En kärnvapenexplosion är processen av att frigöra en stor mängd termisk och strålande energi som ett resultat av en okontrollerad kedjeklyvningsreaktion ( eller termonukleär fusion i fallet med en termonukleär explosion ) under en mycket kort tidsperiod . Nukleära explosioner kan vara naturliga eller konstgjorda. Naturliga kärnexplosioner, som inträffar från tid till annan i vissa typer av stjärnor , är resultatet av naturliga processer.
Konstgjorda kärnvapenexplosioner som inträffar på jorden och i rymden nära jorden som ett resultat av mänsklig aktivitet är kraftfulla vapen utformade för att förstöra stora mark- och skyddade underjordiska militära anläggningar, koncentrationer av fientliga trupper och utrustning (främst taktiska kärnvapen ), såväl som fullständigt undertryckande och förstörelse av den motsatta sidans infrastruktur: förstörelsen av stora och små bosättningar med civila, strategisk industri, stora transportnav och affärscentra ( strategiska kärnvapen ).
Atomkärnorna i vissa isotoper av kemiska grundämnen med en stor atommassa (till exempel uran eller plutonium ), när de bestrålas med neutroner av en viss energi, förlorar sin stabilitet och sönderfaller med frigörandet av energi till två mindre och ungefär lika stora i massfragment - en kärnklyvningsreaktion inträffar . I det här fallet, tillsammans med fragment med hög kinetisk energi, frigörs flera neutroner, som kan orsaka en liknande process i närliggande liknande atomer. I sin tur kan neutronerna som bildas under deras klyvning leda till klyvning av nya delar av atomer - reaktionen blir kedja , får en kaskadkaraktär. Beroende på de yttre förhållandena, mängden och renheten hos det klyvbara materialet, kan dess flöde ske på olika sätt. Emissionen av neutroner från klyvningszonen eller deras absorption utan efterföljande klyvning minskar antalet klyvningar i de nya stadierna av kedjereaktionen, vilket leder till dess sönderfall. Med lika många delade kärnor i båda stegen blir kedjereaktionen självuppehållande, och om antalet delade kärnor överskrids i varje efterföljande steg är fler och fler atomer av det klyvbara ämnet inblandade i reaktionen. Om ett sådant överskott är multipelt, bildas i en begränsad volym ett stort antal kärnor från atomklyvningsfragment, elektroner , neutroner och elektromagnetisk strålningskvanter med mycket hög energi på mycket kort tid. Den enda möjliga formen av deras existens är tillståndet av aggregering av högtemperaturplasma , till en koagel som allt klyvbart material och alla andra ämnen i dess närhet förvandlas. Denna koagel kan inte hållas i sin ursprungliga volym och tenderar att flytta till ett jämviktstillstånd genom att expandera till miljön och utbyta värme med den. Eftersom hastigheten för den ordnade rörelsen av partiklarna som utgör massan är mycket högre än ljudets hastighet både i den och i dess omgivning (om det inte är ett vakuum), kan expansionen inte vara jämn och åtföljs av bildningen av en stötvåg - det vill säga den har karaktären av en explosion .
Fusionsreaktioner med energifrisättning är endast möjliga bland element med en liten atommassa, som inte överstiger järnets atommassa . De är inte av kedjekaraktär och är möjliga endast vid höga tryck och temperaturer, när den kinetiska energin hos kolliderande atomkärnor är tillräcklig för att övervinna Coulomb- avstötningsbarriären mellan dem, eller för en märkbar sannolikhet att de smälter samman på grund av tunneleffekten av kvantmekanik . För att denna process ska vara möjlig är det nödvändigt att göra arbete för att accelerera de initiala atomkärnorna till höga hastigheter, men om de smälter samman till en ny kärna, kommer den energi som frigörs i detta fall att vara större än den energi som spenderas. Uppkomsten av en ny kärna som ett resultat av termonukleär fusion åtföljs vanligtvis av bildandet av olika typer av elementarpartiklar och högenergikvanta av elektromagnetisk strålning. Tillsammans med den nybildade kärnan har de alla en stor kinetisk energi, det vill säga i den termonukleära fusionsreaktionen omvandlas den intranukleära energin från den starka interaktionen till termisk energi . Som en konsekvens är slutresultatet detsamma som i fallet med en klyvningskedjereaktion - en högtemperaturplasmakoagel bildas i en begränsad volym, vars expansion i det omgivande täta mediet har karaktären av en explosion.
Kärnvapenexplosioner klassificeras vanligtvis enligt två kriterier: kraften hos den laddning som orsakar explosionen, och platsen för den punkt där laddningen befinner sig vid detonationsögonblicket (centrum för kärnvapenexplosionen). Projektionen av denna punkt på jordens yta kallas epicentrum för en kärnvapenexplosion . Kraften hos en kärnvapenexplosion mäts i den så kallade TNT-ekvivalenten - massan av trinitrotoluen , vid vars explosion frigörs samma mängd energi som i den beräknade kärnkraften. De vanligaste enheterna för att mäta utbytet av en kärnvapenexplosion är 1 kiloton ( kt ) eller 1 megaton ( Mt ) TNT.
[lit. 1] (s. 35, 48) [lit. 2] (s. 629)
Kraft: | Ultra liten mindre än 1 kt |
Liten 1—10 kt |
Genomsnitt 10-100 kt |
Stor 100–1000 kt |
Extra stor över 1 Mt |
---|---|---|---|---|---|
Fireball Diameter [#1] | 50-200 m | 200-500 m | 500—1000 m | 1000-2000 m | över 2000 m |
Glow Max [#2] | upp till 0,03 sek | 0,03—0,1 sek | 0,1–0,3 sek | 0,3—1 sek | 1-3 sekunder eller mer |
Glödtid [#3] | 0,2 sek | 1-2 sek | 2-5 sek | 5-10 sek | 20-40 sek |
Svamphöjd | mindre än 3,5 km | 3,5–7 km | 7—12,2 km | 12,2—19 km | över 19 km |
molnhöjd | mindre än 1,3 km | 1,3—2 km | 2–4,5 km | 4,5–8,5 km | över 8,5 km |
Molndiameter | mindre än 2 km | 2–4 km | 4-10 km | 10-22 km | över 22 km |
Eldmoln [#4] | 0,083 kt |
4 kt |
360 kt |
||
Kärnsvamp [#5] | 0,02 kt |
2,2 kt |
19 kt |
||
Kraft: | Ultra liten mindre än 1 kt |
Liten 1—10 kt |
Genomsnitt 10-100 kt |
Stor 100–1000 kt |
Extra stor över 1 Mt |
Anteckningar
|
En explosion med en kraft på 20 kt ger en zon av fullständig förstörelse med en radie på cirka 1 km, 20 Mt - redan 10 km. Enligt beräkningar, med en explosion med en kapacitet på 100 Mt, kommer zonen för fullständig förstörelse att ha en radie på cirka 35 km, stark förstörelse - cirka 50 km, på ett avstånd av cirka 80 km, kommer oskyddade människor att få tredje graden brännskador. Nästan en sådan explosion kan fullständigt förstöra alla de största städerna på jorden.
Den mest kraftfulla konstgjorda kärnvapenexplosionen var en atmosfärisk explosion på en höjd av cirka 4 km från den sovjetiska 58-megaton AN602 termonukleära bomben, med smeknamnet Tsar-bomba , vid en testplats på Novaja Zemlja . Dessutom testades den på partiell effekt, i den så kallade renversionen. Den fulla designkapaciteten med en uran-neutronreflekterande beklädnad kan vara i storleksordningen 100 megaton TNT-ekvivalent.
Laddningens reducerade höjd (djup) i meter per ton TNT i kubikrot (ett exempel för en explosion med en kapacitet på 1 megaton inom parentes) [lit. 3] (C. 146 et al.) , [lit. 1] (sid. 26) :
Övergångsfall är också möjliga, där en undervattensbottentratt bildas och vatten och jord sprutas ut:
Plasmaboll av rymdexplosion Dominic Shah och matta , 7 kt på en höjd av 147 km
Effekterna av en kosmisk explosion Dominique Starfish , 1,45 Mt vid 400 km
Höghöjdsexplosion Hardtack Teak , 3,8 Mt på en höjd av 76,8 km
Eldboll med hög luftsprängning ( Operation Ranger )
Upshot-Knothole Grable , 15 kt på 160 m
Eldig halvklotets markexplosion Evie Mike och blixten, 10,4 Mt
Undervattenstratt med en diameter på 1,5 km på platsen för ön Elugelab ( Eniwetok Atoll ) efter en markexplosion Evie Mike , 10,4 Mt
Undervattensexplosion brandbubbla Dominic Swordfish , 20 kt på 200 m djup, flygbild
Resten av tornet efter explosionen av Teapot Bee- laddningen på det , 8 kt på en höjd av 150 m
Grund krater efter en markkontaktexplosion RDS-6s , 400 kt på ett 30 m torn
Ångbubblor kommer ut 10–15 sekunder efter Wigwam- explosionen , 30 kt på ett djup av 610 m
Lake Chagan , en nedsänkt tratt av Chagans underjordiska explosion, 170 kt på ett djup av 178 m
Krater med en diameter på 390 m och ett djup på 100 m efter Sedanexplosionen , 104 kt på ett djup av 194 m
Heave hill från Whetstone Sulky underground test , 0,087 kt på 27 m djup
Misslyckade kamouflageexplosionskratrar ( Yukka Flat Plain )
Inne i pannhålan på den underjordiska explosionen Gnome , 3,1 kt på ett djup av 361 m. Pilen indikerar en person
Schema av pannhålan efter explosionen Gnome
De fenomen som följer med en kärnvapenexplosion varierar beroende på platsen för dess centrum. Nedan behandlar vi fallet med en atmosfärisk kärnvapenexplosion i ytskiktet, som var den vanligaste före förbudet mot kärnvapenprov på land, under vatten, i atmosfären och i rymden . Efter initieringen av en fissions- eller fusionsreaktion frigörs en enorm mängd strålnings- och termisk energi i en begränsad volym på mycket kort tid av storleksordningen bråkdelar av mikrosekunder. Reaktionen slutar vanligtvis efter avdunstning och expansion av strukturen hos den explosiva anordningen på grund av den enorma temperaturen (upp till 10 7 K) och trycket (upp till 10 9 atm.) Vid explosionspunkten. Visuellt från ett stort avstånd uppfattas denna fas som en mycket ljus lysande punkt.
Under reaktionen värms ljustrycket från elektromagnetisk strålning upp och förskjuter den omgivande luften från explosionspunkten - ett eldklot bildas och ett tryckhopp börjar bildas mellan den luft som komprimeras av strålningen och den ostörda, eftersom hastigheten på värmefronten överstiger initialt många gånger ljudhastigheten i mediet. Efter sönderfallet av kärnreaktionen upphör energiutsläppet och ytterligare expansion sker på grund av skillnaden i temperaturer och tryck i området för eldklotet och den omgivande luften.
De kärnreaktioner som uppstår i laddningen fungerar som en källa till olika strålningar: elektromagnetisk i ett brett spektrum från radiovågor till högenergiska gammakvanta , snabba elektroner , neutroner , atomkärnor . Denna strålning, som kallas penetrerande strålning , ger upphov till ett antal konsekvenser som endast är karakteristiska för en kärnvapenexplosion. Neutroner och högenergi-gammakvanter, som interagerar med atomerna i den omgivande materien, omvandlar deras stabila former till instabila radioaktiva isotoper med olika vägar och halveringstider - de skapar den så kallade inducerade strålningen . Tillsammans med fragment av atomkärnor av klyvbart material eller termonukleära fusionsprodukter som blir över från en explosiv anordning, stiger nybildade radioaktiva ämnen högt upp i atmosfären och kan spridas över ett stort område och producera radioaktiv förorening av området efter en kärnvapenexplosion. Spektrumet av instabila isotoper som bildas under en kärnvapenexplosion är sådant att radioaktiv förorening av området kan pågå i årtusenden, även om strålningsintensiteten minskar med tiden .
Högenergiska gammakvantor från en kärnexplosion, som passerar genom miljön, joniserar dess atomer, slår ut elektroner från dem och ger dem tillräckligt med energi för att kaskadjonisera andra atomer, upp till 30 000 joniseringar per gammakvantum. Som ett resultat av detta finns en "fläck" av positivt laddade joner kvar under epicentrum av en kärnvapenexplosion , som är omgivna av en gigantisk mängd elektrongas ; en sådan tidsvarierande konfiguration av elektriska laddningsbärare skapar ett mycket starkt elektromagnetiskt fält, som försvinner efter explosionen tillsammans med rekombinationen av joniserade atomer. Under rekombinationsprocessen genereras starka elektriska strömmar som fungerar som en extra källa för elektromagnetisk strålning. Hela detta komplex av fenomen kallas en elektromagnetisk puls , och även om den tar mindre än en tredjedel av en tio miljarddel av explosionsenergin inträffar den på mycket kort tid och den kraft som frigörs under detta kan nå 100 GW .
En kärnvapenexplosion på marken har, till skillnad från en konventionell, också sina egna egenskaper. Under en kemisk explosion är temperaturen på marken som gränsar till laddningen och som är involverad i rörelsen relativt låg. Under en kärnvapenexplosion stiger jordens temperatur till tiotals miljoner grader, och det mesta av värmeenergin strålar ut i luften i de allra första ögonblicken och går dessutom till bildandet av värmestrålning och en stötvåg, vilket gör inte inträffa vid en konventionell explosion. Därav den skarpa skillnaden i påverkan på ytan och jordmassan: en markexplosion av ett kemiskt sprängämne överför upp till hälften av sin energi till marken och en kärnkraft - några procent. Följaktligen är trattens dimensioner och energin för seismiska vibrationer från en kärnexplosion många gånger mindre än de från en explosiv explosion med samma kraft. Men när laddningarna begravs jämnas detta förhållande ut, eftersom energin från den överhettade plasman försvinner mindre i luften och används för att utföra arbete på marken.
