Vid en markbaserad kärnexplosion går cirka 50 % av energin till bildandet av en stötvåg och en tratt i marken, 30–50 % till ljusstrålning, upp till 5 % till penetrerande strålning och elektromagnetisk strålning och uppåt. till 15 % till radioaktiv kontaminering av området.
Under en luftexplosion av en neutronammunition fördelas energiandelen på ett märkligt sätt: en stötvåg - upp till 10 %, ljusstrålning - 5–8 %, och ungefär 85 % av energin går till penetrerande strålning (neutron). och gammastrålning) [1]
Stötvågen och ljusstrålningen liknar skadefaktorerna för traditionella sprängämnen, men ljusstrålningen vid en kärnvapenexplosion är mycket kraftigare.
Stötvågen förstör byggnader och utrustning, skadar människor och har en tillbakaslagseffekt med snabbt tryckfall och höghastighetslufttryck. Den sällsynthet (fall i lufttrycket) som följer på vågen och den omvända rörelsen av luftmassor mot den utvecklande kärnsvampen kan också orsaka viss skada.
Ljusstrålning verkar endast på oskärmade, det vill säga föremål som inte täcks av någonting från en explosion, kan orsaka antändning av brännbart material och bränder, samt brännskador och skador på människors och djurs ögon.
Penetrerande strålning har en joniserande och destruktiv effekt på molekylerna i mänskliga vävnader, vilket orsakar strålsjuka . Det är särskilt viktigt under explosionen av en neutronammunition . Källare av flervåningsbyggnader av sten och armerad betong, underjordiska skyddsrum med ett djup på 2 meter (till exempel en källare, eller något skydd av klass 3-4 och högre) kan skydda mot inträngande strålning , pansarfordon har visst skydd.
Radioaktiv kontaminering - under en luftexplosion av relativt "rena" termonukleära laddningar (fission-fusion) minimeras denna skadliga faktor. Och vice versa, i fallet med en explosion av "smutsiga" varianter av termonukleära laddningar ordnade enligt fission-fusion-fission-principen, en marken, begravd explosion, där neutronaktivering av ämnen som finns i jorden sker, och ännu mer så en explosion av den så kallade " smutsiga bomben " kan ha en avgörande betydelse.
En elektromagnetisk puls inaktiverar elektrisk och elektronisk utrustning, stör radiokommunikationen .
Beroende på typen av laddning och explosionsförhållandena fördelas explosionens energi olika. Till exempel, vid explosionen av en konventionell kärnladdning med medelkraft ( 10 - 100 kt) utan en ökad effekt av neutronstrålning eller radioaktiv kontaminering, kan följande förhållande mellan andelarna av energiuttaget på olika höjder vara [2] :
| Bråkdelar av energin från de påverkande faktorerna för en kärnvapenexplosion | |||||||||
| Höjd/Djup | röntgenstrålning | ljusemission | Värme av eldklot och moln | chockvåg i luften | Jorddeformation och utstötning | Markkompressionsvåg | Värmen från ett hålrum i marken | penetrerande strålning | radioaktiva ämnen |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 100 km | 64 % | 24 % | 6 % | 6 % | |||||
| 70 km | 49 % | 38 % | ett % | 6 % | 6 % | ||||
| 45 km | ett % | 73 % | 13 % | ett % | 6 % | 6 % | |||
| 20 km | 40 % | 17 % | 31 % | 6 % | 6 % | ||||
| 5 km | 38 % | 16 % | 34 % | 6 % | 6 % | ||||
| 0 m | 34 % | 19 % | 34 % | ett % | mindre än 1 % | ? | 5 % | 6 % | |
| Kamouflage Explosionsdjup | trettio % | trettio % | 34 % | 6 % | |||||
Ljusstrålning är en ström av strålande energi, inklusive de ultravioletta , synliga och infraröda områdena i spektrumet . Ljusstrålningskällan är explosionens lysande område - uppvärmd till höga temperaturer och förångade delar av ammunitionen, den omgivande jorden och luften. I en luftexplosion är det lysande området en sfär , i en markexplosion är det en halvklot.
