Повна версія

Головна arrow БЖД arrow Безпека життєдіяльності

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Вражаючі фактори ядерного вибуху

Повітряна ударна хвиля - це область різкого стиску повітря, що розповсюджується в усі сторони від центра вибуху з надзвуковою швидкістю (340 м / с).

Джерелом виникнення повітряної ударної хвилі є високий тиск в області вибуху і температура, що досягає сотень тисяч градусів. Поблизу від центру вибуху швидкість поширення повітряної хвилі в кілька разів перевищує швидкість звуку в повітрі. Зі збільшенням відстані від центру вибуху швидкість поширення хвилі знижується, і вона трансформується в звукову хвилю. Найбільший тиск в стислій області спостерігається на її передній кромці, яка називається фронтом повітряної ударної хвилі (Рф).

Різниця між нормальним атмосферним тиском а) і тиском на передній кромці ударної хвилі (Рф) становить величину надлишкового тиску (ΔΡф):

ΔΡф = Ρф-Ρа, (14.1)

Безпосередньо за фронтом повітряної ударної хвилі утворюються сильні потоки повітря, швидкість яких досягає декількох сотень км / год, тобто швидкісний напір (ΔРск).

При зустрічі з перешкодою створюється навантаження швидкісного напору або навантаження гальмування, яка підсилює руйнівну дію повітряної ударної хвилі.

Для характеристики руйнувань будівель, споруд прийняті чотири ступені руйнування будівель - повні, сильні, середні і слабкі, площі яких від загальної площі зони руйнування складають:

  • • повних - 12% (суцільні завали, тління завалів) - руйнуються всі основні елементи будівлі, в тому числі і несучі конструкції. Підвальні приміщення можуть частково зберегтися;
  • • сильних - 10% (місцеві завали, суцільні пожежі) - руйнуються несучі конструкції і перекриття верхніх поверхів, деформуються перекриття нижніх поверхів. Використання будинків неможливо, а відновлення недоцільно;
  • • середніх - 18% (дерев'яні будівлі - сильні і повні руйнування, пожежі) - руйнуються дахи, внутрішні перегородки і частково перекриття верхніх поверхів. Після розчищення частина приміщень нижніх поверхів та підвали можуть бути використані. Відновлення будівель можливо при проведенні капітального ремонту;
  • • слабких - 60% (тріщини, руйнування перегородок, дверних і віконних плетінь, окремі пожежі) - руйнуються віконні та дверні заповнення, покрівля і легкі внутрішні перегородки. Можливі тріщини в стінах верхніх поверхів. Будівля може експлуатуватися після поточного ремонту.

Ступінь руйнування техніки (обладнання):

  • - Повні руйнування - об'єкт не може бути відновлений;
  • - Сильні пошкодження - пошкодження, які можуть бути усунені капітальним ремонтом в заводських умовах;
  • - Середні ушкодження - ушкодження, усуваються силами ремонтних майстерень;
  • - Слабкі ушкодження - це ушкодження, що істотно не впливають на використання техніки, усуваються поточним ремонтом.

При оцінці впливу повітряної ударної хвилі на людей і тварин розрізняють безпосередні та непрямі поразки.

Безпосередні поразки виникають в результаті дії надлишкового тиску і швидкісного напору, в результаті чого людина може бути відкинутий, травмований.

Непрямі поразки можуть бути нанесені в результаті дії уламків будівель, каменів, скла та інших предметів, що летять під впливом швидкісного напору.

Вплив ударної хвилі на людей характеризується легкими, середніми, важкими і вкрай важкими ураженнями.

Легкі поразки наступають при надлишковому тиску 20-40 кПа. Вони характеризуються тимчасовим порушенням слуху, легкими контузіями, вивихами, забоями.

Ураження середньої важкості виникають при надлишковому тиску 40-60 кПа. Вони проявляються в контузиях головного мозку, пошкодженні органів слуху, кровотечі з носа і вух, вивихах кінцівок.

Важкі поразки можливі при надлишкових тисках від 60 до 100 кПа. Вони характеризуються сильною контузією всього організму, втратою свідомості, переломами, можливі пошкодження внутрішніх органів.