Konventionell explosion ( Sjömanshatt , 500 ton TNT)
Shockwave (fotavtryck på stranden)
inversionsmoln
explosiv svamp
Vanlig explosionstratt
Kärnkraftsexplosion
Chockvågen skiljde sig från eldklotet
Ett ringformigt moln bakom stötvågsfronten
kärnsvamp
kärnvapenexplosionstratt
Med start från ett visst ögonblick blir hastigheten på tryckhoppet (chockvågfronten) större än eldklotets expansionshastighet, stötvågen är helt bildad och bryter sig loss från eldklotet och bär bort en betydande del av energin från en kärnkraftsexplosion. Kaviteten som bildas som ett resultat av lätt tryck kollapsar, eldklotet förvandlas till ett moln och börjar stiga uppåt och bär med sig damm, jord och föremål från ytan. Processen med konvektiv utjämning av temperaturer och tryck på platsen för explosionen med omgivningen börjar. En virvelvind av upphöjt damm och jordpartiklar från marken tenderar mot eldklotet och bildar stammen till en " kärnsvamp ". Ett svampmoln utvecklas och fortsätter att växa i höjd och diameter. Efter utjämning av temperaturer och tryck upphör uppgången av damm och partiklar från marken, stammen på "svampen" stannar och lägger sig på marken, "mössan" förvandlas till ett mörkt moln, som faller som nederbörd och sprids av vindar.
I en kärnvapenexplosion på hög höjd bildas inte en "svamp", och i en exoatmosfärisk sådan finns det inget moln - i frånvaro av en atmosfär har den inget att bildas från. Effekterna av en markbaserad kärnvapenexplosion liknar effekterna av en atmosfärisk kärnvapenexplosion i ytskiktet, men det lysande området kommer att ha formen av en halvklot, inte en boll, även med en lätt penetrering av sprängämnet in i marken kan en betydande krater bildas. Effekterna av en underjordisk kärnvapenexplosion beror på laddningens kraft, dess djup och arten av stenarna på platsen för explosionen. Efter explosionen kan både en hålighet utan synliga markförändringar i landskapet eller en hög, krater eller kaldera bildas . Mark- och underjordiska kärnvapenexplosioner åtföljs av en betydande jordbävning. En kärnvapenexplosion under vattnet orsakar vågor på vattenytan som liknar en tsunami .
Effekterna som beskrivs ovan är typiska för alla högeffektsexplosioner. Till exempel dök en ljus blixt och ett högt svampmoln upp efter explosionen av Mont Blanc militärtransport lastad med sprängämnen (upp till 3-4 kiloton TNT och pikrater totalt) i kanadensiska Halifax 1917.
Rökmoln efter en konventionell 3 kt explosion på Mont Blanc militära transportfartyg i Halifax
Svamp från en kärnvapenexplosion på ytan som förstördes av havsvinden Orkanen 27 kt ombord på Plim-fregatten
Huvudartikel : Kärnvapen
Den enorma omfattningen av förstörelse och bränder med små dimensioner och massa kärnvapen väckte omedelbart militärens uppmärksamhet. Endast en explosiv anordning visade sig kunna förstöra en storstadsstad med en befolkning, stora grupperingar av fientliga trupper, viktiga föremål i dess bakre del (kraftverk och fabriker, kommunikationscentra, militärbaser). Att leverera flera kärnvapenanfall kan irreparabelt störa fiendens ekonomi, undergräva viljan att göra motstånd och tvinga honom att acceptera alla villkor för kapitulation. Den oförutsägbara naturen hos den radioaktiva kontamineringen i en kärnvapenexplosion kan dock också orsaka irreparabel skada på angriparen, vilket dämpar önskan att använda kärnvapen i strid. Kärnvapenavskräckning visade sig vara allvarligare, när den motsatta sidan också har förmågan att leverera en kärnvapenattack mot angriparen; denna faktor fungerade som en garanti för mänsklighetens överlevnad under andra hälften av 1900-talet - rädslan för adekvat och oundvikligt vedergällning för användningen av kärnvapen har tjänat och är nu ett tillräckligt skäl för att inte använda den för militära ändamål.
Kärnvapen har avsevärt förändrat den kulturella uppfattningen om globalt krig och den politiska maktbalansen. Ett land som besitter kärnvapen och har bekräftat sin närvaro med en kärnvapenprovsprängning minskar avsevärt hotet om yttre aggression, vilket för många är en garanti för nationell säkerhet. Samtidigt har möjligheten att en oavsiktlig konflikt uppstår till följd av en olycka, missförstånd, misstag eller sabotage ännu inte studerats tillräckligt.
I mänsklighetens historia användes kärnvapen två gånger för stridsmilitära ändamål - den 6 och 9 augusti 1945 inledde USA två på varandra följande kärnvapenangrepp mot de japanska städerna Hiroshima och Nagasaki , och förstörde totalt över 200 000 människor och infrastrukturen i dessa städer. Därefter genomfördes militära övningar med produktion av kärnvapenexplosioner upprepade gånger i USA och Sovjetunionen. Som ett resultat utvecklades metoder och utrustning togs i bruk som gör det möjligt för trupperna att framgångsrikt utföra stridsuppdrag under villkoren för användning av kärnvapen. Men på grund av deras tillväxt, det ständigt ökande beroendet av strömförsörjning och styrelektronik, har föremålen för länders interna infrastruktur sedan dess bara blivit mer sårbara för kärnvapen. Dessutom är de psykologiska konsekvenserna av ett kärnvapenutbyte för civilbefolkningen och de väpnade styrkorna inte helt klarlagda. Det finns alltså åsikter i pressen att det absolut inte finns något behov av att förstöra stora städer med kraftfulla eller upprepade kärnvapenbombardemang - den förvirring och panik som uppstod som ett resultat av användningen av till och med en lågkraftig kärnladdning i en modern metropol är jämförbart med hur om de förstördes fysiskt .
En kärnvapenexplosion har flera nischer för fredliga tillämpningar:
Det är allmänt accepterat att totalt 27 kärnvapenexplosioner utfördes i USA och i Sovjetunionen under perioden 1965 till 1988 - 135 icke-militära kärnvapenexplosioner (varav 124 direkt under programmet för kärnvapenexplosioner för fredliga syften, resten var testa) i syfte att undersöka möjligheterna för en sådan tillämpning [1] . Andra kvantiteter finns i den specialiserade litteraturen [2] . I synnerhet finns det 33 fredliga kärnvapenexplosioner i USA och 169 fredliga kärnvapenexplosioner i Sovjetunionen (kanske finns det förvirring i publikationerna med termerna "antal explosioner" och "antal experiment" - några av experimenten åtföljdes inte genom kärnvapenexplosioner).
I det inledande skedet (på 1950-1960-talet) sattes stora förhoppningar till den industriella användningen av kärnvapenexplosioner, det fanns projekt där det var tänkt att använda hundratals sådana explosioner [3] : projekt för att förbinda Döda havet med Röda eller Medelhavet, en kanal genom Panamanäset, kanal genom den malaysiska halvön i Sydostasien, som översvämmer Kattara-depressionen (Egypten), projekt för att förbinda Lenafloden med Okhotskhavet och förvandla de norra floderna till Sovjetunionen. Genomförandet av sådana projekt krävde skapandet av så kallade "rena" kärnladdningar, vars explosion frigör ett minimum av radioaktivitet. Vissa framsteg har gjorts på detta område, även om fullständig "renhet" inte har uppnåtts. I praktiken skedde användningen av kärnvapenexplosioner i den nationella ekonomin endast i Sovjetunionen.
Resultaten av den sovjetiska serien av experiment har ännu inte utvärderats helt. Fullständiga officiella uppgifter om testresultaten har inte publicerats, information om radioaktiv förorening av området är ofullständig och ofta motsägelsefull. I fall av djupa explosioner, varefter allt det resulterande radioaktiva materialet förblir under jorden, finns det oro för möjligheten av efterföljande utsläpp av radionuklider till ytan med grundvatten och utvunna mineraler. Dessutom, inom radiologi, har effekten av radioaktivitet som överstiger den naturliga bakgrunden med dussintals gånger, vilket i vissa fall kvarstår på explosionsplatserna, varit extremt dåligt studerade. Frågan om den ekologiska faran och berättigandet av industriella kärnkraftsexplosioner förblir således öppen. Den ekonomiska effekten är också tveksam - även om industriella kärnkraftsexplosioner från början betraktades just som ett sätt att minska kostnaderna för storskaligt arbete, är det i verkligheten inte klart om de uppnådda besparingarna kompenserar för alla indirekta kostnader, inklusive kostnaderna för konstant övervakning av den radiologiska situationen och eliminering av konsekvenserna av eventuell spridning av radionuklider.
Nyligen har pressdriven rädsla för konsekvenserna av att en asteroid påverkar jorden (vilket i sig motsvarar en superkraftig kärnvapenexplosion utan radioaktiv kontaminering) lett till projekt som använder en kärnvapenexplosion för att eliminera eller avleda farliga asteroider.
En kärnvapenexplosion kan ha fredliga användningar för djupa rymduppdrag , för att hantera farliga asteroider och för att förändra klimatet på andra planeter . Kärnkraftsexplosioner med låg effekt användes för vetenskaplig forskning ( geofysik , seismisk utforskning ). Antaget under 1950- och 60-talens "kärnkraftseufori" visade sig den utbredda användningen av en kärnvapenexplosion för snabb konstruktion av kanaler och reservoarer och utvinning av mineraler vara föga lovande på grund av radioaktiv förorening av jorden, vattnet och luften.
I naturen finns det föremål på vilka processer kan karakteriseras som en kärnvapenexplosion. Först och främst inkluderar de nya , novaliknande och eruptiva variabler , som kraftigt ökar deras ljusstyrka med tiotusentals gånger under en mycket kort tidsperiod. I det karakteristiska fallet är en ny stjärna ett nära binärt system där huvudkomponenten är en stjärna med stark stjärnvind, och den andra är en dvärg med låg ljusstyrka. Materia (huvudsakligen väte) strömmar från den första stjärnan till den andra tills en kritisk massa av överförd materia bildas, där en termonukleär reaktion av vätefusion till helium antänds på stjärnans yta. I motsats till det lugna förloppet av denna reaktion i stjärnkärnan, får den på ytan en explosiv karaktär och ökar kraftigt stjärnans ljusstyrka, vilket kastar bort beståndet av ackumulerad materia som överförts från en mer massiv följeslagare. Efter en viss tid kan denna process upprepas igen. Kraften i sådana explosioner är som regel miljarder gånger större än kraften hos någon atombomb som skapas av människor.
Under en kärnvapenexplosion i rymden färdas reaktionsprodukterna (strålning och bombångor) avsevärda sträckor innan miljöförhållandena börjar påverka dem. Rena kosmiska explosioner långt bortom jordens atmosfär och magnetosfär har inte genomförts, och vi kan bara gissa hur de ska se ut. Teoretiskt sett bör detta vara en kort, inte alltför intensiv blixt, som lämnar ett moln av ånga, som expanderar utan någon retardation med en hastighet av flera tusen km / s och snabbt försvinner. Nästan all energi från en sådan explosion kommer att försvinna i form av röntgenstrålar osynliga för ögat . Men det är precis så här en kärnvapenexplosion ska se ut, och inte glöden från molekyler av uppvärmd omgivande luft eller förångat vatten med jord.
Ju närmare jorden en kosmisk explosion görs, desto mer märkbara blir konsekvenserna, eftersom fler och fler massor av förtärnad luft är involverade i rörelsen och glöden, och planetens magnetfält fångar upp laddade partiklar - explosionsprodukter och får dem att flytta in ett visst sätt.
En explosion på hög höjd i sina manifestationer intar en mellanposition mellan luft och rymd. Som vid en luftexplosion bildas en stötvåg, men så obetydlig att den inte kan fungera som en skadlig faktor, på en höjd av 60-80 km går inte mer än 5% av energin till den. Som i en kosmisk ljusblixt är den flyktig, men mycket ljusare och farligare, upp till 60-70 % av explosionsenergin går åt till ljusstrålning. En elektromagnetisk puls av parametrar som är farliga för radioteknik under en explosion på hög höjd kan spridas över hundratals kilometer [lit. 4] (s. 157), [lit. 1] (s. 23, 54) .
I en luftexplosion omger en exploderande laddning tät luft, dess partiklar absorberar och omvandlar explosionens energi. Faktum är att vi inte kan se en explosion av en laddning, utan en snabb expansion och glöd av en sfärisk volym luft. Utbredningsradien i luften för röntgenstrålning som kommer ut från laddningen är 0,2 m / t 1/3 (20 m för 1 Mt), varefter luften själv överför värmeenergi genom strålningsdiffusion . Den maximala radien för en värmebölja är 0,6 m/t 1/3 eller 60 m för 1 Mt [lit. 3] (s. 196) . Vidare blir chockvågen sfärens gräns.
En hög kärnkraftsexplosion i luften orsakar nästan inte radioaktiv förorening. Infektionskällan är de finfördelade explosionsprodukterna (bombångor) och isotoper av luftkomponenter, och alla förblir i molnet som lämnar explosionsplatsen.
I en marksprängning kommer blixten i kontakt med ytan och antar formen av en halvklot, som, likt en luftsprängd boll , lyser i två pulser.
En beröringsfri markexplosion skiljer sig markant från en låg luftexplosion. Vid en markexplosion i luft på en höjd av upp till 3,5 m/t 1/3 anländer stötvågen till marken samtidigt med eldklotet, den reflekterade vågen faller in i ett plasmahålrum med låg densitet inuti bollen och elden regionen fastnar på ytan som ett sug i flera sekunder och smälter marken. Med en låg luftexplosion på en höjd av 3,5 till 10 m/t 1/3 kan eldklotet växa till marken, men stötvågen hinner separera tidigare och ligger före. När man kommer till ytan reflekteras vågen och kastar upp den växande bollen, den varma luften kommer inte i kontakt med marken.