Den maximala yttemperaturen för det lysande området är vanligtvis 5700-7700 °C. När temperaturen sjunker till 1700 °C upphör glöden. Ljuspulsen varar från bråkdelar av en sekund till flera tiotals sekunder, beroende på explosionens kraft och förhållanden. Ungefär, glödtiden i sekunder är lika med den tredje roten av explosionskraften i kiloton. Samtidigt kan strålningsintensiteten överstiga 1000 W / cm² (som jämförelse är den maximala intensiteten för solljus 0,14 W / cm²).
Resultatet av ljusstrålningens verkan kan vara antändning och antändning av föremål, smältning, förkolning, höga temperaturpåkänningar i material.
När en person utsätts för ljusstrålning uppstår skador på ögonen och brännskador på öppna delar av kroppen, och skador på delar av kroppen som skyddas av kläder kan också uppstå.
En godtycklig ogenomskinlig barriär kan tjäna som skydd mot effekterna av ljusstrålning.
Vid dimma, dis, kraftigt damm och/eller rök minskar även exponeringen för ljusstrålning.
Det mesta av förstörelsen som orsakas av en kärnvapenexplosion orsakas av stötvågens verkan. En chockvåg är en chockvåg i ett medium som rör sig med överljudshastighet (mer än 350 m/s för atmosfären). I en atmosfärisk explosion är en chockvåg ett litet område där det sker en nästan omedelbar ökning av temperatur , tryck och luftdensitet . Direkt bakom stötvågsfronten sker en minskning av lufttrycket och densiteten, från en liten minskning långt från explosionens centrum och nästan till ett vakuum inuti eldklotet. Konsekvensen av denna minskning är luftens omvända rörelse och en stark vind längs ytan med hastigheter upp till 100 km/h eller mer mot epicentrum. [3] Stötvågen förstör byggnader, strukturer och påverkar oskyddade människor, och nära epicentrum av en mark eller mycket låg luftexplosion genererar kraftiga seismiska vibrationer som kan förstöra eller skada underjordiska strukturer och kommunikationer, skada människor i dem.
De flesta byggnader, förutom speciellt befästa sådana, är allvarligt skadade eller förstörda under påverkan av ett övertryck på 2160-3600 kg / m² (0,22-0,36 atm / 0,02-0,035 MPa).
Energin fördelas över hela tillryggalagd sträcka, på grund av detta minskar kraften från stötvågens stöt i proportion till kuben av avståndet från epicentrum.
Skyddsrum är skydd mot en stötvåg för en person . I öppna områden reduceras effekten av stötvågen av olika fördjupningar, hinder, terrängveck.
I väst pekas glasfragment ut som en separat faktor relaterad till chockvågen: glas som krossats av chockvågen splittras till fragment som flyger bort från explosionen och kan allvarligt skada och till och med döda de bakom glaset.
Penetrerande strålning ( joniserande strålning ) är gammastrålning och ett flöde av neutroner som emitteras från den nukleära explosionszonen över enheter eller tiotals sekunder.
Destruktionsradien av penetrerande strålning under explosioner i atmosfären är mindre än radien för skada från ljusstrålning och stötvågor, eftersom den absorberas starkt av atmosfären. Penetrerande strålning drabbar människor endast på ett avstånd av 2-3 km från explosionsplatsen, även för laddningar med stor kapacitet, dock kan en kärnladdning specialdesignas på ett sådant sätt att den ökar andelen penetrerande strålning för att orsaka maximal skada till arbetskraft (det så kallade neutronvapnet ). På hög höjd, i stratosfären och rymden, är penetrerande strålning och elektromagnetiska impulser de främsta skadliga faktorerna.
Penetrerande strålning kan orsaka reversibla och irreversibla förändringar i material, elektroniska, optiska och andra enheter på grund av störningen av materiens kristallgitter och andra fysiska och kemiska processer under påverkan av joniserande strålning.
Skydd mot penetrerande strålning tillhandahålls av olika material som dämpar gammastrålning och neutronflödet. Olika material reagerar olika på dessa strålningar och skyddar olika.
