Безопасность жизнедеятельности (стр. 4 )

В противоположном направлении искривления волны приводят к её усилению и увеличению расстояния действия.

На параметры воздушной ударной волны также влияют дождь, туман и снегопад. При сравнительно сильном дожде или тумане наблюдается снижение давления воздушной ударной волны, особенно на больших расстояниях от места взрыва. Влияние их проявляется в том, что начиная с расстояний, где давление ударной волны составляет 2–3 кг/см2 и менее, при дожде и тумане избыточное давление в ударной волне меньше, чем при отсутствии осадков. С ростом интенсивности дождя и тумана и увеличением расстояния от центра взрыва ослабляющее действие осадков увеличивается. Например, на расстояниях, где давление в ударной волне при нормальных условиях составляет 0,3 кг/см2 и менее, в условиях среднего дождя давление уменьшается на 15 % и сильного (ливневого) – на 30 %.

При взрывах в условиях снегопада давление в ударной волне снижается весьма незначительно и это снижение можно не учитывать.

Так как взрыв может быть произведен при любом состоянии атмосферы, то на характер распространения ударной волны и её действия могут оказать влияние температура атмосферы, скорость направления ветра, а также рельеф в комплексе. При этом возможно повышение концентрации энергии ударной волны в каком-либо районе на поверхности земли вследствие одновременного прихода в этот район нескольких ударных волн. Таких районов может быть несколько.

Известны случаи, когда взрыв бомбы с тротиловым эквивалентом 20 тыс. т вызывал выбивание оконных стекол на расстоянии от 120 до 160 км.

В зависимости от характера поверхности, над которой на некоторой высоте производится взрыв определенной мощности, могут изменяться некоторые характеристики ударной волны.

На ровной местности, к которой можно отнести местность с крутизной скатов неровностей не больше 5–10°, влияние рельефа на параметры ударной волны незначительно и им можно принебречь. На холмистой местности (высота холмов 200 м и крутизна скатов более 10°) и на местности с оврагами, лощинами и другими резко выраженными складками местности при движении ударной волны происходит её отражение от скатов обращенных к взрыву, обтекание возвышенностей сверху и боков, а также затекание в овраги и лощины.

При крутизне скатов 10–15° давление на 15–25 % выше, чем на ровной местности. При крутизне скатов 15–30° давление может увеличиваться в два раза, а при крутизне скатов 45° – в 2,5 раза и более. В горной местности увеличение давления выражается в гораздо большей степени.

На обратных по отношению к эпицентру взрыва скатах возвышенностей, а также в узких лощинах и оврагах, расположенных под большим углом к направлению распространения волны, наоборот, возможно уменьшение давления волны. Следовательно степень уменьшения давления волны зависит от крутизны обратного ската. При крутизне 15–20° давление уменьшается в 1,15–1,2 раза, а при крутизне в 45° – в 1,5–2 раза. Давление в ударной волне, распространяющейся в лесу, практически не отличается от давления в волне на открытой местности. Однако, в глубине леса, на расстоянии 50–250 м и более от опушки наблюдается значительное снижение скорости движения воздуха в волне.

Влияние отдельных наземных объектов на параметры ударной волны проявляется в изменении давления и скоростного напора вблизи этих объектов. У передней (обращенной в сторону взрыва) поверхности объекта наблюдается зона повышенного давления.

Вблизи боковых поверхностей и покрытия максимальное давление примерно равно давлению во фронте проходящей ударной волны.

За тыльной поверхностью давление может быть различным в зависимости от Рф проходящей ударной волны.

При плотном размещении объектов (городская застройка) максимальное давление на поверхности земли внутри застройки, как правило, будет несколько выше давления в ударной волне на открытой местности.

Более подробно характер взаимодействия ударной волны с объектами рассмотрим в следующем вопросе (рис. 20).

Действие ударной волны на преграду является динамической нагрузкой. Эта нагрузка определяется параметрами ударной волны, ориентацией объекта относительно фронта волны, а также формой, размерами и жесткостью объекта.

В момент соприкосновения ударной волны с лобовой поверхностью преграды на ней возникает давление отражения, которое по мере продвижения фронта волны уменьшается.

Вначале ударная волна действует только на лобовую поверхность преграды, а затем и на боковые, верхнюю.

Разница давлений на переднюю стенку и тыльную приводит к возникновению смещающей силы, действующей на преграду. Направление этой силы совпадает сначала с направлением распространения ударной волны.

После соударения волн, обогнувших преграду с боков, на тыльной поверхности преграды может возникнуть большее давление, чем на лобовой стенке. В этом случае смещающая сила изменит направление на противоположное. Однако, время её действия очень мало. С падением давления за тыльной стенкой смещающая сила опять принимает направление, совпадающее с действием фронта ударной волны.