Låg luftsprängning Upshot-Knothole Grable 15 kt vid 159 m ( 6,4 m/t 1/3 )
Början av explosionerna är densamma | Stötvågens avgång från bollen | Vågen kom upp till ytan | Bollen studsar från marken... | och går till kupolen |
Markexplosion i luften Upshot-Knothole Harry 32 kt på ett torn 91 m högt ( 2,9 m/t 1/3 )
Första impulsen och " tricks | Bollen berör marken | Shock Wave Branch | Bollen fastnar på ytan... | och förvandlas till en halvklot |
En markkontaktexplosion på en höjd under 0,3 m 1/3 (under 30 m för 1 Mt) skiljer sig från en icke-kontaktexplosion genom att explosionens termiska våg når ytan med nästan ljushastighet och förångar jorden. Markavdunstning börjar expandera explosivt och bilda en markchockvåg i den underjordiska tjockleken innan en luftchockvåg uppträder.
En explosion med stor och extra hög effekt (över 100 kt) på djup upp till 15–30 m (upp till 0,3 m/t 1/3 ) anses också vara markkontakt, och inte under jord, eftersom plasma snabbt kommer till ytan och en eldig halvklot och en explosion bildas beter sig som en typisk jordlevande [lit. 2] (s. 275) . En luftchockvåg med reducerad effekt skapas av trycket och expansionen av jordångor.
Följande kommer att referera till en kontaktexplosion direkt på ytan och dess jämförelse med en hög luftexplosion. Utgången av en värmebölja, bildandet av en luftchockvåg och den första ljuspulsen i båda typerna av explosioner sker nästan på samma sätt, och efter temperaturminimum utvecklas halvklotet av en markexplosion på ett annat sätt. Faktum är att volymen av uppvärmd luft under dessa typer av explosioner är ungefär densamma och den tenderar att expandera, men under en markexplosion förhindrar jorden expansion nedåt. Den maximala diametern på halvklotet är 1,26 gånger bollens diameter vid en luftexplosion [lit. 3] (s. 26) . Radien för kontaktexplosionshemisfären i ögonblicket för stötvågseparation:
R neg. = 44,3 q 0,4 , m (q i kt) [lit. 2] (s. 81)Strålande ljusstrålning och inträngande strålning sprids över kortare avstånd än vid en explosion i luft (trots det ljusare områdets större diameter), och den destruktiva stötvågen täcker nästan halva arean [lit. 2] (s. 615-616, 620) ) . Produkterna från explosionen och strålningen med hög densitet och intensitet som kommer i kontakt med ytan inleder kärnreaktioner med jordens ämnen (neutronaktivering av jorden), skapar en stor massa radioaktiva isotoper . Ett brinnande moln som har legat på marken fångar upp jordpartiklar från ytan, på vilka efter kylning avdunstas radioaktiva ämnen avsätts (fastnar), och de börjar snabbt falla till ytan och förorenar explosionens närhet under lång tid. tid.
Vid en kontaktexplosion, förutom en termisk våg i luften, uppstår en termisk våg i marken som skapar en markchockvåg, bara denna uppvärmda yta är många gånger mindre och bara några procent av explosionsenergin går in i den , medan vid en konventionell explosion går ungefär hälften av energin till jorden. En markvåg gräver en stor grop - en tratt (som påminner om en meteoritkrater), sprider radioaktiv jord runt och genererar kraftfulla seismiska och explosiva vågor i jordmassan, inte långt från epicentret många storleksordningar starkare än under vanliga jordbävningar .
Inverkan av seismiska vibrationer gör skyddsrum med hög säkerhet ineffektiva, eftersom människor i dem kan dö eller skadas även om skyddsrummet behåller sina skyddande egenskaper från andra skadliga faktorer [lit. 5] (s. 230) , och det finns ingen chans att överleva nära tratten av en superkraftig explosion någon av de mest hållbara strukturerna, även de som byggts på ett djup av flera hundra meter - en kilometer i fastlandets berg ( Yamantau , NORAD kommandopost ). Så till exempel, B53 -atombomben (samma laddning - W-53-stridsspetsen från Titan-2- missilen , togs ur drift) med en kapacitet på 9 megaton, enligt amerikanska experter, var kapabel att förstöra den mest hållbara sovjeten underjordiska bunkrar i en ytexplosion. Endast grävande stridsspetsar har större destruktiv kraft mot skyddade mål, där en mycket större andel av energin går till bildandet av seismiska vågor: en 300-kilos B61 -flygbomb , när den exploderade efter kollisionspenetration till ett djup av flera meter, kan vara likvärdig i seismisk effekt till en 9-megaton explosion vid ytan (teoretiskt) [lit. 6] .
En markexplosion är utformad för att förstöra hållbara och skyddade militära anläggningar - stridsvagnar, siloskjuts, flygfält, fartyg, befästa baser, lagringsanläggningar, kommandoposter och särskilt viktiga skyddsrum, såväl som för radioaktiv kontaminering av territoriet djupt i bakkanten [tänd 7] (sid. 7) . I en sådan explosion kan civila drabbas indirekt - av alla förstörelsefaktorer för en kärnvapenexplosion - om bosättningen ligger nära skyddade militärbaser, eller av radioaktiv kontaminering - på avstånd upp till flera tusen kilometer.
Låt oss överväga sekvensen av effekterna av en markexplosion på en silo-utskjutare utformad för en stötvåg med ett tryck på ~6-7 MPa och faller under dessa svåraste förhållanden för det. En explosion inträffade, strålning når nästan omedelbart (mest neutron, totalt ca 10 5 -10 6 Gy eller 10 7 -10 8 roentgens ) och en elektromagnetisk puls som kan orsaka korta elektriska urladdningar här och inaktivera oskärmad elektrisk utrustning inne i gruvan. Efter ~0,05–0,1 s träffar en luftchockvåg det skyddande höljet och rullar omedelbart över skaftet på den eldiga halvklotet. Stötvågen genererar en seismisk chock i marken, nästan samtidigt med luftvågen, som täcker hela gruvan och förskjuter den ner tillsammans med stenarna, som gradvis försvagas med djupet; och efter det, på en bråkdel av en sekund, kommer seismiska vibrationer, bildade av själva explosionen under trattbildning, samt reflekterade vågor från ett lager av steniga kontinentala bergarter och lager med inhomogen täthet. Gruvan skakar i cirka 3 sekunder och kastar den ner, upp, åt sidorna flera gånger, de maximala svängningsamplituderna kan nå en halv meter eller mer, med accelerationer upp till flera hundra g ; det stötdämpande systemet räddar raketen från förstörelse. Samtidigt verkar en temperatur på 5-6 tusen grader ovanifrån på gruvans tak i 3-10 sekunder (tiden beror på explosionens kraft) och upp till 30 tusen grader under den första halvsekunden , och faller sedan ganska snabbt med uppkomsten av ett brinnande moln och ruset av kall utomhusluft mot epicentrum. Från temperatureffekter, huvudet och skyddskåpan knarrar och spricker, deras yta smälts och förs delvis bort av plasmaflödet. 2–3 sekunder efter explosionen börjar det eldiga molnet stiga, plasmatrycket i gruvan minskar till 80 % av atmosfärstrycket och en lyftkraft på upp till 2 ton per m² försöker slita av locket i flera sekunder. Till råga på det faller jord och stenar uppifrån, kastas ut ur tratten och fortsätter att falla i ungefär en minut. Radioaktiv och uppvärmd till klibbig jord bildar en tunn, men fast bulk (på vissa ställen med bildning av sjöar från smält slagg), och stora stenar kan skada locket. Särskilt stora fragment, som meteoriter, kan gräva ut små kratrar när de faller [lit. 8] (s. 27) , men de är relativt få och sannolikheten att falla i gruvan är liten.
Inte en enda markkonstruktion kommer att överleva sådana nedslag, och till och med en sådan solid struktur som en kraftfull armerad betongkasemat (till exempel en bunker och ett fort under första och andra världskriget) kommer att helt eller delvis kollapsa och kan kastas ut ur sin plats genom höghastighetslufttryck. Om markbunkern är tillräckligt stark och motstår förstörelse kommer människor i den fortfarande att få skador från svängningar och vibrationer, hörselskador, kontusion och dödliga strålningsskador, och het plasma kommer att tränga in genom kryphål och öppna passager. Vågtrycket vid ingången till kryphålet eller luftkanalen (läckagetrycket) under 0,1–0,2 s kan vara cirka 15 atmosfärer [lit. 5] (s. 34, 35) .
Under en undervattensexplosion lämnar den termiska vågen laddningen inte längre än några meter (upp till 0,032 m/t 1/3 eller 3,2 m för 1 Mt) [lit. 3] (s. 747) . På detta avstånd bildas en undervattenschockvåg. Till en början är även stötvågens framsida gränsen för bubblan, men efter några meters expansion slutar den att avdunsta vatten och bryter sig loss från bubblan.
Ljusstrålning under en undervattensexplosion har ingen betydelse och kanske inte ens märks - vatten absorberar ljus och värme väl.
En undervattenschockvåg är en mycket effektiv skadefaktor för militära vattenskotrar (fartyg och speciellt ubåtar).
Gas -ångbubblan som finns kvar under vattnet fortsätter att expandera, beroende på djupet kan dess öde vara annorlunda: om djupet på explosionen är stort (hundratals meter) och kraften är relativt liten (tiotals kiloton), då bubblan har inte tid att expandera till ytan och börjar kollapsa, vilket upprepas med dämpning flera gånger; den första stötvågen [lit. 9] (s. 155) är av primär betydelse .
Fenomen när en bubbla dyker upp till ytan beror på i vilket skede den inträffar. Om en lågeffektsexplosion var mycket djup, sönderdelas den ringformade virveln slutligen, ansamlingen av bubblor flyter under lång tid, förlorar energi på vägen och bara ett berg av skum dyker upp på ytan. Men med en tillräckligt kraftig explosion (flera kiloton eller mer) och inte för stort djup (upp till hundratals meter), kastas ett mycket spektakulärt fenomen upp i luften över kupolen - en explosiv plym , en fontän eller en vattenpelare (det senare namnet är inte alltid tillämpligt).
Sultanen består av flera på varandra följande utstötningar av vatten, som blåses ut av en bubbla som dyker upp till ytan, där de första centrala utstötningarna är snabbast, och efterföljande marginella utstötningar allt långsammare på grund av tryckfallet i bubblan. I epicentret kan sultanen vara en skadlig faktor och tillfoga skeppet förstörelse, jämförbar med en undervattenschockvåg [lit. 10] (s. 210) ; vid en grund kärnvapenexplosion bryts vattenflöden och transporterar fartyget i små bitar.
Vattenpelarens omvända fall är mer som en riklig dusch eller ett slags litet skyfall än ett monolitiskt vattenfall. I själva basen av plymen av fallande spray, ansamlas en ring av droppar och dimma, en så kallad basvåg .
Expansionen av en undervattensexplosionsbubbla orsakar gravitationsvågor på vattnet , liknande en tsunami . För ett fartyg är de farliga bara i omedelbar närhet av epicentret, där det även utan dem finns tillräckligt med faktorer för att översvämma fartyget och döda besättningen. Men dessa vågor kan hota människor vid kusten på sådana avstånd där stötvågen bara skulle få glaset att skramla (se huvudartikeln ).
Verkan av en underjordisk explosion i vissa aspekter liknar en luftexplosion, bara effekternas radier är 1-2 storleksordningar kortare. Här är några siffror:
Värmeböljans radie i granit är 0,015 m/t 1/3 , i vanlig jord upp till 0,02 m/t 1/3 eller 1,5–2 m för 1 Mt
Jordens avdunstningsradie genom stötvåg är cirka 0,2 m/t 1/3 eller 20 m för 1 Mt
Den maximala radien för jordsmältning av en stötvåg är 0,3–0,5 m/t 1/3 eller 30–50 m för 1 Mt [lit. 3] (s. 196) . Samma radie är gränsen för markchockvågen.
Radien för det tomma pannutrymmet efter explosionen:
Rcat. ≈ 14,3 q 0,3 , m (q i kt) [lit. 2] (s. 291)Radien för det underjordiska "eldklotet":
Rogn. ≈ 17 q 1/3 , m (q i kt) [lit. 11] (s. 101)Vid en underjordisk explosion försvinner inte värmevågen och nästan hela markchockvågen upp i luften utan stannar helt i marken. Marken runt laddningen, uppvärmd och förångad av dessa vågor, fungerar som ett arbetsämne, som, liksom produkterna från en konventionell kemisk explosion, slår och trycker på de omgivande stenarna med sitt tryck. Det vill säga, vi kan säga att det inte är några kilo plutonium som exploderar under jorden, utan så att säga flera hundra ton konventionellt sprängämne, bara detta ämne är den förångade jordmassan. En markexplosion förångar också berget, men förångningsenergin spenderas extremt ineffektivt, mestadels strålar och skingras ut i atmosfären.
En underjordisk explosion skiljer sig från en luft- och undervattensexplosion genom ett mycket litet verkningsområde av stötvågen, som helt och hållet ligger i pannans hålrum med ett kamouflage eller en tratt med en ytlig utstötningsexplosion. Vidare förvandlas stötvågen till en kompressionsvåg eller en seismisk sprängvåg, som fungerar som den främsta skadliga faktorn i en sådan explosion. En seismisk sprängvåg har, till skillnad från en stötvåg, en mjuk front med en gradvis ökning av trycket, dess graf ser ut som en jämn kulle. Efter några kilometer urartar den seismiska sprängvågen till seismiska vibrationer som en jordbävning .
Området för militär tillämpning av en nedgrävd explosion är förstörelsen av särskilt starka underjordiska strukturer [lit. 7] (s. 8) , som inte kan påverkas av en luftchockvåg. Effektiviteten av effekterna av en underjordisk explosion på sådana föremål, och därmed energin som överförs till marken, växer med laddningens djup: först snabbt - 13 gånger med en fördjupning med radien av den termiska vågen i marken ( endast 1,5-2 m för 1 Mt). Och sedan långsammare och närmar sig maximum (under 100%) på djupet av kamouflageexplosionen (7-10 m/t 1/3 eller 700 m 1 Mt) [lit. 3] (s. 205, 239) . En underjordisk explosion med låg effekt får effektiviteten av en högeffekts markexplosion.