Material som har grundämnen med hög atommassa (järn, bly, låganrikat uran) är väl skyddade från gammastrålning, men dessa grundämnen uppför sig mycket dåligt under neutronstrålning: neutroner passerar dem relativt bra och genererar samtidigt sekundärfångande gammastrålar , och även aktivera radioisotoper , vilket gör själva skyddet radioaktivt under lång tid (till exempel järnpansaret i en tank; bly visar inte sekundär radioaktivitet). Exempel på lager med halvdämpning av penetrerande gammastrålning [4] : bly 2 cm, stål 3 cm, betong 10 cm, murverk 12 cm, jord 14 cm, vatten 22 cm, trä 31 cm.
Neutronstrålning i sin tur absorberas väl av material som innehåller lätta element (väte, litium, bor), som effektivt och med kort räckvidd sprider och absorberar neutroner, samtidigt som de inte aktiveras och avger mycket mindre sekundär strålning. Lager med halvdämpning av neutronflödet: vatten, plast 3 - 6 cm, betong 9 - 12 cm, jord 14 cm, stål 5 - 12 cm, bly 9 - 20 cm, trä 10 - 15 cm. Väte absorberar neutroner bättre än alla material (men i gasform har den låg densitet), litiumhydrid och borkarbid.
Det finns inget idealiskt homogent skyddsmaterial mot alla typer av penetrerande strålning; för att skapa det mest lätta och tunna skyddet är det nödvändigt att kombinera lager av olika material för successiv absorption av neutroner och sedan primär och fånga gammastrålning (till exempel flerskiktsstrålning) pansar av stridsvagnar, som också tar hänsyn till strålskydd; skydd av huvuden på minutskjutare från behållare med litium- och järnhydrater med betong), samt användning av material med tillsatser. Betong och fuktad jordåterfyllning, som innehåller både väte och relativt tunga element, används i stor utsträckning vid konstruktion av skyddskonstruktioner. Bortillsatt betong är mycket bra för konstruktion (20 kg B 4 C per 1 m³ betong), med samma tjocklek som vanlig betong (0,5 - 1 m) ger den 2 - 3 gånger bättre skydd mot neutronstrålning och är lämplig för skydd mot neutronvapen [5] .
Vid en kärnexplosion, till följd av starka strömmar i luften som joniserats av strålning och ljusstrålning, uppstår ett starkt växlande elektromagnetiskt fält, kallat en elektromagnetisk puls (EMP). Även om det inte har någon effekt på människor skadar EMP-exponering elektronisk utrustning, elektriska apparater och kraftledningar. Dessutom stör ett stort antal joner som uppstod efter explosionen spridningen av radiovågor och driften av radarstationer . Denna effekt kan användas för att blinda ett varningssystem för missilangrepp .
Styrkan hos EMP varierar beroende på explosionens höjd: inom intervallet under 4 km är den relativt svag, starkare med en explosion på 4-30 km och särskilt stark vid en detonationshöjd på mer än 30 km (se , till exempel experimentet med detonation på hög höjd av en kärnladdning Starfish Prime ).
Förekomsten av EMP sker enligt följande:
Under påverkan av EMP induceras en spänning i alla oskärmade förlängda ledare, och ju längre ledare desto högre spänning. Detta leder till isoleringsbrott och fel på elektriska apparater associerade med kabelnät, till exempel transformatorstationer etc.
EMR är av stor betydelse vid explosioner på hög höjd på 100 km eller mer. Under en explosion i atmosfärens ytskikt orsakar den inte en avgörande skada på lågkänslig elektroteknik, dess aktionsradie blockeras av andra skadliga faktorer. Men å andra sidan kan det störa arbetet och inaktivera känslig elektrisk och radioutrustning på avsevärda avstånd – upp till flera tiotals kilometer från epicentrum för en kraftig explosion, där andra faktorer inte längre har en destruktiv effekt. Det kan inaktivera oskyddad utrustning i solida strukturer som är utformade för tunga belastningar från en kärnvapenexplosion (till exempel silos ). Det har ingen skadlig effekt på människor [6] .
Radioaktiv kontaminering är resultatet av att en betydande mängd radioaktiva ämnen faller ut ur ett moln som lyfts upp i luften. De tre huvudsakliga källorna till radioaktiva ämnen i explosionszonen är klyvningsprodukterna från kärnbränsle, den oreagerade delen av kärnladdningen och radioaktiva isotoper som bildas i jord och andra material under inverkan av neutroner ( inducerad radioaktivitet ).
