Поражающие факторы ядерного оружия и их краткая характеристика

МИНИСТЕРСВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕРМСКИЙ  ИНСТИТУТ (филиал)

федерального  государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального  образования

«Российский государственный торгово-экономический  университет»

 

 

Кафедра гуманитарных дисциплин

Контрольная работа

Поражающие факторы ядерного оружия и их краткая характеристика

 

 

Дисциплина 

Безопасность  жизнедеятельности

студента 1-го курса, гр. МП-11

Н.А. Петрова

Преподаватель

(уч. звание ФИО)

 

 

Пермь 2013

План работы

1 Введение

2 ударная волна

3 световое излучение

4 проникающая радиация

5 радиоактивное заражение

6 электромагнитный импульс

7 заключение

8 Список  используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Создание ядерного арсенала было связано с выдающимися научными, технологическими и инженерными  достижениями российских (советских) специалистов, масштабной работой крупных предприятий  на протяжении нескольких десятилетий. За десятки лет атомной эпопеи были спроектированы, разработаны и доведены до производства различные типы ядерных боеприпасов, удовлетворяющие самым разнообразным условиям их боевого применения.

Советские, затем российские предприятия, начиная с 50-х годов  ХХ века, оснастили ядерным оружием  все виды Вооруженных Сил с  использованием разнообразных носителей.

Ядерное оружие – это прежде всего средство поддержания глобальной политической, военной и экономической стабильности, вне зависимости от того, противостоят ли друг другу в той или иной области страны, им обладающие. Единственная альтернатива ядерному оружию – режим полного доверия, полной открытости, режим ликвидации военно-политических блоков, всеобщего и полного запрещения ядерного оружия и его разработок. Это – конечная, отдаленная цель, на пути к которой предстоит еще многое сделать, сохраняя разумные количества ядерных военно-технических средств обеспечения стабильности.

 Ядерное оружие является  одним из основных видов оружия  массового поражения, основанного  на использовании внутриядерной  энергии, выделяющейся при цепных  реакциях деления тяжелых ядер  некоторых изотопов урана и  плутония или при термоядерных  реакциях синтеза легких ядер - изотопов водорода (дейтерия и  трития).

Оно включает в себя ядерные боеприпасы, средства доставки их к цели (носители ) и средства управления.

Мощность взрыва ядерного боеприпаса принято выражать тротиловым эквивалентом, то есть количеством  обычного взрывчатого вещества (тротила), при взрыве которого выделяется столько  же энергии.

В результате выделения огромного  количества энергии при взрыве поражающие факторы ядерного оружия существенно  отличаются от действия обычных средств  поражения. Основные поражающие факторы  ядерного оружия: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное  заражение, электромагнитный импульс.

2 ударная волна

Самое страшное проявление взрыва не гриб, а быстротечная вспышка и образованная ею ударная  волна. Ударная волна - это основной поражающий фактор ядерного взрыва, так как большинство разрушений и повреждений сооружений, зданий, а также поражения людей обусловлены, как правило, ее воздействием. Она представляет собой область резкого сжатия среды, распространяющуюся во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью. Передняя граница сжатого слоя воздуха называется фронтом ударной волны.

Поражающее действие ударной  волны характеризуется величиной  избыточного давления. Избыточное давление - это разность между максимальным давлением во фронте ударной волны  и нормальным атмосферным давлением  перед ним.

При избыточном давлении 20-40 кПа незащищенные люди могут получить легкие поражения (легкие ушибы и  контузии). Воздействие ударной волны  с избыточным давлением 40-60 кПа приводит к поражениям средней тяжести: потере сознания, повреждению органов слуха, сильным вывихам конечностей, кровотечению из носа и ушей. Тяжелые травмы возникают  при избыточном давлении свыше 60 кПа. Крайне тяжелые поражения наблюдаются  при избыточном давлении свыше 100 кПа.

Способность объектов выдерживать  воздействие ударной волны зависит  от множества факторов, таких как  наличие несущих элементов, материал постройки, ориентация по отношению  ко фронту. Избыточное давление в 1 атм (15 фунтов/кв. дюйм), возникающее на расстоянии 2.5 км от наземного взрыва мощностью 1 Мт, способно разрушить многоэтажное здание из железобетона. Для противостояния воздействию ударной волны военные объекты, особенно шахты баллистических ракет проектируют таким образом, чтобы они могли выдержать избыточные давления в сотни атмосфер. Радиус области, в которой при взрыве в 1 Мт создается подобное давление составляет около 200 метров. Соответственно, для поражения укрепленных целей особую роль играет точность атакующих баллистических ракет.