Å andra sidan, i alluviala jordar, försvagas trycket från seismiska sprängvågor snabbare än i stenar (med ~1,5 gånger) (s. 9)[lit. 12] En markexplosion kan vara mer destruktiv för ett brett nätverk av inte alltför nedgrävda underjordiska strukturer i icke-steniga stenar än en underjordisk en av samma kraft.
Ett vapen av penetrerande typ kan inte gå djupare än 30 m ner i marken, eftersom ytterligare penetration kräver sådana anslagshastigheter vid vilka alla starkaste laddningar förstörs (över 1 km/s). Vid stenig jord eller armerad betong är penetrationen inom 10–20 m (12 m för betong och tre meter lång ammunition) [lit. 6] [lit. 13] . På sådana djup närmar sig en explosion på 1 kt i termer av militär effektivitet en kamouflage [lit. 1] (s. 23) , men till skillnad från den senare, 80-90 % av radioaktiviteten [lit. 2] (s. 291 ) ) kommer att falla på ytan .
En underjordisk explosion för utstötning liknar på många sätt en grund undervattensexplosion: en kupol dyker upp, en luftchockvåg och ett explosionsmoln bildas när gaser bryter igenom och en jordsultan kastas ut. När jorden faller, särskilt torr, uppstår en radioaktiv basvåg från suspenderade dammpartiklar [lit. 2] (s. 100) .
Underjordisk explosion Sedan 104 kt på ett djup av 194 m (4,1 m/t 1/3 ). Med varje bildruta är explosionen flera gånger längre.
Jorden bågar som en kulle, elden bryter ut och slocknar genast
Marksultan
marknedgång
Grundvågen sprider sig
Exemplen bygger på många källor och ibland kanske de inte sammanfaller och motsäger varandra.
Explosionstiden är perioden från början av kärnreaktioner till början av expansionen av laddningens substans [lit. 2] (s. 21) . Med början av expansionen stoppar kedjereaktionerna snabbt och den huvudsakliga energiproduktionen slutar, bidraget från kvarvarande reaktioner är obetydligt.
Den kortaste explosionstiden kommer att vara för en enstegs kärnladdning med kontrollerad fissionsförstärkning (0,03-0,1 mikrosekunder), och den längsta - tiotals och hundratals gånger längre - för flerstegs termonukleära laddningar med hög effekt (flera mikrosekunder) [tänd 3] (S. 17, 18) .
Tänk till exempel en laddningsexplosion i Teller-Ulam-designen med polystyrenskumfyllning:
Första steget (primer, trigger ):
Sprängämne för kompression
"Pusher" och neutronreflektor från uran-238
Vakuum med en laddning suspenderad i det
Gasformigt tritium, arbetssubstans i en neutronkälla för att förbättra klyvningen
Ihålig kula från plutonium-239 eller uran-235
Andra steget :
Frigolitfyllning av laddningskammaren
"Pusher" i det andra steget: kropp gjord av uranium-238 Litiumdeuterid
- tritiumochdeuterium termonukleärt bränsle, i processen förvandlas till Det tredje steget är uran-238: materialet i "skjutaren" och laddningens yttre skal; i en renare version av det tredje steget kan det inte finnas någon och då ersätts uran-238 med bly.
Termonukleär explosion med en effekt på 0,5-1 Mt i TNT-ekvivalent | ||||||
Förhållanden i bomben: temperaturtryck | Tid | Bearbeta | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
Minsvepare tänder säkringen 288 K |
−⋅10 −4 s Bombkroppsfärg _ _ |
Initiering av en explosion av en kärnsprängkapsel (trigger) med en effekt av flera kiloton: systemet ger signaler till de elektriska sprängkapslarna av flera speciellt arrangerade kemiska sprängladdningar , avvikelsen mellan signalerna överstiger inte 10 −7 sek [lit. 14 ] (sid. 39) . | ||||
288 - 5000 K 0,1 - 20000 MPa |
−⋅10 −4 — −⋅10 −6 s | Riktade explosioner av dessa laddningar skapar en sfärisk detonationsvåg som konvergerar inåt med en hastighet av 1,95 km/s [lit. 14] (s. 35), [lit. 15] (s. 507) , som komprimerar pushern med sitt tryck . Sprängämnets gaser, om de hade tid att expandera, skulle kunna spränga bomben och sprida kärnbränsle nästan ofarligt [lit. 16] (s. 47) (vilket är vad som händer vid haveri eller "tomgångsskott"), men normalt är de efterföljande händelserna så snabba att dessa gaser inte hinner passera ens några millimeter. På toppen är den sfäriska designen som används i Trinity- , Tolstyak- och RDS-1- laddningarna , och på botten är en mer avancerad och kompakt "svan"-design med en ovalformad yttre sprängladdning . En sådan laddning sätts i brand från två sidor och ger inuti en jämn sfärisk konvergerande stötvåg, som detonerar en sfärisk intern sprängladdning från alla håll. Den sista laddningen detonerar i sig själv och klämmer skjutaren. | ||||
~20 000— 500 000 MPa |
−n⋅10 -6 s | Påskjutaren träffar en ihålig boll av klyvbart material (till exempel Pu-239 plutonium) och håller den sedan i reaktionszonen, vilket förhindrar att den går sönder i förtid. På några mikrosekunder kollapsar plutoniumkulan och får ett tryck på 5 miljoner atmosfärer, dess kärnor närmar sig varandra under komprimering och kommer till ett superkritiskt tillstånd [lit. 14] (s. 30) [lit. 15] (s. 508 ) ) . | ||||
~500 000 MPa | ~−1⋅10 -6 s | En hjälpkälla för neutroner sätts i funktion (en neutronsäkring, en extern initiator, som inte visas i figurerna) - ett jonrör eller en liten accelerator , till vilken, i ögonblicket för den största kompressionen av plutonium, en elektrisk puls med en spänning på flera hundra kilovolt tillförs från en ombordkälla, och på grund av acceleration och kollisionen av en liten mängd deuterium och tritium "klipper" ut neutroner och skickar dem till reaktionszonen [lit. 17] (s. 42) . | ||||
~500 000 MPa | 0 s | I samma ögonblick som bombarderingen av plutoniumkärnor av neutroner från en hjälpkälla börjar, exciteras kärnorna och sedan klyvs. | ||||
~500 000 MPa | ~⋅10 −14 s | Ögonblicket för den första kärnklyvningen i avtryckaren. [lit. 18] (s. 7) . De klyvbara kärnorna av plutonium avger själva neutroner som faller in i andra kärnor, och så vidare utvecklas en kärnkedjereaktion och energi frigörs. | ||||
500 000— ⋅10 8 MPa |
~⋅10 −8 s | Oberoende bildning av den andra generationen neutroner, de sprider sig över massan av plutonium, kolliderar med nya kärnor, några flyger ut, berylliumytan på pushern reflekterar dem tillbaka [lit. 2] (s. 20, 23) . Nukleär detonation fortsätter med en hastighet av 1-10 % av ljusets hastighet och bestäms av neutronernas hastighet [lit. 19] (s.615) . I plutoniummassan ökar temperaturen och trycket snabbt, och tenderar att expandera och spridas isär (gör reaktionen ofullständig), men det komprimerande trycket från detonationsvågen uppväger under en tid och plutoniumet hinner reagera med flera tiotals % . | ||||
St. 100 miljoner K ~⋅10 8 MPa [lit 20] |
~10 −7 s | Slutet på kärnreaktioner i avtryckaren, strålningspulsen som registreras av instrumenten varar (0,3-1)⋅10 -7 s [lit. 3] (s. 449) . Under reaktionerna föds flera generationer neutroner (på varandra följande klyvningsreaktioner med en geometrisk ökning av antalet producerade neutroner), huvuddelen av energin (99,9%) vid valfri kraft av urankärnladdningen frigörs under de senaste 0,07 mikrosekunder på de senaste sju generationerna av neutroner (0,04 µs i fallet med plutonium) [#1] . I detta fall går plutonium in i ~40 olika typer av reaktioner (totalt 1,45⋅10 24 sönderfallsreaktioner eller 560 g materia av en total massa på 10 kiloton) och sönderfaller till cirka 280 radioaktiva isotoper av 36 kemiska element . [lit. 2] (s. 19-21, 25), [lit. 21] (s. 3) [lit. 3] (s. 449) | ||||
St. 100 miljoner K ~⋅10 8 MPa [lit 20] |
⋅10 −7 — 1,5⋅10 -6 s |
Strålningsimplosion . 70 % av energin hos en kärnsprängkapsel frigörs i form av röntgenstrålar [lit. 2] (s. 31) , de divergerar inuti laddningen och förångar polystyrenskumfyllningen i laddningskammaren (nr 3 i första figuren); i en annan (ablativ) version reflekteras strålarna från det yttre höljet, fokuserade på ytan av pusherskalet på den termonukleära delen (nr 3 i den andra figuren), värms upp och förångas. Avdunstning vid en temperatur på tiotals miljoner grader expanderar med hastigheter på flera hundra km/s, utvecklar ett tryck på ~10 9 MPa, komprimerar påskjutaren och komprimerar den termonukleära laddningen (nr 4 i fig.). Det yttre höljet tål naturligtvis inte detta och avdunstar också, men något långsammare på grund av den ablativa beläggningen och värmeisolerande egenskaperna hos uran-238, och en mikrosekundsskillnad räcker för att allt ska hända. "Ljuset" i mitten av laddningen träder i kraft, vilket är ett ihåligt plutoniumrör, med sin öppna ände som tittar på avtryckaren för fri passage av neutroner. Neutronerna från triggerexplosionen tänder ett "ljus" (i huvudsak den andra kärnexplosionen, fig. nr 4). Samtidigt övermannade avtryckarens reaktionsprodukter trycket från de explosiva gaserna och började expandera i laddningskammaren. När de termonukleära reaktionerna börjar brinner den termiska vågen från avtryckarens kärnexplosion genom en del av den reflekterande kroppen (nr 5 i figuren), men den har spenderat energi inuti bomben och hinner inte gå långt. | ||||
Intervallet mellan explosionerna i det första och andra steget, under vilka strålningskompression äger rum, kan vara upp till flera mikrosekunder, till exempel vid en effekt av 0,5 Mt, det registrerade intervallet mellan topparna av gammastrålningsskurar från explosionen av avtryckaren och explosionen av det andra steget är 1,5 μs, amplituden för den andra skuren är 15 gånger större än den 1:a [lit. 3] (sid. 17, 18, 112) . Strålningsimplosion är mycket effektivare än konventionell explosiv implosion, trycket som komprimerar huvudladdningen är flera storleksordningar större och kärnorna av ämnen närmar sig varandra närmare, och därför sker efterföljande mer komplexa reaktioner av det andra och tredje steget ännu snabbare än en relativt enkel triggerexplosion. Det andra och tredje steget liknar en förenklad "puff" av typen RDS-6s , där det, istället för ett dussin sfäriska lager, bara finns två lager som omger kärnsäkringen ("ljus"): ett lager av litiumdeuterid och en yttre cylinder av uran-238. | ||||||
upp till 1 miljard K | ~1,5—1,6 μs | Början och förloppet av termonukleära reaktioner (andra steget, nr 5): plutonium-"ljuset" exploderar och avger ett stort antal snabba neutroner, bombarderar en ännu mer pressad cylinder av litiumdeuterid (bombens huvudsakliga fyllning). Ljusneutroner förvandlar litium till tritium och helium (Li + N = T + He + 4,8 MeV). Det resulterande tritiumet och det fria deuteriumet reagerar med varandra under högt tryck och förvandlas till helium och neutroner (D + T = He + n + 17,6 MeV - huvudreaktionen) [lit. 18] (s. 16, 17) : termonukleär zon "förbränning" passerar genom en stötvåg i laddningens substans med en hastighet av cirka 5000 km/s (10 6 -10 7 m/s) [lit. 22] (s. 320, 606) . Parallellt går det tredje steget in i reaktionen - ett skal av uran-238, som tidigare fungerade som en pusher, värmeisolator och reflektor av lågenergineutroner från kärnkraftsförfall. Uran-238 , under bombardemang av mer energiska neutroner av termonukleära reaktioner, sönderfaller och lägger till från 50 % till 200 % till den totala "energipannan". Under reaktionernas förlopp frigörs cirka 6⋅10 25 gamma-partiklar och 2⋅10 26 neutroner ((1-3)⋅10 23 kärnneutroner och (1,5-2)⋅10 23 termonukleära neutroner per 1 kiloton) [ lit. 3] (S. 18, 49) , varav cirka 90 % absorberas av bombens substans, resterande 10 % med energier upp till 14,2 MeV flyger ut i form av neutronstrålning . Fram till slutet av reaktionen är hela strukturen av bomben uppvärmd och fullständigt joniserad. | ||||
Förhållanden i bomben: temperaturtryck | Tid | Bearbeta | ||||
Anteckningar
|
Effekten av en kärnvapenexplosion i rymd med en effekt på 1 Mt i TNT-ekvivalent | ||||||
Distans | Effekt | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Antimissilen når den angivna höjden och koordinerar, en explosion inträffar. Eftersom det finns få luftpartiklar runt laddningen flyr explosionsneutronerna, röntgenstrålarna och gammastrålningen ut i rymden utan fördröjning och absorption, och en stötvåg bildas inte. | ||||||
upp till 2 km [#1] | Röntgenstrålar förångar kroppen av den attackerade stridsspetsen och den förstörs [lit. 23] (s. 177) . | |||||
upp till 2 km [#1] | Flödet av neutroner orsakar en kärnreaktion och smältning av plutonium i den attackerade stridsspetsen [lit. 23] (s. 178) . | |||||
6,4 km | Gammastrålar inaktiverar halvledarsystemen i satelliten [lit. 23] (s. 178) . | |||||
29 km | Neutronstrålning inaktiverar halvledarsystemen i satelliten [lit. 23] (s. 178) . | |||||
upp till 160 km | Tillfälligt avbrott i elektroniska satellitsystem [lit. 23] (s.179) | |||||
flera hundratals kilometer | Astronauternas död av penetrerande strålning [lit. 23] (s. 188) . | |||||
1000 km | Den maximala expansionsradien för plasmaexplosionsprodukter är 1 Mt. Radiokommunikationsavbrottsradie på korta vågor i 5 timmar eller mer [lit. 23] (s. 175, 187) | |||||
1600 km | Registreringsområde för en elektromagnetisk puls [lit. 2] (s. 673) | |||||
alla jordens banor | En explosion i det nära rymden kommer att orsaka ett artificiellt strålningsbälte av snabba elektroner runt jorden, bakgrunden som skapas av den i rymdskepp i storleksordningen 1 Gy/timme [lit. 23] (s. 188) kommer att tvinga alla astronauter att omedelbart och för en lång tid lämna omloppsbana. | |||||
320 000 km | Siktområde för en kosmisk explosion 1 Mt under dagen [lit. 2] (s. 668, 673) | |||||
3,2 miljoner km | Siktområde för en oskärmad [#2] kosmisk explosion 1 Mt på natten [lit. 2] (s. 668, 673) | |||||
9,6 miljoner km | Detektionsområdet är inte en skärm. [#2] explosion på 1 Mt på fluorescens och vågfasanomali [lit. 2] (s. 673) | |||||
1,6 miljarder km | Detektionsområdet är inte en skärm. [# 2] explosion på 1 Mt genom termisk röntgenstrålning av satellitapparater [lit. 2] (s. 674) | |||||
Distans | Effekt | |||||
Anteckningar
|
Till skillnad från en luftexplosion kommer en markexplosion inte alltid att utvecklas i tysthet för en utomstående avlägsen observatör förrän stötvågen kommer. Om laddningen detonerades på låg höjd (flera tiotals meter över ytan, när en explosion på flera hundra kiloton - en megaton kan gräva en märkbar tratt och orsaka seismiska vågor), så på avstånd på flera tiotals kilometer före stötvågen anländer, en långvarig skakning av jorden och ett underjordiskt mullrande kan kännas [lit. 24] (S. 44, 45) . Denna effekt är ännu mer märkbar vid markkontakt och underjordiska explosioner.
