Поражающие факторы ядерного взрыва

Реферат

      По учебному предмету: «ОБЖ»

            Тема: « Поражающие факторы ядерного взрыва»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила :

студентка: 2 курса, гр. 2-8

Позднякова  Евгения Андреевна 

Проверил:

Паначевный  Сергей Борисович

 

 

 

 

г.Курск.2013 

 

 

                                                 Содержание

 

Введение

1. Световое излучения

2. Ударная волна

3. Эпидемиологическая и экологическая обстановка

4. Проникающая радиация

5. Радиоактивное заражение

6. Электромагнитный импульс

Заключение

 

 

 

 

Введение

Ядерный взрыв - мощный взрыв, вызванный  высвобождением ядерной энергии: либо при быстро развивающейся цепной реакции деления тяжелых ядер; - либо при термоядерной реакции  синтеза ядер гелия из более легких ядер. В зависимости от задач, решаемых применением ядерного оружия, ядерные  взрывы могут производиться в  воздухе, на поверхности земли и  воды, под землей и водой. Ядерный  взрыв сопровождается выделением огромного  количества энергии, поэтому по разрушающему и поражающему действию он в сотни  и тысячи раз может превосходить взрывы самых крупных боеприпасов, снаряженных обычными взрывчатыми  веществами.

Поражающие факторы ядерного оружия - физические процессы и явления, которые  возникают при ядерном взрыве и определяют его поражающее воздействие. Характер, степень и продолжительность  воздействия поражающих факторов зависят  от мощности ядерного боеприпаса, вида взрыва, расстояния от его эпицентра, степени защиты объектов, метеорологических  условий, характера местности.

Основными поражающими факторами  ядерного оружия являются: ударная  волна, световое излучение, проникающая  радиация, радиоактивное заражение  и электромагнитный импульс. Примерно половина всей энергии выходит в виде ударной волны, остальное - световое излучение, на долю проникающей радиации (гамма-лучей и нейтронов) приходится не более 5%. Такое разнообразие поражающих факторов говорит о том, что ядерный взрыв представляет собой гораздо более опасное явление, чем взрыв аналогичного по энерговыходу количества обычной взрывчатки.

Люди, непосредственно подвергшиеся воздействию поражающих факторов ядерного взрыва, кроме физических повреждений, испытывают психологическое угнетающее воздействие от осознания факта  близкого ядерного взрыва — самого разрушительного оружия, известного человечеству на данный момент.

 

 

1. Световое излучения

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.

 

 

 

 

 

2.Ударная волна

Большая часть разрушений, причиняемых  ядерным взрывом, вызывается действием  ударной волны. Ударная волна  представляет собой скачок уплотнения в среде, который движется со сверхзвуковой  скоростью (более 350 м/с для атмосферы). При атмосферном взрыве скачок уплотнения — это небольшая зона, в которой  происходит почти мгновенное увеличение температуры, давления и плотности  воздуха. Непосредственно за фронтом  ударной волны происходит снижение давления и плотности воздуха, от небольшого понижения далеко от центра взрыва и почти до вакуума внутри огненной сферы. Следствием этого снижения является обратный ход воздуха и  сильный ветер вдоль поверхности  со скоростями до 100 км/час и более  к эпицентру.[3] Ударная волна разрушает  здания, сооружения и поражает незащищенных людей, а близко к эпицентру наземного  или очень низкого воздушного взрыва порождает мощные сейсмические колебания, способные разрушить  или повредить подземные сооружения и коммуникации, травмировать находящихся  в них людей.

Большинство зданий, кроме специально укрепленных, серьёзно повреждаются или  разрушаются под воздействием избыточного  давления 2160—3600 кг/м² (0,22—0,36 атм).

Энергия распределяется по всему пройденному  расстоянию, из-за этого сила воздействия  ударной волны уменьшается пропорционально  кубу расстояния от эпицентра.

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

3.Эпидемиологическая и экологическая обстановка

Ядерный взрыв в населённом пункте, как и другие катастрофы, связанные  с большим количеством жертв, разрушением вредных производств  и пожарами, приведёт к тяжёлым  условиям в районе его действия, что будет вторичным поражающим фактором. Люди, даже не получившие значительных поражений непосредственно от взрыва, с большой вероятностью могут  погибнуть от инфекционных заболеваний[7] и химических отравлений. Велика вероятность  сгореть в пожарах или просто расшибиться при попытке выйти  из завалов.

Ядерная атака атомной электростанции может поднять в воздух значительно  больше радиоактивных веществ, чем  может дать сама бомба. При прямом попадании заряда и испарении  реактора или хранилища радиоактивных  материалов площадь земель, в течение  многих десятков лет непригодных  для жизни, будет в сотни—тысячи раз больше площади заражения  от наземного ядерного взрыва. Например, при испарении реактора мощностью 100 МВт ядерным взрывом в 1 мегатонну  и просто при наземном ядерном  взрыве 1 Мт соотношение площадей территории со средней дозой 2 рад (0,02 Грей) в  год будет следующим: через 1 год  после атаки 130 000 км² и 15 000 км²  через 5 лет 60 000 км² и 90 км² через 10 лет 50 000 км² и 15 км² через 100 лет 700 км² и 2 км²[8].

 

 

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 может  вызывать 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 гамма-излучения хорошо защищают материалы, имеющие элементы с высокой атомной массой (железо, свинец, низкообогащённый уран), но эти  элементы очень плохо ведут себя под нейтронным излучением: нейтроны относительно хорошо их проходят и  при этом генерируют вторичные захватные  гамма-лучи, а также активируютрадиоизотопы, надолго делая саму защиту радиоактивной (например, железную броню танка; свинец же не проявляет вторичной радиоактивности). Пример слоёв половинного ослабления проникающего гамма-излучения^[4]: свинец 2 см, сталь 3 см, бетон 10 см, каменная кладка 12 см, грунт 14 см, вода 22 см, древесина 31 см.

Нейтронное излучение  в свою очередь хорошо поглощается  материалами, содержащими лёгкие элементы (водород, литий, бор), которые эффективно и с малым пробегом рассеивают и поглощают нейтроны, при этом не активируются и гораздо меньше выдают вторичное излучение. Слои половинного ослабления нейтронного потока: вода, пластмасса 3 — 6 см, бетон 9 — 12 см, грунт 14 см, сталь 5 — 12 см, свинец 9 — 20 см, дерево 10 — 15 см. Лучше всех материалов поглощают нейтроны водород (но в газообразном состоянии он имеет малую плотность), гидрид лития и карбид бора.

 

 

5. Радиоактивное заражение

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.

Установка на боевую часть ядерного заряда оболочки из кобальта вызывает заражение территории опасным изотопом 60Co (гипотетическая грязная бомба).

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

 

6. Электромагнитный импульс

 

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[6].

Заключение

Для эффективной защиты от поражающих факторов ядерного взрыва необходимо чётко знать их параметры, способы  воздействия на человека и методы защиты.