На начальных стадиях  существования ударной волны  ее фронт представляет собой сферу  с центром в точке взрыва. После  того как фронт достигает поверхности, образуется отраженная волна. Так как  отраженная волна распространяется в среде, через которую прошла прямая волна, скорость ее распространения  оказывается несколько выше. В  результате, на некотором расстоянии от эпицентра две волны сливаются возле поверхности, образуя фронт, характеризуемый примерно в два раза большими значениями избыточного давления.

Ударная волна разрушает  строения и технику, травмирует людей  и оказывает отбрасывающее действие быстрым перепадом давления и  скоростным напором воздуха. Последующие  за волной разрежение (падение давления воздуха) и обратный ход воздушных  масс в сторону развивающегося ядерного гриба также могут нанести некоторые повреждения.

Защитой от ударной волны  для человека являются убежища. На открытой местности действие ударной волны  снижается различными углублениями, препятствиями, складками местности.

 

3 световое излучение

Ударная волна и световое излучение аналогичны по поражающим факторам традиционных взрывчатых веществ, но световое излучение в случае ядерного взрыва значительно мощнее.

Световое излучение —  это поток лучистой энергии, включающий ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра. Источником светового  излучения является светящаяся область  взрыва — нагретые до высоких температур и испарившиеся части боеприпаса, окружающего грунта и воздуха. При воздушном взрыве светящаяся область представляет собой шар, при наземном — полусферу.

Максимальная температура  поверхности светящейся области  составляет обычно 5700-7700 °C. Когда температура  снижается до 1700 °C, свечение прекращается. Световой импульс продолжается от долей  секунды до нескольких десятков секунд, в зависимости от мощности и условий  взрыва. Приближенно, продолжительность  свечения в секундах равна корню  третьей степени из мощности взрыва в килотоннах. При этом интенсивность  излучения может превышать 1000 Вт/см² (для сравнения — максимальная интенсивность солнечного света 0,14 Вт/см²).

Результатом действия светового  излучения может быть воспламенение  и возгорание предметов, оплавление, обугливание, большие температурные  напряжения в материалах.

 

При воздействии светового  излучения на человека возникает  поражение глаз и ожоги открытых участков тела, а также может возникнуть поражение и защищенных одеждой  участков тела.

Защитой от воздействия светового  излучения может служить произвольная непрозрачная преграда.

В случае наличия тумана, дымки, сильной запыленности и/или  задымленности воздействие светового  излучения также снижается.

 

4 проникающая радиация

Проникающая радиация (ионизирующее излучение) представляет собой гамма-излучение  и поток нейтронов, испускаемых  из зоны ядерного взрыва в течение  единиц или десятков секунд.

Радиус поражения проникающей  радиации при взрывах в атмосфере  меньше, чем радиусы поражения  от светового излучения и ударной  волны, поскольку она сильно поглощается  атмосферой. Проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 2-3 км от места взрыва, даже для больших  по мощности зарядов, однако ядерный  заряд может быть специально сконструирован таким образом, чтобы увеличить  долю проникающей радиации для нанесения  максимального ущерба живой силе (так называемое нейтронное оружие). На больших высотах, в стратосфере  и космосе проникающая радиация и электромагнитный импульс —  основные поражающие факторы.

Проникающая радиация оказывает  ионизирующее и разрушающее воздействие  на молекулы тканей человека, вызывает лучевую болезнь.

Она  вызывает обратимые  и необратимые изменения в  материалах, электронных, оптических и  других приборах за счет нарушения  кристаллической решетки вещества и других физико-химических процессов  под воздействием ионизирующих излучений.

Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие  гамма-излучение и поток нейтронов. Разные материалы по-разному реагируют  на эти излучения и по-разному  защищают.

От проникающей радиации могут защитить подвалы многоэтажных каменных и железобетонных зданий, подземные убежища с заглублением от 2-х метров (погреб, например или любое укрытие 3-4 класса и выше), некоторой защитой обладает бронированная техника.