Denna tabell innehåller inga detaljer om utvecklingen av en luftchockvåg, här ägnas mer uppmärksamhet åt de fenomen som uppstår i marken. Det finns inte heller några exempel på effekterna av en explosion på civila föremål, eftersom allt detta anses i exempel på en luftexplosion som är mer lämpat för deras förstörelse . Däremot finns exempel på påverkan på militära anläggningar, skyddskonstruktioner och icke-militära konstruktioner av särskild styrka, såsom vattenkraftsdammar .
Förutom teori, effekter och eventuell förstörelse berörs här frågorna om skydd mot en kärnvapenexplosion. Enligt källan [lit. 5] (sid. 34, 35) lades trycket från läckagevågen till den välformade ingången till en djup underjordisk struktur med ett intressant fenomen: ju högre stötvågstrycket på ytan , desto större är skillnaden mellan den och läckagetrycket. Fenomenet förklaras av det faktum att en kraftigare stötvåg har en högre hastighet och snabbare hoppar över ingången, utan att hinna flöda in i den med full styrka. I vissa fall tillåter detta att du inte installerar skyddsanordningar vid inloppet - trycket kommer att sjunka av sig själv. Säkerhetsdörrar kommer att behövas inuti, men mindre hållbara.
Verkan av en kärnvapenexplosion på marken med en effekt på 1 Mt i TNT-ekvivalent | ||||
Tid [# 1] Distans [ # 2] |
Tryck [#3] Inflödestryck [#4] |
Offset [#5] Radioakt. infektion [#6] |
Skydd [#7] |
Anteckningar |
---|---|---|---|---|
−10 −4 s 0 m |
Bomben (stridsspetsen) berör marken, en kontaktspränganordning (“peck”) [lit. 16] (s. 147) utlöses . Under tiden från beröring till en termonukleär explosion lyckas den gå djupt ner i marken med flera decimeter. | |||
0 s 0 m |
Början av termonukleära reaktioner. | |||
< 10 −7 s 0 m |
~10 8 MPa [tänd 20] | 200-300 m | Slutet på reaktionen, början på expansionen av bombämnet. Trattens djup på denna plats kommer att vara ~40–50 m, jorden är irreversibelt deformerad till ett djup av ~100–200 m, beroende på berget (3–4 djup av tratten) [lit. 8] ( s. 28, 227) . Minutskjutare under epicentrum av explosionen på 0,2-1 Mt är möjlig i marken på ett djup av 300 till 900 m [lit. 25] (s. 70) . En skyddskonstruktion är möjlig i homogen granit på ett djup av 100-200 m i form av en underjordisk struktur med värdeminskning [# 8] [lit. 26] (s. 29), [lit. 12] och 300-400 m i en vanlig gruva som arbetar med och utan avskrivningar; i berg men under ett lager av ~200 m mjuk jord på ett djup av 300 m eller mer [lit. 8] . Radioaktiv förorening på en höjd av 1 m i tratten och dess omgivningar under de första 1-2 timmarna efter explosionen kommer att vara cirka 0,01-0,25 Gy/s (1-25 röntgen/s), och sedan minska enligt lagen om radioaktivt sönderfall : till exempel i epicentrumexplosionen 400 kt efter 2 timmar 0,1 Gy/s, efter ett dygn 0,01, 2 dagar. ~0,002, 5 dagar 0,0002 Gy/s [lit. 3] (s. 516, 517), [lit. 17] (s. 340), [lit. 27] (s. 59-60) . | |
10 −7 s 12 m |
200-300 m | Explosionens energi i den nedre delen omvandlas till en isotermisk halvklot av förångad jord med en radie på 1,5-2 m [lit. 28] . I det inledande skedet överförs ~7% av hela explosionsenergin till marken, men senare minskar denna andel till 2,5% på grund av återutsläppet av det mesta av energin till luften och frigörandet av uppvärmd jord från epicentralen region [lit. 8] (s. 23, 198) . Jorden som värms upp till 10 miljoner grader börjar explosiv avdunstning och expansion. | ||
1,7⋅10 -7 s 25 m |
200-300 m | Det andra steget av påverkan på marken: bombångor träffade dess yta med hastigheter av storleksordningen 100-1000 km / s, temperaturen i kontaktzonen i St. 10 miljoner °C [lit. 8] (s. 23) . Och en isotermisk halvklot av lysande luft växer på ytan. | ||
10 −6 s 34 m |
13 000 MPa | Halvklot: radie 34 m, temperatur 2 miljoner K, lufthastighet ~1 km/s; bomb ångmoln på ytan: radie 2 m, temperatur 4 miljoner K, tryck 10 7 MPa, hastighet 1000 km/s [lit. 26] (s. 120) , tjocklek av jord uppvärmd av strålning ~ 0,5-1,5 m, termisk våg i marken förvandlas till en stötvåg [lit. 8] (s. 196) . | ||
10 −6 —10 −3 s | Stötfenomen i marken beskrivs av hydrodynamikens lagar: en markchockvåg med ett tryck på 50 000–10 7 MPa bildas av förångade och expanderande massor av jorden, som dessutom sprids av bombångor och rör sig med hastigheter högre än hastigheten av ljud i jorden. Stenen under ett överljudsnedslag beter sig som en idealisk vätska och bergets styrka påverkar inte vågen [lit. 8] . | |||
2⋅10 -5 s | Markchockvågen förångas och smälter jorden inom en radie av 20-30 m [lit. 8] (s. 224), [lit. 28] , frigörandet av avdunstning minskar temperaturen i mitten av den eldiga halvklotet med 10 gånger eller mer jämfört med utkanterna [lit. 3] ( S. 200), . Totalt avdunstar ~20 tusen ton jord (en kub 20–25 m hög) [lit. 8] . | |||
0,0001s ~50 m |
3000 MPa | 200-300 m | Stötvågen går ner i djupet, utvecklar en tratt och skjuter ut i luften (som från ett raketmotormunstycke ) en konformad höghastighetsström av förångad, smält och markjord jord. Seismiska explosiva vågor dyker upp i marken och rör sig bort från den framtida tratten. Bildande av en luftchockvåg [lit. 28] [lit. 8] (s. 198) . Energivärdet i området nära ytan är cirka 1 %, och i hela det nedre halvutrymmet, ~2,5 %; de återstående 97,5 % av explosionens totala energi finns i den eldiga halvklotet [lit. 8] (s. 200) . Från denna radie förs torr jord [# 9] bort med en hastighet av 430 m/s [lit. 3] (s. 238) . | |
0,0005 s 75 m |
2500 MPa 250 MPa |
[lit. 5] (s. 34) Eldig halvklot: temperatur ~500 000 K, nedre halvklot: radie ~10 m, tryck upp till 40 000 MPa, temperatur upp till 3000 K (enligt data för 500 kt [# 10] [lit ) 3] (sid. 203) . | ||
0,001-0,002 s | 1000 MPa 120 MPa |
Det sena stadiet av det inkompressibla flödet, jordens egenskaper börjar påverka dynamiken i utvecklingen av tratten, hastigheten för dess tillväxt minskar märkbart och stötvågen förvandlas till en kompressionsvåg eller en seismisk explosiv våg. Den växande tratten har vid denna tid en ungefär halvcirkelformad form, dess radie är 40-50% av den sista. En del av jorden pressas in i matrisen och fjädrar sedan delvis tillbaka. Trattens maximala djup bildas, då växer bara radien, eftersom ytmarginaljorden är mindre motståndskraftig mot extrudering och utstötning än det djupa massivet. Den utstötta jorden bildar en expansionskon (mald "mustasch" eller utstötsplym) i en vinkel på 40–60 ° med hastigheter på ~10²–10³ m/s (grundmassa upp till 100 m/s) [lit. 8] (s. 136, 222, 232), [lit. 28] . | ||
0,0015s ~100m |
~750 MPa 100 MPa |
granit 6 m |
200 m | Här kommer det att finnas en gräns för en tratt i berget med ett djup på upp till 40 m vid epicentrum [lit. 8] (s. 227), [lit. 29] . I denna radie, på ett djup av 40 m, är trycket ~200 MPa, berget förskjuts åt sidan med ~5 m med en acceleration på tusentals g. Speciellt starka underjordiska strukturer (obebodda) vid ett tryck på upp till 200 MPa i en granitbergart vid bevarandegränsen [# 8] [lit. 26] (s. 26, 29), [lit. 30] (s. 82 ) , 83), [lit. 31] . Om explosionen sker i torr alluvial jord [# 9] så kommer jorden från denna radie att kastas ut med en hastighet av 54 m/s [lit. 3] (s. 238) . |
0,002 s 128 m |
400 MPa 50 MPa |
alluvium 8 m | 200 m | Här kommer det att finnas en gräns för en tratt med ett djup på 47 m i torr mjuk jord [# 9] [lit. 8] (s. 227) , hastigheten för dess borttagning härifrån är 26 m/s [lit. 3 ] (s. 234, 238) . Vidare utan förklaring av fenomenet explosion i denna typ av jord. |
147 m | Radien för utstötningszonen för torr jord [# 9] 1.15R i tratten [lit. 3] (sid. 238) , bestämmer den teoretiska gränsen för möjligheten att bygga en grund skyddsstruktur, härifrån kommer jorden att vara kastas ut med en hastighet av 17 m/s och ersätts av utslagen jord från tratten. | |||
0,004 s 150 m |
220 MPa | 5 m | 200 m | Det kommer att finnas en ås runt tratten upp till 11,5 m hög [lit. 8] (s. 227), eller 0.25 av trattens djup [lit. 2] (s. 285) , består av en ringformad frusen "våg" av extruderad jord med en bredd på ungefär trattens radie och bulk upp till 5-6 m tjock [lit. 25] (s. 20) . |
160 m |
200 MPa 30 MPa |
4,3 m | Efter 0,1 s är temperaturen upp till 10 gånger lägre än vad som skulle kunna vara i detta område (~50 000 K), och efter 1,5 s, 2 000 K istället för 7 000 K på grund av den kylande effekten av markflödet [lit. 8] (S. 138) . Fullständig förstörelse eller kraftig förskjutning av ett tungt skydd [# 11] upp till 1,25R av en tratt [lit. 2] (s. 297), [lit. 32] (s. 253) . | |
0,006 s 180 m |
130 MPa | 3/5 m | Jorddensitet i bulk ~0,7-0,8 ostörd jord [lit. 8] (s. 227) . | |
0,007 s 190 m |
110 MPa 15 MPa |
2,5/4 m | Jordbrottszonradie 1.5R-trattar, deformation och brott av långa flexibla strukturer på måttligt djup (rörledningar) 1.5R-trattar [lit. 2] (s. 297), [lit. 32] (s. 253) . | |
0,008 s 200 m |
90 MPa 14 MPa |
1,7/3 m | Jordhög från en tratt 4,8 m tjock [lit. 8] (s. 227) . Ungefärlig gräns för zonen för skjuvförstöring i bergarter (kompressionsvåg i berget från 10 GPa till 10-100 MPa [# 12] ), där fullständig eller allvarlig förstörelse av byggnadsstrukturer i en underjordisk struktur kommer att observeras [lit. 5] (sid. 55) . | |
0,01 s 220 m |
60 MPa | Gräns för tratt i vattenmättad jord ~1,7R av tratt i torr jord [lit. 32] . Gränsen för skydd av silos i stenig jord är 50 MPa [# 13] [lit. 29] . | ||
~0,01–8,4 s | 50—0,035 MPa | Under vissa förhållanden (sommarperiod, öppet område, dammig yta, asfalt, torrt gräs, öken, stäpp), på grund av uppvärmningen av ytluften under inverkan av en blixt och förändringar i dess egenskaper, löper stötvågen nära ytan snabbare än huvudfronten: en hoppsignal dyker upp (chockvågsavvikelse, hjälpvåg) [lit. 30] (s. 36, 62), [lit. 8] (s. 153), [lit. 2] (s . . 143), [lit. 33] (s. 34) . Den växande halvklotet av en markexplosion ser ut som en rund hatt, och dess korta lockiga brätte är den namngivna anomalien. I framtiden, upp till avstånd på 2-3 km, blir dess dimensioner större, och i fallet med en hög luftsprängning är fenomenet mer uttalat, men här, på grund av glöden, är det mest uppenbart. Vid förstörelse av underjordiska föremål är effekten skadlig: det leder till en förlust av fronttrycket (upp till 2 gånger), men å andra sidan ökar trycket (upp till 5 gånger) och det dynamiska tryckets momentum [ lit. 3] (s. 182) , det vill säga slagenergin går till vindenergi bakom fronten, kapabel att kasta markföremål långt (t.ex. tankar). Dammmolnen som höjs av detta hopp förmörkar den nedre delen av den brinnande halvklotet och minskar styrkan på ljusskadan. | ||
0,015 s 250 m |
40 MPa 7 MPa |
