синтеза, проте­кающие в момент взрыва, а также радиоактивный распад осколков деления. Время действия проникающей радиации не превышает не­скольких секунд и определяется временем подъема облака взрыва на высоту, при которой гамма-излучение поглощается толщей воздуха и практически не достигает поверхности Земли.

Человеческий организм поглощает энергию ионизирующих излуче­ний, причем от количества поглощенной энергии зависит степень лу­чевых поражений. Возможные ближайшие последствия облучения лю­дей называются соматическими, к ним относятся острая лучевая бо­лезнь, хроническая лучевая болезнь, локальные лучевые поражения.

Степень поражения людей проникающей радиацией зависит от ве­личины дозы излучения, времени, в течение которого эта доза полу­чена, площади облучения тела, общего состояния организма. Разли­чают четыре степени лучевой болезни.

Лучевая болезнь первой степени (легкой) возникает при общей по­глощенной дозе излучения в пределах 1-2,5 Гр. Скрытый период продолжается две-три недели, после чего появляются недомогание, общая слабость, головокружение, тошнота, может периодически по­вышаться температура. В крови уменьшается содержание лейкоци­тов. Лучевая болезнь первой степени излечима.

Лучевая болезнь второй степени (средней) возникает при общей поглощенной дозе излучения в пределах 2,5-4 Гр. Скрытый период длится около одной недели. Признаки заболевания такие же, как и при первой степени лучевой болезни, но они выражены более ярко: повышенная температура, резкое снижение аппетита, жажда, тошно­та, рвота, понос, часто с примесью крови. Количество лейкоцитов в крови уменьшается более чем наполовину. При активном лечении выздоровление наступает через 1,5-2 месяца.

Лучевая болезнь третьей степени (тяжелой) возникает при общей поглощенной дозе излучения 4-6 Гр. Скрытый период составляет не­сколько часов. Болезнь протекает интенсивно и тяжело. Так как ос­лаблены защитные силы организма, появляются различные инфекци­онные осложнения. В случае благоприятного исхода выздоровление может наступить через 6-8 месяцев.

Лучевая болезнь четвертой степени (крайне тяжелая) наступает при облучении дозой свыше 6 Гр и является наиболее опасной.

Рис. П. Зоны радиоактивного заражения

Радиоактивное загрязнение местности. Выпадение радиоактив­ных осадков приводит к радиоактивному загрязнению воздуха, воды, местности. Характер радиоактивного загрязнения зависит от типа ядерного оружия, высоты взрыва, состояния атмосферы, скорости и направления ветра, метеорологических условий, рельефа местности и т. д. Наиболее сильное загрязнение местности происходит при на­земных и низких воздушных взрывах, когда в область взрыва втяги­вается огромное количество грунтовой пыли, адсорбирующей радио­активные продукты деления и выпадающей затем на местности. При этом площади загрязнения во много раз превышают размеры зон по­ражения ударной волной, световым излучением, проникающей ра­диацией. Радиоактивное загрязнение территории происходит по следу радиоактивного облака и имеет форму эллипса (рис. 11).

Причем плотность загрязнения (поверхностная активность почвы), уровни радиации и поглощенные дозы убывают с удалением от эпи­центра взрыва и от оси следа к его краям. Радиоактивные вещества, выпадающие из атмосферы, продолжают распадаться, излучая альфа-, бета- и гамма-лучи, обладающие проникающими и ионизирующими свойствами. В состав радиоактивных осадков входят остаток нерас-павшегося ядерного горючего; радиоактивные осколки деления начин­ки ЯО; радиоактивность оболочки ядерной бомбы и грунта, возни­кающая вследствие воздействия на них потока нейтронов. Наиболее опасны в первые дни после применения ядерного оружия местные ра­диоактивные осадки из-за высокой плотности выпадения радиоактив­ных веществ. На следе радиоактивного поражения лучевые поражения могут возникать как от внешнего (соматические эффекты), так и от внутреннего облучения (стохастические и генетические радиационные эффекты).

По интенсивности радиоактивного загрязнения местности в очаге по­ражения и на радиоактивном следе выделяют 4 зоны: Г — чрезвычайно опасного; В — опасного; Б — сильного; А — умеренного загрязнения. Границы зон загрязнения с разной степенью опасности характеризуются мощностью поглощенной дозы (Гр/с) (уровнем радиации), определенной на один час после взрыва и дозой, образующейся за время до полного распада радиоактивных веществ Доо(Гр) (см. рис. 11).

Площадь зоны Г составляет около 4 % от площади радиоактивного следа, поглощенная доза, полученная жителем за время полного рас­пада радионуклидов (t = 10 Т/„ где Т,_Л — период полураспада дозооб-разующего радионуклида), в данной зоне составит 40-100 Гр.

Площадь зоны В составляет около 6 % от площади радиоактивного следа, поглощенная доза — 12-40 Гр.

Площадь зоны Б составляет около 10 % от общей площади заражен­ной территории, поглощенная доза за время t = 10 Т._Л составит 4-12 Гр.

Площадь зоны А составляет около 80 % от общей площади загряз­нения, поглощенная доза — 0,4-4 Гр.

В зоне Г даже при нахождении населения в каменных зданиях в течение первых часов после взрыва люди получают тяжелые радиа­ционные поражения в виде острой лучевой болезни. В зоне сильного загрязнения (зона Б) жители, находящиеся на открытой местности в течение 12 часов после выпадения радиоактивных веществ, также мо­гут получить значительные дозы облучения. В зоне опасного загряз­нения (зона В) радиационное поражение людей исключается только при нахождении их в убежищах и правильных действиях на загряз­ненной местности. В зоне умеренного загрязнения люди, находящие-

ся в простейших укрытиях и зданиях, как правило, не получают доз, приводящих к утрате трудоспособности.

В случае радиоактивного загрязнения территории поражающие факторы сохраняются длительное время (около 5 Т>_Л), но основная до-зовая нагрузка возникает в первые часы после взрыва. Спад мощности поглощенной дозы на радиоактивном следе идет следующим образом: за 7-кратное увеличение времени после загрязнения территории проис­ходит 10-кратное уменьшение мощности дозы. Хроническое воздейст­вие у-, р~ и а-излучения особенно опасно при воздействии на радиочув­ствительные ткани.

Электромагнитный импульс (ЭМИ) возникает вследствие различных физических процессов в момент ядерного взрыва. Образуется мощное электромагнитное поле, величина которого зависит от типа взрыва и мощности ЯО. Длительность действия ЭМИ составляет 10'⁹секунд, но его достаточно чтобы вызвать повреждения радиоэлектронной аппара­туры, средств управления и связи. В редких случаях это может привести к поражению людей из-за высоких напряжений, наводимых электромаг­нитным импульсом в протяженных металлических проводниках (антен­ны, линии передач и т. д.)