Идеального  однородного защитного материала  от всех видов проникающей радиации нет, для создания максимально лёгкой и тонкой защиты приходится совмещать  слои различных материалов для последовательного  поглощения нейтронов, а затем первичного и захватного гамма-излучения (например, многослойная броня танков, в которой  учтена и радиационная защита; защита оголовков шахтных пусковых установок  из ёмкостей с гидратами лития  и железа с бетоном), а также  применять материалы с добавками.

5 радиоактивное заражение

Радиоактивное заражение  — при воздушном взрыве относительно «чистых» термоядерных зарядов (деление-синтез) этот поражающий фактор сведён к минимуму.

И наоборот, в случае взрыва «грязных» вариантов термоядерных зарядов, устроенных по принципу деление-синтез-деление, наземного, заглублённого взрыва, при которых происходит нейтронная активация содержащихся в грунте веществ, а тем более взрыва так называемой «грязной бомбы» может иметь решающее значение.

Кратер от взрыва 104-килотонного  заряда. Выбросы грунта также служат источником заражения

Радиоактивное заражение  — результат выпадения из поднятого  в воздух облака значительного количества радиоактивных веществ. Три основных источника радиоактивных веществ  в зоне взрыва — продукты деления  ядерного горючего, не вступившая в  реакцию часть ядерного заряда и  радиоактивные изотопы, образовавшиеся в грунте и других материалах под  воздействием нейтронов (наведенная радиоактивность).

Оседая на поверхность  земли по направлению движения облака, продукты взрыва создают радиоактивный  участок, называемый радиоактивным  следом. Плотность заражения в  районе взрыва и по следу движения радиоактивного облака убывает по мере удаления от центра взрыва. Форма следа  может быть самой разнообразной, в зависимости от окружающих условий.

Радиоактивные продукты взрыва испускают три вида излучения: альфа, бета и гамма. Время их воздействия  на окружающую среду весьма продолжительно.

В связи с естественным процессом распада радиоактивность  уменьшается, особенно резко это  происходит в первые часы после взрыва.

Поражение людей и животных воздействием радиационного заражения  может вызываться внешним и внутренним облучением. Тяжелые случаи могут  сопровождаться лучевой болезнью и  летальным исходом.

 

6 электромагнитный импульс

Зарево, возникшее в результате высотного ядерного взрыва Starfish Prime

При ядерном взрыве в результате сильных токов в ионизованном радиацией и световым излучением воздухе возникает сильнейшее переменное электромагнитное поле, называемое электромагнитным импульсом (ЭМИ). Хотя оно и не оказывает  никакого влияния на человека, воздействие  ЭМИ повреждает электронную аппаратуру, электроприборы и линии электропередач. Помимо этого большое количество ионов, возникшее после взрыва, препятствует распространению радиоволн и  работе радиолокационных станций. Этот эффект может быть использован для  ослепления системы предупреждения о ракетном нападении.

Сила ЭМИ меняется в  зависимости от высоты взрыва: в  диапазоне ниже 4 км он относительно слаб, сильнее при взрыве 4-30 км, и  особенно силён при высоте подрыва  более 30 км (см., например, эксперимент  по высотному подрыву ядерного заряда Starfish Prime).

Возникновение ЭМИ происходит следующим образом:

Проникающая радиация, исходящая  из центра взрыва, проходит через протяженные  проводящие предметы.

Гамма-кванты рассеиваются на свободных электронах, что приводит к появлению быстро изменяющегося токового импульса в проводниках.

Вызванное токовым импульсом  поле излучается в окружающее пространство и распространяется со скоростью  света, со временем искажаясь и затухая.

Под воздействием ЭМИ во всех неэкранированных протяжённых проводниках  индуцируется напряжение, и чем длиннее  проводник, тем выше напряжение. Это  приводит к пробоям изоляции и  выходу из строя электроприборов  связанных с кабельными сетями, например, трансформаторные подстанции и т. д.

Большое значение ЭМИ имеет  при высотном взрыве до 100 км и более. При взрыве в приземном слое атмосферы  не оказывает решающего поражения  малочувствительной электротехнике, его  радиус действия перекрывается другими  поражающими факторами. Но зато оно  может нарушить работу и вывести  из строя чувствительную электроаппаратуру  и радиотехнику на значительных расстояниях  — вплоть до нескольких десятков километров от эпицентра мощного взрыва, где  прочие факторы уже не приносят разрушающий  эффект. Может вывести из строя  незащищённую аппаратуру в прочных  сооружениях, рассчитанных на большие  нагрузки от ядерного взрыва (например ШПУ). На людей поражающего действия не оказывает.