0,5/1 m | 150 m | En bråkdel av en sekund före ankomsten av gränsen till den eldiga halvklotet flera hundra meter (~400-700 m jämfört med en explosion på 10,4 Mt [# 10] ) från centrum, producerar gammastrålningen som har nått mitten en elektromagnetisk puls med en styrka på ~100-1000 kV/m. Impulsen kan inaktivera oskyddad elektrisk utrustning inuti bunkrar, missilsilos och kabelledningar mellan dem, samt orsaka blixtarladdningar som slår ner från marken och uppåt innan gränsen till det eldiga halvklotet anländer [lit. 11] (s. 5, 7, 11), [lit. 34 ] (s. 39) . Upp till 2R-trattar: skador på den interna utrustningen i det tunga skyddsrummet [# 11] [lit. 32] (s. 253) , mindre deformationer, ibland rörledningsbrott [lit. 2] (s. 297), [lit. 32 ] (s. 253) . |
0,025 s 300 m |
23 MPa 4,5 MPa |
0,2/0,5 m | 70 m | Jordhög 0,7 m tjock [lit. 8] (s. 227) . Stark och fullständig förstörelse av långtidsbefästningar av armerad betong ( DOT ) [# 14] ( RDS-6s 400 kt på avstånd av 200-500 m (1,5-30 MPa) [4] [# 10] [lit. 24] ( s. 76) ). |
320 m | 20 MPa 4 MPa |
50-70 m | Gränsen för zonen för plastisk deformation av medeljorden upp till 2,5R tratt [lit. 2] (s. 277, 296) , i detta område försvinner upp till 70-80% av energin som överförs till jordmassan eller upp till 2 % av den totala energin för en markexplosion [lit. 8] (sid. 27) . Fogfel , små sprickor, brott av yttre spröda bindningar i tunga skyddsrum [#11] upp till 2,5R-tratt. Utanför denna zon orsakar markkompressionsvågen som tas emot under bildandet av en tratt inte nämnvärd skada [lit. 2] (s. 297), [lit. 32] (s. 253) , verkan av luftchockvågen och den seismiska skjuvningen den skapar kommer i förgrunden. | |
0,03 s 330 m |
17 MPa | Stötvågen upphör att glöda och blir genomskinlig, genom vilken de inre regionerna av den eldiga halvklotet är delvis synliga. Detta fenomen observeras längre än i en luftskur. | ||
350 m |
14 MPa | 50 m | Skyddsgränsen för silos i medeljord är 12-14 MPa [# 13] [lit. 25] (s. 9) . Människokroppen från sidan av explosionen kommer att ha tid att förkolna och delvis avdunsta, och helt skingras med ankomsten av stötvågsfronten och plasmaflödet. | |
385 m |
10 MPa 2,5 MPa |
42 m | Brott mot täthet av rörledningsanslutningar upp till 3R-tratt [lit. 2] (s. 297, 615), [lit. 32] (s. 253) . Ungefärlig gräns för skjuvsprickzonen i sedimentära bergarter (kompressionsvåg i jord från 10 GPa till 0,1-10 MPa [# 12] [lit. 5] (s. 55) ), gräns för plastisk deformationszon (luftchockvågstryck 10 MPa [ lit. 25] (s. 20) ), där det kommer att ske en fullständig eller allvarlig förstörelse av byggnadsstrukturerna i den underjordiska strukturen. | |
0,05 s 400 m |
7,5 MPa 2 MPa |
0,5/0,3 m | 40 m | När den brinnande halvklotet absorberar platsen där blixten blinkade, ormar sig en lysande remsa på ytan [lit. 11] (S. 5, 6) . Jordhög 0,3 m tjock [lit. 8] (s. 227) . |
0,06-0,08 s 435 m |
6 MPa 1,7 MPa |
Temperatur minimum av halvklotstrålning. Fram till det ögonblicket växte den nästan på samma sätt som explosionssfären i luften, men efter att markförhållandena börjar påverka vidare utveckling [lit. 2] (s. 81) . Säkerhetsgränsen för silon " Minuteman " (6-7 MPa) [# 13] [lit. 35] (s. 85) . | ||
0,09 s 470 m |
5 MPa 1,5 MPa |
0,5/0,3 m | 30 m | Gränsen för zonen för en kontinuerlig jordhög: stötvågstryck ~ 5MPa [lit. 25] (s. 20) ; (3-4)R-trattar [lit. 8] (s. 227) . Draghållfastheten hos ett skyddsrum av metrotyp på ett djup av 18 m ( RDS-2 38 kt i en radie inte närmare än 150 m [# 10] ), men ingångarna till det kommer att förstöras och översållas med fragment av rulltrappor. En skyddskonstruktion av groptyp (grund i sedimentära bergarter) med ett stötvågstryck på 5 MPa från en explosion med en kraft på 0,2 Mt kommer att vara på randen av förstörelse, och människor i den kommer att skadas på grund av förskjutning och vibrationer : extremt svår 5 %, svår 30 %, medel 20 %, lätt 25 %, ingen skada 20 % [lit. 5] (s. 233) . |
~500 m | Till vanliga vågvibrationer på ett avstånd av ca. 4 R om tratten läggs en lågfrekvent rörelse upp och bort från epicentret med en varaktighet på ~3 sekunder (ostuderad) [lit. 8] (s. 25) . Den radioaktiva bakgrunden här om 2 timmar kommer att vara 0,01 Gy/s (1 R /s), på en dag ~0,001 Gy/s, om 2 dagar 0,0005 Gy/s, om 5 dagar 0,00003 Gy/s [lit. 3] ( S. 516) . | |||
600 m | 4,2 MPa | [lit. 36] (s. 13) Uppvärmning ~5000 °C ~5 sek [# 15] . Förhållanden där skyddsgrindarna för Objekt 825GTS (Balaklava) skulle vara i händelse av en direktträff av en beräknad laddning på 100 kt mitt mellan ingångarna (avståndet mellan dem är ~ 0,5-0,6 km) [# 10] . Om inte i mitten så hade en av ingångarna drabbats hårdare. För fallet med en direktträff vid ingången till en sådan struktur, se följande. kapitel. Förstörelse av gravitationsbetongdammen i ett vattenkraftverk under en explosion 630 m från sidan av nedströms [# 16] [lit. 5] (s. 68-69) . Fullständig förstörelse av asfalt- och betongmotorvägar (2–4 MPa [lit. 37] ; 4 MPa [lit. 38] (s. 27) ). | ||
3 MPa | Allvarlig förstörelse av landningsbanor [lit. 34] (s. 114) . Vid de första hundratals metrarna hinner inte en oskyddad person se explosionen och dör utan lidande (en persons visuella reaktionstid är 0,1–0,3 s, reaktionstiden på en brännskada är 0,15–0,2 s). | |||
0,15 s | Bildandet av trattens maximala radie är 128 m, dess djup är 47 m [lit. 8] (s. 227) , totalt ~300 tusen m³ [lit. 2] (s. 285) eller cirka 0,5–0,6 miljoner ton jord kastades ut; dess utsläpp som helhet förbrukar ~0,1% av energin från explosionen [lit. 8] (s. 27) . Jorden under flygningen inuti den eldiga halvklotet utsätts för konvektiv värmebehandling: den avdunstar, smälter, från dess partiklar som sedan bildas i en mängd små svarta kulor av sintrad slagg , faller upp till tiotals kilometer från tratten upp till 100 bitar per 1 m² [lit. 39] (s. 649) - slang kallad " kharitonki " på Semipalatinsk testplats . | |||
0,2 s 670 m |
2 MPa 0,7 MPa |
0,3/0,15 m | 25-30 m | Den eldiga halvklotet under påverkan av den våg som reflekteras från jorden och flödet av "kall" förångad och utstött jord böjs och förlorar sin runda inre struktur [lit. 8] . Gränsen för markexpansionszonen [lit. 25] (s. 20) , 2 MPa är det lägsta stötvågstrycket för utstötning av jord [lit. 40] (s. 88) . Fullständig förstörelse av tanken 1-2 MPa [lit. 1] (S. 31, 32) . Fullständig förstörelse av ett underjordiskt arbete med trästöd på ett djup av mindre än 14 m (RDS-2 38 kt 222 m [# 10] ) [lit. 17] (s. 315) . |
700 m | Stötvågen bröt sig loss från den återigen blossande eldiga halvklotet (700 m) [lit. 2] (s. 81) , medan hoppsignalen upphör att avge ljus. Skyddsrum av metrotyp på ett djup av 18 m, fodrat med gjutjärnsrör och monolitisk armerad betong, testad av RDS-2 38 kt på en höjd av 30 m på ett avstånd av 235 m (för 1 Mt 700 m) [# 10] , fått smärre deformationer, skada [lit. 17] (S. 314, 315, 338) . Ingången till strukturen från ytan är inte en vanlig paviljong, utan en halvt nedgrävd kasematt av armerad betong med väggar och tak ~ 2 m tjocka, smala gardinväggar (~ 1 m breda) och ett genomgående hål för att passera en stöt vinka förbi en stor dörr. | |||
760 m | Strålning ~50 000 Gy. Uppvärmning ~3500 °C ~5 sek [# 15] . Stark och fullständig förstörelse av nedgrävda välvda betongskyddskonstruktioner (1,52-1,93 MPa) [# 17] [lit. 2] (s. 165) . Runda välvda och sfäriska tak håller ett slag bättre än platta med samma tjocklek och storlek på spännvidden [lit. 25] (s. 50) . | |||
800 m | 1,5 MPa | 25 m | [lit. 41] (s. 11) Strålning ~20 000 Gy. Den seismiska sprängvågen kommer ikapp luftchockvågen: seismiska vågor förtjockas och vågfronten förstärks i marken. Destruktion av ett armerad betongrör med en diameter på 1,5 m och en tjocklek på 20 cm under jord (1,2–1,5 MPa) [lit. 41] (s. 11) . En person förvandlas till förkolnade fragment: en chockvåg på 1,5 MPa orsakar traumatiska amputationer [lit. 42] (s. 357) och kastar kroppen hundratals meter bort, och den eldiga halvklotet som kommer ikapp den förkolnar kvarlevorna. | |
900 m | 1,2 MPa 0,5 MPa |
[lit. 41] (s. 7) En liknande sprängvåg från en 15 Mt Castle Bravo markexplosion på ett avstånd av 7500 fot slet av en 20-tons skyddsdörr och förstörde det inre av en landbaserad vetenskaplig instrumenteringsbunker belägen på en grannö och täckt av en stor jordhög. Konstruktionskapacitet 4-6 Mt (tryck ~0,7 MPa) [# 10] . Allvarlig deformation och skador på nedgrävda välvda betongskyddskonstruktioner (1,1–1,52 MPa) [# 17] [lit. 2] (s. 165) . | ||
1000 m | 0,96—1 MPa 0,4 MPa |
[lit. 5] (s. 34), [lit. 36] (s. 13), [lit. 41] (s. 11) Strålning ~10 000 Gy. Den radioaktiva bakgrunden här efter 2 timmar är 0,0001 Gy/s, 1 dag 0,00002 Gy/s, 2 dagar ~5⋅10 −6 [lit. 3] (s. 516) . Allvarlig skada på bunkern ( RDS-6s 400 kt på ett avstånd av 750 m [# 9] ) [lit. 24] (s. 76) ). Fullständig förstörelse av artilleri 0,2-1 MPa [lit. 1] (sid. 32) , inaktivering av stridsvagnar (RDS-1 22kt på ett avstånd av 250-300 m [# 10] ) [lit. 39] (s. 654) . Bildande av sprickor i nedgrävda välvda betongkonstruktioner [# 17] , eventuell skada på entrédörrar (0,83-1,1 MPa) [lit. 2] (s. 165) . Skyddskonstruktion: armerad betonggolv 0,61 m och jord 0,6 m [# 18] [lit. 43] | ||
1260 m | Destruktionsradien av de välvda betongdammarna i ett vattenkraftverk under en explosion från sidan av kanjonen [# 16] [lit. 5] (s. 68-69) , jord- och betongdammar förstörs vid ett tryck på mer än 1 MPa [lit. 34] (sid. 30) . | |||
1260-1400 m | 0,7 MPa 0,3 MPa |
0,2/0,2 m | Gränsen för tillväxten av den eldiga halvklotet under en markexplosion är ~1,3–1,4 km, dess radie är cirka 1,26 gånger större än sfärens radie under en luftexplosion [lit. 2] (s. 81), [lit] 3] (s. 26), [lit. 25] (s. 20) . Uppvärmning upp till 800 °C [# 15] . Strålning upp till 1000 Gy [lit. 36] (s. 22) . Skyddskonstruktion: armerad betong 0,53 m och jord 1,55 m [# 19] [lit. 32] (s. 549) | |
1400 m | 0,5 MPa 0,25 MPa |
0,2/0,2 m | 12-25 m | Hundars död av stötvåg (0,5 MPa) [lit. 44] (s. 77) . Man - 99 % sannolikhet för död endast på grund av en stötvåg [# 14] (0,38-0,48 MPa) [lit. 2] (s. 541) (0,5 MPa), kontusion av inre organ och centrala nervsystemet [lit. 10] (s. 207) . Avvisning och vältning av tankar (0,5 MPa) [lit. 24] (s. 47, 77) . |
1460 m | 0,4 MPa 0,2 MPa |
0,15/0,15 m | 7 m | [lit. 41] (s. 11) En sprängvåg i marken övertar en stötvåg i luften; den har länge förlorat sin destruktiva kraft för skyddade strukturer och fungerar nu som ett ljud och seismiskt förebud om ankomsten av en stötvåg. Gränsen för en yta täckt med en skorpa av smält jord. Gränsen för metallsmältningszonen. Fullständig destruktion av armerad betongbunkrar av prefabricerad typ 0,45 MPa ( RDS-2 38 kt på ett avstånd av 500 m [lit. 17] (s. 315, 339) [lit. 24] (s. 58) ). Skelettet av en skiktad skyddsstruktur av trä och jord av tung typ [# 20] från en stötvåg på 0,42 MPa upplever belastningar ~ 1,5 gånger mer än från en direktträff av en högexplosiv bomb på 100 kg [lit. 45] (sid. 43, 45) . |
1550 m | 0,35 MPa | Gränsen för stenfallszonen är ~12R-trattar i mjuk mark (1536 m) och 15R-trattar i stenig mark (1500 m) [lit. 8] (s. 227) . Stötvågen kastar tanken tillbaka 10 m och skadar [lit. 17] . | ||