Фронт проходящей ударной волны

 

На тыльную стену

На лобовую стену

Д

А Б В Г

ΔР отр.

время

Г

В

А

Отток воздуха

Б Фронт отраженной волны

Рис. 20. Влияние на различные поверхности преграды при обтекании её воздушной
ударной волной

Время действия смещающей силы на преграду примерно равно длительности фазы сжатия ударной волны (τ+).

Из сказанного следует, что чем больше величина избыточного давления, тем сильнее проявится поражающее действие ударной волны.

1.16. ПОРАЖАЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ УДАРНОЙ ВОЛНЫ НА ЛЮДЕЙ

Ударная волна может наносить поражение людям, разрушать и повреждать технику, сооружения и имущество.

Воздействуя на незащищенного человека, ударная волна способна нанести ему различные травмы, в основном такого же характера, как и при взрыве обычных снарядов и бомб, снаряженных тротилом. Но при ядерном взрыве зона поражения будет гораздо больше, чем при взрыве обычных боеприпасов.

Непосредственное воздействие ударной волны на людей заключается в нанесении им травм и контузий. Человеческий организм способен выдержать постепенное повышение давления на 2–3 кг/см2, но обладает малой сопротивляемостью к внезапному повышению давления. Поэтому он в состоянии выдерживать давление ударной волны ядерного взрыва только в пределах 0,4–0,6 кг/см2. Избыточное давление свыше
1,0 кг/см2 является, как правило, смертельным.

Ударная волна вызывает различной степени и тяжести поражения, зависящие от величины избыточного давления в её фронте.

Легкие травмы возникают при избыточном давлении во фронте ударной волны 0,2–0,4 кг/см2 (20–40 кПа) и обычно характеризуются временным повреждением слуха, общей легкой контузией, ушибами, вывихами конечностей. При легких поражениях люди будут нуждаться в госпитализации.

Средней тяжести травмы возникают при избыточном давлении около 0,5 кг/см2 (40–60 кПа). При этих травмах может наблюдаться серьезная контузия всего организма, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей, переломы и сильные вывихи конечностей. Поражения средней тяжести в большинстве случаев не опасны для жизни. Срок лечения до 2–х месяцев.

Тяжелые травмы возникают при избыточном давлении свыше
0,5 кг/см2 (60–100 кПа) и характеризуются сильной контузией всего организма, сильным кровотечением из носа и ушей и тяжелыми переломами конечностей.

Крайне тяжелые травмы образуются при избыточном давлении свыше 1 кг/см2 (свыше 100 кПа). Крайне тяжелые поражения сопровождаются осложнениями и заканчиваются смертельным исходом.

В большинстве случаев человек получает поражение от метального действия ударной волны – в момент взрыва он может быть отброшен на значительное расстояние и получить тяжелые травмы. При расположении в населенном пункте или в лесу он может получить поражение не только в результате прямого, но и косвенного воздействия взрыва, которое может оказаться даже большим, чем непосредственное воздействие поражающих параметров (от обломков разрушаемых зданий в населенных пунктах и от падающих деревьев).

1.17. ЗАЩИТА ОТ УДАРНОЙ ВОЛНЫ

Для защиты людей и техники от ударной волны необходимо использовать закрытые сооружения и естественные укрытия.

Эффективная защита людей может быть достигнута только при наличии необходимого количества защитных сооружений и расположения их в непосредственной близости.

При оценке защитных мероприятий следует иметь в виду, что можно использовать несколько путей значительного уменьшения потерь.

Первоочередное значение имеет заблаговременное рассредоточение людей.

При невозможности рассредоточения защиту людей могут обеспечить искусственно создаваемые сооружения (убежища, блиндажи), а также естественные укрытия (пещеры, овраги, обратные скаты возвышенностей и т. д.)

При невозможности использовать защитные свойства различных сооружений следует применять элементарные меры защиты. Так как для незащищенного человека наибольшую опасность представляет скоростной напор, то целесообразно до подхода ударной волны лечь на землю лицом вниз, головой или ногами в сторону взрыва. В этом положении нагрузка скоростного напора будет наименьшей. Воздействие скоростного напора снижают различные углубления (кюветы, ямы, воронки и др.) или невысокие прочные стенки, пни и другие предметы, за которые можно укрыться.

Контрольные вопросы:

1. Что называется ударной волной?

2. Что называется избыточным давлением?

3. Перечислите основные параметры ударной волны.

4. Какие степени поражения вызывает ударная волна у людей?

5. Назовите и обоснуйте основные способы защиты людей от ударной волны.