Вкрай важкі поразки наступають при надлишковому тиску понад 100 кПа. У людей відзначаються травми внутрішніх органів, внутрішня кровотеча, струс мозку, сильні переломи. Ці ушкодження часто призводять до летального результату.

Безпечним для людини, що знаходиться на відкритій місцевості, є тиск 10 кПа.

Світлове випромінювання являє собою потік променистої енергії, що включає ультрафіолетову, видиму і інфрачервону області спектра.

Джерелом є світна область вибуху, що складається з нагрітих до високої температури парів конструкційних матеріалів боєприпасу і повітря, а при наземних вибухах - і випарувався грунту.

Максимальна температура поверхні світиться області не залежить від потужності вибуху і дорівнює приблизно 5700-7700 ° С. Коли температура знижується до 1700 ° С, світіння припиняється.

Вражаюча дія світлового випромінювання характеризується світловим імпульсом.

Світловий імпульс - це кількість світлової енергії, що падає за час випромінювання на одиницю площі поверхні, перпендикулярної напрямку поширення світлового випромінювання. Одиниця виміру світлового імпульсу джоуль на квадратний метр (Дж / м2) або калорія (позасистемна одиниця виміру) на 1 см2 (кал / см2); 1 кал / см2 = 4,18 × +1012 Дж / м2. Результатом дії світлового випромінювання може бути оплавлення, обвуглювання, великі температурні напруги в матеріалах, а також займання і загоряння.

Поразка людей світловим імпульсом виражається в появі опіків відкритих і захищених одягом ділянок тіла, а також в ураженні очей (табл. 14.2).

Опіки першого ступеня виражаються поверхневим ураженням шкіри - почервонінням, припухлістю і хворобливістю. Вони не представляють небезпеки.

Опіки другого ступеня характеризуються утворенням пухирів, наповнених рідиною. Потрібне спеціальне лікування. При ураженні до 50-60% поверхні тіла зазвичай настає одужання.

Опіки третього ступеня характеризуються змертвінням шкіри і паросткового шару, а також появою виразок.

Опіки четвертого ступеня супроводжуються омертвлянням шкіри і ураженням глибших тканин (м'язів, сухожиль і кісток).

Поразка опіками третього і четвертого ступеня значної частини тіла може призвести до смертельного результату.

Поразка очей, якщо людина дивилася в бік вибуху, проявляється в засліпленні від 2 до 5 хв. вдень, до 30 хв. і більше вночі.

Захистом від світлового випромінювання може служити будь непрозора перепона.

Таблиця 14.2

Ступені опіків світловимвипромінюванням

Ступінь опікової травми

В людини

У тварини

кДж / м2

кал / см2

кДж / м2

кал / см2

Перша

80-160

2-4

80-250

2-6

Друга

160-400

4-10

250-500

6-12

Третя

400-600

10-15

500-800

12-20

Четверта

> 600

> 15

> 800

> 20

Проникаюча радіація являє собою гамма-випромінювання та потік нейтронів, що випускаються із зони ядерного вибуху. Час дії проникаючої радіації становить 15-20 с. Вражаюча дія проникаючої радіації на матеріали характеризується поглиненою дозою, потужністю дози і потоком нейтронів. Радіус вражаючої дії проникаючої радіації при вибухах в атмосфері менше, ніж радіуси поразки від світлового випромінювання і повітряної ударної хвилі. Однак на великих висотах, в стратосфері і космосі - це основний фактор ураження.

Проникаюча радіація може викликати зворотні і незворотні зміни в матеріалах, елементах радіотехнічної, оптичної та іншої апаратури за рахунок порушення кристалічної решітки речовини, а також в результаті різних фізико-хімічних процесів під впливом іонізуючих випромінювань.

Вражаюча дія на людей характеризується дозою випромінювання.

Ступінь тяжкості променевого ураження залежить від поглиненої дози, а також від індивідуальних особливостей організму і його стану в момент опромінення.

Доза опромінення в 1 Зв (100 бер) не призводить у більшості випадків до серйозного ураження людського організму, а 5 Зв (500 бер) - викликає дуже важку форму променевої хвороби.