1650 m | 0,3 MPa | [lit. 41] (S. 11) Strålning 500 Gy [lit. 37] . Stark och fullständig förstörelse av markvälvda stålskyddskonstruktioner (0,31-0,43 MPa) [# 21] [lit. 2] (s. 165) . En person som väger 80 kg i stående position med en explosion på 0,5 Mt och inga hinder kastas av en stötvåg på 0,3 MPa till ett avstånd på mer än 300 m med en initial hastighet på mer än 575 km/h, varav 0,3 -0,5 vägar (100- 150 m) fri flygning, och resten av sträckan - många rikoschetter på marken; i liggande läge, kasta över 190 m med en hastighet av 216 km/h. Som jämförelse: med en explosion på 20 kt och 0,3 MPa är det färre kast: stående 130 m och 180 km/h, liggande 40 m och 61 km/h [lit. 8] (s. 227-229) . Stötvågen av en kraftigare explosion med samma tryckfall har en stor omfattning och varaktighet av hastighetstrycket - den hinner sprida kropparna starkare. Skyddskonstruktion: armerad betong 0,51 m och mark 0,6 m [# 18] [lit. 43] ; armerad betong 0,45 m och jord 1,2 m [# 22] [lit. 46] | ||
~1,5 s 1780 m |
0,25 MPa 0,15 MPa |
0,12/0,12 m | 3m | [lit. 41] (s. 23) Uppvärmning upp till 200 °C [# 12] . Strålning 70 Gy [lit. 37] - 100 Gy [lit. 41] (s. 23) . Sannolikheten för att en person dör av en stötvåg är ~ 10% (0,25 MPa) [lit. 10] (s. 207) , brännskador på 3-4 grader upp till 60-90% av kroppsytan, allvarlig strålningsskada , i kombination med andra skador, dödlighet omedelbart eller upp till 100 % den första dagen. Kraftig deformation av markvalvda stålskyddskonstruktioner i form av buckling av väggarna inåt (0,28-0,34 MPa) [# 21] [lit. 2] (s. 164, 165) . |
1,5 s framåt | Utstötningsplymen når en höjd av ~1 km [lit. 8] och faller till marken i delar och bildar de ovan nämnda lagren av jordhögar och stenfallszoner. Jordmassorna från trattens randområden kollapsar först, efter att ha fått mindre acceleration, flygande i ett tätare flöde och mindre förstörda; jorden från dess mellersta del flyger vidare; stenar bromsas mindre av luften och flyger ännu längre. En del av jorden kan kastas tillbaka genom rörelsen av den bakåtriktade luftvågen. Det snabba flödet av ångor från de centrala delarna av utstötningen, tillsammans med andra ångor från jorden och bomben, stannar kvar i luften och stiger med ett moln och damm in i stratosfären. | |||
2 c 2000 m |
0,2 MPa | 0,09/0,09m 400—1000 Gy/h |
1m | Strålning 35-40 Gy [lit. 36] (s. 22), [lit. 41] (s. 23) . Den eldiga "hemisfären" växer till sitt maximala, den är redan betydligt krökt och ser ut som en tät buske, vars övre grenar, som bildar en slags krona, är utsläpp från en tratt. Underifrån döljs ljusvolymen av dammmoln. Skador på ventilation och entrédörrar vid markvalv stålskyddskonstruktioner (0,21-0,28 MPa) [# 21] [lit. 2] (s. 165) . Medelstor skada på tankar (0,2-0,4 MPa) med flera meter tillbakagång. |
2,5 s 2260 m |
0,15 MPa | 0,07/0,07 m | [lit. 41] (s. 23) Strålning ca. 10 Gr [lit. 37] [lit. 41] (S. 23) . Detonation av pyroteknik ( RDS-1 22 kt på ett avstånd av 750 m [# 10] ) [lit. 39] (s. 641) . Inom en radie av ~1,5 km från centrum minskar trycket till 0,8 atm och förblir på denna nivå i flera sekunder, och ökar sedan gradvis; denna effekt kan trycka och öppna skyddsdörren i skyddsrummet och till och med höja ett löst betonggolv 0,9 m tjockt utan ytterligare återfyllning [lit. 30] (s. 52, 53), [lit. 26] (s. 116) . Besättningen på stridsvagnen dör inom 2-3 veckor av extremt svår strålningssjuka [lit. 1] . En person som väger 80 kg med en explosion på 0,5 Mt i stående ställning kastas av en våg på 260 m med en initial hastighet på ca. 400 km/h, liggande 150 m respektive 180 km/h [lit. 8] (s. 229) . I händelse av att en kropp (ej huvud) faller på ett fast hinder med en hastighet av 150 km/h eller mer - 100 % död [lit. 10] (s. 288) . Skyddskonstruktion: armerad betong 0,25 m och jord 1,2 m [# 22] [lit. 47] | |
3,5 s 2800 m |
0,1 MPa 0,08 MPa |
0,05/0,05 m | [lit. 41] (s. 23) Vid denna tidpunkt, i epicentrets område, är strålningsflödestätheten högre, och temperaturen är lägre (~2000 K) än i de perifera områdena av den ljusa regionen ( 5-6 tusen K) [lit. 8] (s. 138, 139) . Tankens besättning är säker [lit. 1] . Allvarliga skador på armerad betongbunkrar av prefabricerad typ 0,95 MPa ( RDS-2 38 kt på ett avstånd av 1000 m [lit. 17] (s. 315), [lit. 24] (s. 58) ). Skyddskonstruktion: armerad betong 0,4 m och jord 0,6 m [# 18] [lit. 43] | |
3100 m | 0,08 MPa | Enskilda stenfragment faller på avstånd (20-25)R från tratten [lit. 8] (s. 227) . Elektromagnetisk puls 6 kV/m [lit. 37] . | ||
3300 m | 0,07 MPa | Upp till en trycknivå på ~0,07 MPa, efter explosionen, kommer en zon av damm och mycket begränsad sikt efter explosionen att spridas [lit. 26] (s. 117) . | ||
3600 m | 0,06 MPa | |||
6,5 s 4000 m |
0,05 MPa | 340—440 Gy/h | [lit. 41] (s. 23) Radien för eventuell påverkan av en elektromagnetisk puls upp till 3 kV/m på kraftledningar och okänsliga elektriska apparater som inte är utrustade med skydd med en stabilitetsgräns på 2-4 kV/m [lit. 37] . Impulsen som induceras i ledningarna kan orsaka skador på elektriska apparater på stora avstånd från explosionen [lit. 48] (s. 45) . | |
4300 m | 0,045 MPa | På platsen för den maximala utvecklingen av prekursorn (2–4 km från epicentrum) finns en dammstång kvar, som kvarstår under lång tid, långsamt förskjuts från epicentrum och har rotationsriktningen motsatt virveln i molnet [lit. 3] (s. 397, 398) | ||
4500 m | 0,04 MPa | Vid en explosion i en mycket fuktig atmosfär bildas en molnkupol runt explosionen, och efterföljande metamorfoser under 10-20 sekunder kommer inte att vara synliga från utsidan. | ||
8,4 s 4700 m |
0,037 MPa | Stötvågens interaktion med det uppvärmda luftlagret upphör och prekursorvågen försvinner. En ringformad virvel [lit. 3] (s. 397, 398) föds på gränsen till det lysande området . I framtiden kommer denna virvel att snurra hela molnet på sig själv. | ||
4800 m | 0,035 MPa | På grund av påverkan från jordytan går denna process långsammare än vid en luftexplosion. | ||
5400 m | 0,03 MPa | Mindre skador på tankar, trasiga antenner och strålkastare (0,03-0,05 MPa). | ||
6000 m | 0,025 MPa | 128—280 Gy/h | Den ringformade virveln gick upp; ett moln som liknar en stor bunt brinnande bomullsull [lit. 24] (s. 66) börjar lyfta från marken. | |
15 s 7000 m |
0,02 MPa | Vid den 14:e sekunden sjunker temperaturen i molnet till 4000 K och kondensationen av förångade fasta ämnen börjar [lit. 18] (s. 44, 45, 147) . | ||
8500 m | 0,015 MPa | Totalt stiger ~20% av den totala mängden radioaktiva produkter upp i luften, de återstående 80% förblir i explosionsområdet. | ||
9800 m | 0,012 MPa | 70—150 Gy/h | Ett svampmoln växer, vilket skiljer sig från svampen från en hög luftexplosion i sin starka förorening, större täthet, lägre temperatur och ljusstyrka i glöden; stoftpelaren slås samman med det eldiga molnet och flödet i den rör sig med högre hastighet. | |
0,5 min 11 100 m |
0,01 MPa | Flödet av dammig luft i kolonnen rör sig dubbelt så snabbt som "svampen" reser sig, passerar molnet, passerar genom, divergerar och liksom vindlar upp på den, som på en ringformad spole [lit. 30] . | ||
13 800 m | 0,08 MPa | Molnet innehåller ~90% av den totala radioaktiviteten av partiklar som lyfts upp i luften, med de flesta av dem initialt koncentrerade i den nedre tredjedelen av molnet; de återstående 10% bärs av en dammpelare [lit. 2] (s. 427, 428) . | ||
17 200 m | 0,06 MPa | Molnet väcker cirka 280 tusen ton damm, varav 120 tusen ton är det initiala utsläppet av damm och ångor från tratten och 160 tusen ton är den konvektiva komponenten: förstörelsen av små bitar av jord under flygning inuti den brinnande halvklotet, som såväl som indragningen av smälta partiklar från jordens yta [lit. 8] (s. 138) . | ||
1 min 20 km |
0,005 MPa | 29—55 Gy/h | 0,65 m | Temperaturen i molnet sjönk till 1500 K och kondensationen av den förångade jorden och resterna av bomben [lit. 18] (s. 44, 45) slutar i den , när den svalnar ytterligare avsätts radioaktiva ämnen på de fångade jordpartiklar. Molnet stiger upp till 7–8 km, centrum av den ringformade virveln är på en höjd av 5 km. Dammbanken nära ytan når en höjd av upp till 500 m och en bredd av ~1,5 km, dess centrum har förskjutits till ett avstånd av ca. 4 km från epicentrum, och strömmarna av vindar som bär damm till svampens stam tvingas hoppa över detta schakt [lit. 2] (s. 406), [lit. 3] (s. 398, 399, 402 ) 404) . |
1,5 min 31 km |
0,001 MPa | 17—37 Gy/h | 0,6 m | Toppen av "svampen" på en höjd av 10 km [lit. 2] (s. 38) . De första underjordiska vibrationerna kommer hit 15 s efter explosionen (med en genomsnittlig ljudhastighet i berget på 2000 m/s). |
2 minuter | "Svampen" växte upp till 14 km, mitten av den ringformade virveln på en höjd av ~10 km [lit. 3] (s. 402) . | |||
3,1 min | Svampen växte till 16,5–18 km, centrum av torus var 12,5 km. En "mössa" av kall tung luft dök upp ovanpå molnet, fört av molnet från troposfären och kyldes under uppstigningen [lit. 3] (s. 399, 402) . | |||
4 min 85 km |
5—7 Gy/h | 0,5 m | En ljus blixthalvklot på ett sådant avstånd är nästan helt bortom horisonten, den blir helt synlig redan vid kupolens och molnets stadium. "Svamp" över 16 km [lit. 3] (s. 403) . Den övre delen av molnet sjunker under tyngden av "locket" av kall luft, den mer uppvärmda ringformade virveln når en höjd av 13 km [lit. 3] (s. 399, 400) . | |
5 minuter | Molnets mitt böjer sig ner, den övre kanten av virvelringen når 17 km, och molnet antar formen av en grissvamp . Därefter sker utvecklingen av en svampformad volym inte så mycket av uppgången av en uppvärmd virvel, utan av atmosfärens beteende, obalanserad av explosionen [lit. 3] (s. 400, 403) . | |||
8 min 165 km |
0,8–2,5 Gy/h | 0,35 m | Blixten är långt bortom horisonten, du kan se glöden och molnet. "Svampen" har vuxit till sin maximala storlek, nederbörd med relativt stora partiklar faller ut ur molnet inom 10–20 timmar och bildar ett nära radioaktivt spår [lit. 37] , effekten kallas tidig eller lokal nederbörd, andelen av deras radioaktivitet är 50–70 % av den totala radioaktivitetsnedfallet under en markexplosion och 30 % under en ytexplosion [lit. 2] (S. 427, 466) . | |
10 minuter | Med en explosion på 0,2 Mt på vatten, början av nederbörd från molnet [lit. 3] (s. 802) . | |||
16 min | Den maximala nederbörden under en översvämningsexplosion är 0,2 Mt [lit. 3] (s. 802) . | |||
30 minuter | Slutet på nederbörden och spridningen av molnet av övervattensexplosionen 0,2 Mt [lit. 3] (s. 802) . | |||
1–2 h 55–61 km |
vind 25—100 km/h | 0,55 m | Den bortre gränsen för spridningen av zonen för extremt farlig infektion (zon D) är ca. 10 km längs molnrörelsens axel med en vind i statosfären på ~25–100 km/h. Strålningsnivån vid den yttre gränsen under 1 timme efter explosionen är 8 Gy/h, efter 10 timmar 0,5 Gy/h; stråldos vid den yttre gränsen under tiden för fullständigt förfall i mitten av zonen 70-100 Gy, vid den yttre gränsen 40 Gy [lit. 1] (s. 49) [lit. 37] . | |