När de lägger sig på jordens yta i molnets riktning skapar explosionens produkter ett radioaktivt område, kallat radioaktivt spår. Tätheten av förorening i området för explosionen och längs spåret av det radioaktiva molnets rörelse minskar med avståndet från explosionens centrum. Banans form kan vara mycket varierande beroende på miljöförhållanden, såsom vindhastighet och riktning.
De radioaktiva produkterna från explosionen avger tre typer av strålning: alfa , beta och gamma . Tiden för deras påverkan på miljön är mycket lång. I samband med den naturliga processen av radioaktivt sönderfall minskar intensiteten av strålningen, särskilt kraftigt sker detta under de första timmarna efter explosionen.
Skador på människor och djur genom exponering för radioaktiv kontaminering kan orsakas av extern och intern exponering. Svåra fall kan åtföljas av strålsjuka och död.
Installationen av ett koboltskal på stridsspetsen av en kärnladdning orsakar kontaminering av territoriet med en farlig isotop 60 Co (en hypotetisk smutsig bomb ).
En kärnvapenexplosion i ett befolkat område, liksom andra katastrofer förknippade med ett stort antal offer, förstörelsen av farliga industrier och bränder, kommer att leda till svåra förhållanden i området för dess åtgärd, vilket kommer att vara en sekundär skadlig faktor. Människor som inte ens har fått betydande skador direkt av explosionen har stor sannolikhet att dö av infektionssjukdomar [7] och kemisk förgiftning. Det finns en stor sannolikhet att brinna i bränder eller helt enkelt skada dig själv när du försöker ta dig ur spillrorna.
En kärnvapenattack mot ett kärnkraftverk kan släppa ut mycket mer radioaktivt material i luften än vad själva bomben kan släppa. Med en direkt träff av en laddning och avdunstning av en reaktor eller lagring av radioaktivt material, kommer markområdet som är olämpligt för liv under många decennier att vara hundratals och tusentals gånger större än föroreningsområdet från en mark -baserad kärnvapenexplosion. Till exempel, när en reaktor med en kapacitet på 100 MW förångas av en kärnkraftsexplosion på 1 megaton, och helt enkelt med en kärnkraftsexplosion på 1 Mt, förhållandet mellan området på territoriet med en genomsnittlig dos av 2 rad (0,02 Grå) per år kommer att vara som följer: 1 år efter attacken - 130 000 km² och 15 000 km²; efter 5 år - 60 000 km² och 90 km²; om 10 år - 50 000 km² och 15 km²; på 100 år - 700 km² och 2 km² [8] .
Människor som befinner sig i området för explosionen, utöver fysisk skada, upplever en kraftfull psykologisk deprimerande effekt från den skrämmande åsynen av den utspelade bilden av en kärnvapenexplosion, den katastrofala förstörelsen och bränderna, försvinnandet av det välbekanta landskapet , många döda, stympade, döende människor, sönderfallande lik på grund av omöjligheten att begrava dem. , släktingars och vänners död, medvetenheten om skadan på ens kropp och fasan för den förestående döden från att utveckla strålningssjuka . Resultatet av en sådan påverkan bland de överlevande från katastrofen är utvecklingen av akuta psykoser , såväl som klaustrofobiska syndrom på grund av insikten om omöjligheten att gå till jordens yta, ihållande mardrömsminnen som påverkar all efterföljande existens. I Japan finns det ett separat ord för människor som har blivit offer för kärnvapenbombningar - " Hibakusha ".
9. V. I. Gurevich, Elektromagnetisk impuls av en kärnexplosion på hög höjd och skydd av elektrisk utrustning från den. — M.: Infra-Engineering, 2018—508 s.: ill.
| Kärnteknik | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Teknik | |||||||
| material | |||||||
| Kärnkraft _ |
| ||||||
| nukleärmedicin |
| ||||||
| Kärnvapen |
| ||||||
| |||||||
| Kärnvapen | |
|---|---|
| Kärnvapen | |
| kärnkraftsklubb | |