Для потужності боєприпасу до 100 кт радіуси поразки повітряної ударної хвилі і проникаючої радіації приблизно рівні, а для боєприпасів потужністю більше 100 кт зона дії повітряної ударної хвилі значно перекриває зону дії проникаючої радіації в небезпечних дозах. З цього можна зробити висновок, що при вибухах середніх і великих потужностей не потрібно спеціальний захист від проникаючої радіації, так як захисні споруди, призначені для укриття від ударної хвилі, повною мірою захищають і від проникаючої радіації.

Для вибухів надмалих і малих потужностей, а також для нейтронних боєприпасів, де зони поразки проникаючою радіацією значно вище, необхідно передбачати захист від проникаючої радіації - різні матеріали, що ослабляють гамма-випромінювання та потік нейтронів. Потік γ-квантів краще послаблюється матеріалами, що мають високі щільності електронів, яким γ-кванти передають свою енергію (свинець, сталь і т.д.). Ослаблення нейтронів відбувається за рахунок поглинання їх ядрами атомів, тому потік нейтронів сильніше послаблюється легкими елементами (водень із складу води, поліетилен та ін.). Товщину матеріалу, яка послаблює дозу гамма-випромінювання або потік нейтронів в два рази, називають шаром половинного ослаблення (табл. 14.3).

Захисні властивості будівель, споруд, сховищ і т.д. характеризуються коефіцієнтом ослаблення - величиною, що показує, у скільки разів доза опромінення всередині будівлі, притулку і т.д. менше, ніж на відкритій місцевості.

Таблиця 14.3

Величини шарів половинного ослаблення деяких матеріалів

Матеріали

Товщина шару матеріалу, см

Гамма випромінювання

Нейтрон

Вода

23,0

4,9

Поліетилен

31.0

4,9

Дерево

40,0

14,0

Цегла

18,0

14,0

Грунт

18,0

11,0

Залізобетон

12,5

9,7

Сталь

3,5

12,0

Радіоактивне зараження місцевості - основним джерелом є продукти поділу ядерного пального, радіоактивні ізотопи, що утворюються в грунті та інших матеріалах під впливом нейтронів - наведена активність, а також неразделівшаяся частина ядерного заряду.

Основна роль в утворенні радіоактивного зараження належить осколкам поділу ядерного пального. У процесі поділу ядер боєприпасу утворюється близько 200 ізотопів 35 хімічних елементів, розташованих у середній частині періодичної таблиці Д. І. Менделєєва. Майже всі ці ізотопи нестабільні і зазнають β-розпад, який супроводжується γ-випромінюванням. Первинні ядра осколківподілу в подальшому випробовують у середньому три-чотири розпаду і в підсумку перетворюються в стабільні елементи. Радіоактивні речовини, що утворилися внаслідок захоплення нейтронів, також розпадаються з випусканням β-частинок і γ-випромінювання.

Не які вступили в реакцію поділу ядра урану або плутонію відчувають природний альфа-розпад.

Таким чином, радіоактивні продукти вибуху випускають три види випромінювання: альфа, бета і гамма. Час їх впливу на ОС досить тривало.

Оскільки при наземному вибуху в вогненна куля залучається значна кількість грунту та інших речовин, то при охолодженні ці частинки випадають у вигляді радіоактивних опадів. Принаймні переміщення хмари по його сліду відбувається випадання радіоактивних опадів, і таким чином на землі залишається радіоактивний слід. Щільність зараження в районі вибуху і по сліду руху радіоактивної хмари зменшується в міру віддалення від центру вибуху. Місцевість вважається зараженою при рівнях радіації 0,5 р / год (3,6 × 10-8 Л / кг) і більше.

У зв'язку з природним процесом розпаду радіоактивність зменшується, особливо різко в перші години після вибуху. Рівень радіації на 1:00 після вибуху є основною характеристикою при оцінці радіоактивного зараження місцевості.

Розміри зон зараження залежать від потужності вибуху і швидкості вітру.

Найбільшою по довжині і площі є зона помірного зараження - зона А. Вона займає 75-80% всієї площі сліду. Зона Б - зона сильного зараження, займає близько 10%, а зони небезпечного і надзвичайно небезпечного зараження (В і Г) займають близько 10-15%. У табл. 14.4 представлені характеристики зон зараження.