1,5–4 h 89–122 km |
vind 25—100 km/h | 0,4 m | Den bortre gränsen för zonen med farlig förorening (zon B) är 13–16 km bred och har en total yta på 8–10 % av hela spåret av tidigt nedfall. Strålningsnivån vid zonens yttre gräns efter en timme är 2,4 Gy/h, efter 10 timmar 0,15 Gy/h; total dos av strålning vid den inre gränsen 40 Gy, vid den yttre gränsen 12 Gy [lit. 1] (s. 49), [lit. 37] . | |
2,5-5,5 h 135-207 km |
vind 25—100 km/h | 0,25 m | Den bortre gränsen för zonen med allvarlig förorening (zon B) är 26–36 km bred och 10–12 % i yta. Strålningsnivån vid zonens yttre gräns efter en timme 0,8 Gy/h, efter 10 timmar 0,05 Gy/h; total dos av strålning vid den inre gränsen 12 Gy, vid den yttre gränsen 4 Gy [lit. 1] (s. 49), [lit. 37] . | |
5,5-13 h 309-516 km |
vind 25—100 km/h | Den bortre gränsen för zonen med måttlig förorening (zon A) är 25–100 km bred och täcker 78–89 % av hela spåret av tidigt nedfall. Strålningsnivån vid zonens yttre gräns efter en timme 0,08 Gy/h, efter 10 timmar 0,005 Gy/h; total dos av strålning vid den inre gränsen 4 Gy, vid den yttre gränsen 0,4 Gy [lit. 1] (s. 49), [lit. 37] . | ||
2 dagar | Med en diffusionskoefficient på 10 8 cm²/s är det diffusa molnets horisontella dimensioner större än 300 km [lit. 18] (s. 148) . | |||
7 dagar | Storleken på molnet är 1,5-2 tusen km [lit. 18] (s. 148) . | |||
10-15 dagar | Med en explosion på en latitud av 40° kan det suddiga molnet göra en jordenruntresa och återigen passera över platsen för explosionen [lit. 18] (s. 148) . | |||
~5 månader | Effektiv tid (från 3 månader för en explosion i december till 8 månader i april) för halvdeponering av radioaktiva ämnen för den polära stratosfären och höjder upp till 21 km - sen nederbörd eller ett avlägset radioaktivt spår, fina partiklar faller ut på avstånd av hundratals - tusentals eller mer km från epicentret främst på de mellersta breddgraderna. Deras andel är 30-50% av den totala radioaktiviteten av sediment från en markexplosion och 70% från en ytexplosion [lit. 2] (s. 427, 466, 473) . | |||
~10 månader | Den effektiva tiden för halvavsättning av radioaktiva ämnen för de nedre skikten av den tropiska stratosfären (upp till 21 km), nedfallet inträffar också huvudsakligen på de mellersta breddgraderna på samma halvklot där explosionen gjordes [lit. 2] (s . 473) . | |||
1 år | Området på territoriet i närheten av explosionsplatsen, olämpligt för liv med en dos på 0,02 Gy per år, 15 000 km²; område farligt för långtidsvistelse med en dos på 1 Gy per år 130 km² [lit. 1] (s. 78) . | |||
~5 år | Tiden för rengöring av stratosfären från explosionens produkter, tiden för övergången av den radioaktiva isotopen av kol C 14 i form av CO 2 från troposfären till havet [lit. 18] (s. 140, 154) . Territoriumområde med en dos på 0,02 Gy/år 90 km² [lit. 1] (s. 78) . | |||
10 år | Territoriumområde med en dos på 0,02 Gy/år 15 km² [lit. 1] (s. 78) . | |||
~30 år | Tidpunkt för övergång av C 14 från troposfären till biosfären [lit. 18] (s. 154) (?). | |||
100 år | Arean av det återstående territoriet med en dos på 0,02 Gy/år 2 km² [lit. 1] (s. 78) . | |||
~1000 år | Tidpunkt för deponering av C 14 från havsytan till botten [lit. 18] (s. 154) . | |||
Tid [# 1] Distans [ # 2] |
Tryck [#3] Inflödestryck [#4] |
Offset [#5] Strålningsbakgrund [#6] |
Skydd [#7] |
Anteckningar |
Anteckningar
|
De värsta förhållandena anses vara: en kärnvapenexplosion på 1 Mt vid själva ingången från ytan till en direkt tunnel (till exempel en tunnelbana) utan svängar och grenar med en diameter på 5-6 m med jämna väggar av högkvalitativ betong, baserat på [lit. 5] (s. 28-40) . Om laddningen exploderar 2 meter före ingången kommer 2 gånger mindre energi att gå till stötvågen i kanalen. Om tvärtom, inuti tunneln, kan denna energi vara 2 gånger större, men en sådan laddningsträff är osannolik. Om man antar inga förluster i betongens porer och sprickor kan stötvågstrycket vara två storleksordningar högre än vad som anges, men även med förluster är detta tryck flera gånger högre än på samma avstånd under en explosion på ytan pga. vägledande effekt av tunneln och frånvaron av sfäriska avvikelser.
Om ingången till tunneln blockeras av en tillräckligt kraftig dörr eller plugg (tjocklek motsvarande 1,5 m granit eller 2 m lös jord [lit. 3] (s. 196, 240) ), vars avdunstning kommer att ta allt röntgenstrålningen från en megatonexplosion, då kommer stötvågen, skapad av expansionen av den förångade dörren, i tunnelns djup att vara ~3–5 gånger svagare än vad som anges nedan. Att vrida tunneln med 30 grader minskar trycket från stötvågen med 5-6%, i rät vinkel - med 10-12%. I en gren i rät vinkel är trycket 70 % lägre.
Effekten av en markexplosion på 1 Mt på tunnelns inre volym | |||||
Tid [#1] |
Avstånd [#2] |
Temperatur [#3] |
Tryckdensitet [#4] |
Speed of Matter [#5] |
Anteckningar |
---|---|---|---|---|---|
0 s | 0 m | Bomben är placerad precis framför ingången till tunneln, explosion, strålningsutgång. | |||
(2-3)⋅10 -8 s | 0 m | Röntgenstrålning når väggarna i tunneln. | |||
10 −7 −10 −6 s | 70 m | På grund av tunnelns påverkan färdas värmeböljan upp till 70 m istället för 50 m vid en explosion i luft, och en luftchockvåg bildas på detta avstånd. Väggarna värms upp av en termisk våg till ett djup av 1-10 cm till 5-10 miljoner K och får ett tryck på flera tiotusentals MPa, explosiv avdunstning av det uppvärmda lagret sker. | |||
(3-10)⋅10 -6 s | Det förångade ämnet kollapsar som en "sax" i mitten av tunneln, divergerar sedan, reflekterar och kollapsar igen svagare... | ||||
0,0008 s | St. 100 m | ~1 miljon K | 50 000 MPa upp till 8 kg/m³ |
upp till 90 km/s | Och så flera gånger bildas ett plasmaflöde ("kolv") som följer stötvågen djupt in i tunneln. |
0,0015 s | 200 m | 500 tusen K | 5-8 tusen MPa upp till 9 kg/m³ |
Kolvens energi minskar, och dess massa ökar på grund av förångningen av väggytan och involveringen av förångning i rörelse. | |
0,002 s | ~250 m | 400 tusen K | 3-6 tusen MPa upp till 9 kg/m³ |
Väggarna av sådana tryck motstår inte och sprider sig så att säga, vilket skapar seismiska vågor som divergerar i en kon i marken. | |
0,003 s | ~300 m | 300 tusen K | 2-4 tusen MPa upp till 9 kg/m³ |
Plasmakolven slutar att dra ihop sig och expandera och rör sig jämnt genom tunneln i ett turbulent flöde . | |
0,021 s | 470 m | 150 MPa | 9000 m/s | I början-mitten av det som är kvar av tunneln är trycket flera. hundra MPa. På grund av energiförluster på grund av friktion, ablation och avdunstning av väggarna försvagas stötvågen med upp till 80 %, och försvagningen sker även på grund av separationen av tunnelväggarna. | |
0,044 s | 570 m | 10 tusen K | 40 MPa 10 kg/m³ |
5500 m/s | När ångmassan ackumuleras släpar kolven med en maximal densitet på upp till 30 kg/m³ mer och mer efter stötvågen. |
0,08 s | 900 m | 8000 K | 20 MPa 9 kg/m³ |
3-4 tusen m/s | Densiteten av ämnet i mitten är upp till 60 kg / m³, temperaturen i början är upp till 100 tusen K. Om det fanns en återvändsgränd här (till exempel en skyddsdörr), skulle en stötvåg först faller på den (parametrar till vänster), och efter 0,1 s flödesångorna som har börjat kondensera med ett tryck på 50 MPa, en densitet på ~20 kg/m³, en hastighet på upp till 1 km/s, och en temperatur på 7000 °C. |
1100 m | 10 MPa | Stötvågen slutar förstöra tunneln. | |||
1500 m | 4 MPa | ||||
2000 m | 1,5-2 MPa | Med detta avstånd kommer mer än 150 ton betong att föras bort från tunnelväggarna på grund av ablationsprocesser [lit. 5] (s. 37, 38) | |||
Tid [#1] |
Avstånd [#2] |
Temperatur [#3] |
Tryckdensitet [#4] |
Hastighet [#5] |
Anteckningar |
Anteckningar |
En grund undervattensexplosion är en av de mest spektakulära typerna av kärnvapenexplosion, och dessutom kan en tillfällig observatör se de explosiva effekterna i omedelbar närhet på flera kilometers avstånd utan att förlora sikte eller bli allvarligt skadad av stötvågen. Dödliga "överraskningar" kommer till honom först efter några minuter i form av radioaktiv dimma med regn och vågor som en tsunami .
Tänk på en underjordisk kamouflageexplosion, som, även om den inte har någon militär tillämpning på grund av sitt ouppnåeliga djup, är den enda typen av kärnvapenexplosion som en person kan använda ostraffat för ekonomiska och vetenskapliga behov inom det nuvarande intervallet.
Ta till exempel granit som ett medium som överför seismiska explosiva vågor bra, och en laddning på 1 kt på djupet av en kamouflageexplosion (över 70 m).
Effekten av en explosion nedgrävd i granitladdning 1 kt | ||||
Tid Avstånd | Tryck [#1] |
Temperatur | Fart | Anteckningar |
---|---|---|---|---|
~10 8 MPa | ||||
0,15 m | över 10 7 MPa | Den maximala radien för en värmebölja i granit (0,015 m/t 1/3 ) [lit. 3] (s. 30, 196) | ||
~10 −7 s 0,22 m |
4,5⋅10 7 MPa | En markchockvåg visas [lit. 3] (s. 240) | ||
4,5⋅10 -7 s 0,25 m |
3⋅10 7 MPa | Granit i en våg beter sig som en komprimerbar vätska [lit. 3] (s. 240) | ||
10 −6 s 0,295 m |
2⋅10 7 MPa | [lit. 3] (s. 240) Stötvågen komprimerar berget med 4–5 gånger [lit. 14] (s. 190) | ||
1,5⋅10 -6 s 0,34 m |
1,5⋅10 7 MPa | [lit. 3] (s. 240) | ||
1,5 m | över 10 6 MPa | Radie för fullständig avdunstning (0,15 m/t 1/3 ) [lit. 3] (sid. 30, 230) | ||
1,83 m | 180 000 MPa | 7000 m/s | Genomsnittlig avdunstningsradie [lit. 13] . | |
2,3 m | 137 000 MPa | 5000 m/s | Radie för partiell förångning (0,23 m/t 1/3 ), totalt förångad 71 t [lit. 3] (s. 230, 231) | |
~0,01 s 2,6 m |
55 000 MPa | Radien för stötvågen i granit, som också är gränsen för stötsmältning (0,26 m / t 1/3 ), är totalt 115 ton smält berget upphör att bete sig som en komprimerbar vätska och stötvågen förvandlas till en kompressionsvåg (seismisk sprängvåg) med en gradvis ökning av trycket [lit. 3] (s. 196, 230, 231, 240, 241) | ||
>10 000 MPa | Radie för polymorfa fasövergångar i berg [lit. 3] (s. 30) | |||
6,3 m | Radie för vattenavdunstning i sprickor (0,63 m/t 1/3 ) [lit. 3] (s. 231) | |||
10 m | Gränsen för kittelhåligheten i granit på 80 m djup (på 1 km djup reduceras den till 4,5 m, 6 km till 2,5 m) [lit. 4] (s. 185) | |||
15 m | 2000 MPa | [lit. 12] (s. 15) | ||
30 m | 500 MPa | Gräns för slipning av stenig mark [lit. 13] (s. 10) [lit. 49] (s. 5) . | ||
40 m | 300 MPa | Destruktion av de mest hållbara bunkrarna i granit (över 200 MPa) [lit. 12] (s. 15, 23) . | ||
60 m | St. 100 MPa | I mjuka jordar är trycket 100 MPa på ett avstånd av 40 m [lit. 12] (s. 15, 23) . | ||
80 m | 50 MPa | Gräns för sprickbildning av stenig jord [lit. 13] (s. 10), [lit. 49] (s. 5) . Stark förstörelse av stenar (50-200 MPa) [lit. 30] (s. 82). | ||
20 MPa | Förstörelse av en tunnel i granit utan foder och fäste [lit. 12] (s. 23) . | |||
800 m | Zon med irreversibla deformationer [lit. 49] (s. 5) . | |||
Tid Avstånd | Tryck [#1] |
Temperatur | Fart | Anteckningar |
Anteckningar |
Ordböcker och uppslagsverk | |
---|---|
I bibliografiska kataloger |