Таблиця 14.4

Характеристика зон зараження

Зони поразки

Характеристика зовнішньої межі зони

Рівень радіації на 1 год після вибуху, р / ч

Доза до повного розпаду продуктів вибуху, Р

А - зона помірного зараження

8

40

Б - зона сильного зараження

80

400

В - зона небезпечного зараження

240

1 200

Г - зона надзвичайно небезпечного зараження

800

+4000

Радіоактивного ураження людей і тварин на сліді радіоактивної хмари можуть викликатися зовнішнім і внутрішнім опроміненням. При обмеженому часу перебування на зараженій місцевості і використанні засобів індивідуального захисту основну роль у вражаючий дії (96-98%) грає зовнішнє опромінення, обумовлене γ-випромінюванням.

Форма сліду радіоактивної хмари показана на рис. 14.1.

Форма сліду радіоактивної хмари ядерного вибуху

Рис. 14.1. Форма сліду радіоактивної хмари ядерного вибуху

Зона ураження нейтронним боєприпасом відрізняється від зони атомного ураження, так як основне поразку нейтронного боєприпасу полягає не в руйнуванні об'єктів, а у поразці людей проникаючою радіацією (табл. 14.5).

Таблиця 14.5

Порівняння поразок атомних і нейтронних боєприпасів

Тип боєприпасу

Потужність (q). кт

Радіус зон ураження, м

Rеф. (ефективного ураження людей)

Rразр. (руйнування цегляних будівель)

Атомний

1

450

400

Нейтронний

0,1

700

100

0,02

450

60

Співвідношення між дозами γ-променів і нейтронів в сумарній дозі радіації залежить від потужності вибуху (q) і відстані (R) до центру вибуху. Чим менше q і R, тим більше доза нейтронів (для нейтронних вибухів доза нейтронів може досягати 80-85%).

На рис. 14.2 показані зони ураження нейтронного боєприпасу.

  • 1. Зона комбінованого ураження - руйнування будівель і загибель людей, сильна наведена радіація (доза опромінення понад 120 000 бер).
  • 2. Зона вкрай важких радіаційних уражень (доза опромінення від 600 до 120 000 бер) - променева хвороба вкрай важкого ступеня.
  • 3. Зона важких радіаційних уражень (400-600 бер) - променева хвороба важкого ступеня.
  • 4. Зона середніх радіаційних уражень (200-400 бер) - променева хвороба середнього ступеня.
  • 5. Зона легких радіаційних уражень (100-200 бер) - променева хвороба легкого ступеня.

Зони поразки нейтронного боєприпасу

Рис. 14.2. Зони поразки нейтронного боєприпасу

Наслідком опромінення може бути променева хвороба.

Променева хвороба першого ступеня виникає при одноразовій дозі опромінення 100-200 Р (0,026-0,052 Кл / кг). Прихований період хвороби може тривати два - три тижні, після чого з'являється нездужання, слабкість, запаморочення, нудота. У крові зменшується кількість лейкоцитів. Через кілька днів ці явища проходять. У більшості випадків спеціального лікування не потрібно.

Променева хвороба другого ступеня виникає при дозі опромінення 200-400 Р (0,052-0,104 Кл / кг). Прихований період триває близько тижня. Потім спостерігається загальна слабкість, головні болі, підвищення температури, розлад функцій нервової системи, блювота. Кількість лейкоцитів знижується наполовину. При активному лікуванні одужання наступає через півтора-два місяці. Можливі смертельні наслідки - до 20% уражених.

Променева хвороба третього ступеня настає при дозах опромінення 400-600 Р (0,104-0,156 Кл / кг). Прихований період триває кілька годин. Відзначається загальний важкий стан, сильні головні болі, озноб, підвищення температури до 40 ° С, втрата свідомості (іноді - різке збудження). Хвороба вимагає тривалого лікування (6-8 місяців). Без лікування до 70% уражених гинуть.

Променева хвороба четвертого ступеня виникає при одноразовій дозі опромінення понад 600 Р (0,156 Кл / кг). Хвороба супроводжується затемненням свідомості, лихоманкою, різким порушенням водно-сольового обміну і закінчується смертельним результатом через 5-10 сут.

Променеві хвороби у тварин виникають при більш високих дозах опромінення.

Внутрішнє опромінення людей і тварин обумовлюється радіоактивним розпадом ізотопів, що потрапили в організм з повітрям, водою або їжею.

Значна частина ізотопів (до 90%) виводиться з організму протягом декількох днів, а решта всмоктуються в кров і розносяться по органах і тканинах.

Деякі ізотопи розподіляються в організмі майже рівномірно (цезій), а інші концентруються в певних тканинах. Так, в кісткових тканинах відкладаються джерела α-випромінювань (радій, уран, плутоній); β-випромінювань (стронцій, ітрій) і γ-випромінювань (цирконій). Ці елементи дуже слабо виводяться з організму. Ізотопи йоду переважно відкладаються в щитовидній залозі; ізотопи лантану, церію і прометия - в печінці, нирках і т.д.

При впливі іонізуючих випромінювань отримують дозу опромінення і гинуть рослини. Так, дози, що призводять до загибелі деяких рослин, складають, радий:

  • • овес .................................... .330
  • • пшениця .................. .................. 450
  • • горох городній ..................... 400
  • • томати .................. ................... 1 240
  • • рис .................................... ..1960
  • • картопля, капуста, буряк ...... ..1300
  • • ялина канадська .............................. ..102
  • • дуб, береза ........................... ... 800

В умовах військових дій із застосуванням ядерної зброї в зонах радіоактивного зараження можуть виявитися великі території, а опромінення людей - прийняти масовий характер. Для виключення переопромінення персоналу об'єктів і населення в таких умовах і для підвищення стійкості функціонування об'єктів народного господарства в умовах радіоактивного зараження на воєнний час встановлюють допустимі дози опромінення. Вони складають:

  • 1) при одноразовому опроміненні (до 4 сут.) - 50 радий;
  • 2) при багаторазовому опроміненні:
    • • до 30 сут - 100 рад;
    • • 90 сут - 200 рад;
  • 3) при систематичному опроміненні (протягом року) - 300 радий.

На воєнний час встановлюються також допустимі норми забруднення РВ деяких об'єктів, мрад / год:

  • • одяг та взуття ...................................................... 50
  • • внутрішні поверхні будівель і споруд ............. 90
  • • техніка і транспорт ............................................. .180
  • • великогабаритна техніка (бульдозер тощо) ............... 400
  • • продовольство ................................................... ..1,5

вода:

в обсязі казанка ...................................................... ..1,5

обсязі відра ............................................................ .4,5

Безпечний рівень радіації.

  • • для приготування їжі Р ≤ 1 р / год;
  • • прийому їжі Р ≤ 5 р / год.

Електромагнітний імпульс. При ядерному вибуху утворюється сильне електромагнітне випромінювання в широкому діапазоні хвиль з максимумом спектральної щільності в області 15-30 кГц.

Зважаючи короткочасності дії - кілька мікросекунд - це випромінювання називають електромагнітним імпульсом, причиною виникнення якого є асиметричне електромагнітне поле, що виникає в результаті взаємодії гамма-квантів з ОС.

Основним параметром електромагнітного імпульсу як вражаючого фактора, є високі напруженості електричного і магнітного полів, на людину не впливає. Однак у струмопровідних матеріалах (лініях зв'язку, електропостачання, системах сигналізації та керування, металевих опорах, трубопроводах і т.п.) в момент вибуху виникає імпульс струму, і наводиться високий електричний потенціал щодо землі, що призводить до пробою ізоляції кабелів, вигорання розрядників і плавких запобіжників, пошкодження трансформаторів, виходу з ладу напівпровідникових приладів і т.д. На пунктах управління, вузлах зв'язку це може призвести до виведення з ладу апаратури і створити загрозу поразки обслуговуючого персоналу.

Захист досягається екрануванням ліній зв'язку та управління, застосуванням захисних пристроїв для вхідних ланцюгів, екрануванням окремих блоків і вузлів радіо- і електроапаратури.

 
<<   ЗМІСТ   >>