1.18. СВЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Световое излучение – это поток электромагнитного излучения в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра. Источником светового излучения является светящаяся область.

Световое излучение распространяется прямолинейно; скорость распространения его в воздухе около 300000 км/сек.

Любая непрозрачная преграда на пути распространения прямого излучения, образующая зону тени, обычно является надежной защитой от светового излучения.

Основным параметром, характеризующим световое излучение, является световой импульс. Световым импульсом называется количество энергии светового излучения, падающего за все время излучения на единицу площади неэкранированной поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению прямого излучения. Измеряется в калориях на см2.

Ослабление светового излучения оценивается по дальности видимости – наибольшему расстоянию, на котором днем на фоне неба можно различить большой темный предмет – лес, здание и т. п.

При чистом воздухе, наблюдающемся в горах, вдали от больших городов и в сельской местности, дальность видимости составляет более 50 км, а при наличии в воздухе дымки она сокращается до нескольких километров. Значительное ослабление светового излучения происходит при запыленном или задымленном воздухе, при дожде, снегопаде, тумане.

При умеренном тумане, сильной метели и ливне световое излучение ослабляется настолько, что его можно не учитывать как самостоятельный поражающий фактор.

При одних и тех же атмосферных условиях величина светового импульса на заданных расстояниях от центра взрыва возрастает примерно прямо пропорционально увеличению мощности взрыва.

Для объектов, расположенных на поверхности земли, при равных расстояниях от центра взрыва и одинаковых атмосферных условиях величина светового импульса при наземном взрыве примерно в три раза меньше, чем при воздушном взрыве той же мощности. Это объясняется тем, что при наземном взрыве светящаяся область в отличие от воздушного взрыва имеет форму полусферы и сильно экранируется облаком пыли. Кроме того, с увеличением высоты возрастает прозрачность воздуха, поэтому для одних и тех же атмосферных условий световое излучение при воздушном взрыве ослабляется меньше, чем при наземном.

1.19. ПОРАЖАЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Световое излучение, падающее на объект, частично отражается, а если объект пропускает излучение, то частично проходит сквозь него. Стекло, например, пропускает более 90 % энергии светового излучения; черные поверхности поглощают до 90–95 % всей падающей на них энергии излучения, а белые – 20–30 %.

Поглощенная энергия светового излучения, превращаясь в тепловую, нагревает облучаемый объект. Нагрев может быть настолько сильным, что произойдет коробление, растрескивание, плавление, обугливание или воспламенение материала.

Живые ткани также поглощают излучение и могут нагреваться до высокой температуры, в результате чего наступают ожоги различной степени тяжести.

Нагрев материалов под воздействием светового излучения при прочих равных условиях облучения зависит от теплоемкости, теплопроводности, толщины материалов. Светлые материалы поглощают лучистую энергию в несколько раз меньше, чем темные, и поэтому более устойчивы к действию светового излучения.

Существенную роль в поражающем действии светового излучения играет время облучения объекта, зависящее от мощности взрыва.

При оценке поражающего действия светового излучения и расчетах характеристик излучения, падающего на различные объекты, учитываются условия облучения: ориентация облучаемой поверхности, влияние отраженного излучения, ослабление и экранирование светового излучения естественными и искусственными преградами, перемещение объекта. Основной характеристикой падающего на объект излучения является импульс облучения. Импульс облучения – это количество энергии светового излучения, падающее за все время излучения на единицу площади облучаемой поверхности. Выражается в калориях на квадратный сантиметр.

Импульсы облучения, вызывающие воспламенение или тление некоторых материалов, а также ожоги открытых участков кожи человека, называются поражающими импульсами. С увеличением влажности материала величина поражающего импульса возрастает (табл. 1).

Таблица 1

Ориентировочные значения поражающих импульсов, кал/см2

Наименование объекта или материала	Мощность взрыва, тыс. т
1	10	100	1000
Открытые участки кожи тела человека (ожоги II степени)	3,5	4	4,6	5,1
Бумага, опавшие листья, сено	4	4,5	5	6
Текстильные х/б материалы, строительный мусор	6	7	8	9
Древесина, картон, толь, брезент	8	11	14	18
Текстильные шерстяные материалы	10	13	18	24

В результате воздействия светового излучения на легковоспламеняющиеся материалы может возникнуть большое количество пожаров на значительной площади. Если не принять своевременно меры к их локализации и тушению, то отдельные очаги сольются в сплошной пожар, тушить который значительно труднее.

1.20. ПОРАЖЕНИЕ ЛЮДЕЙ СВЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Световое излучение при воздействии на людей может вызвать ожоги открытых и защищенных одеждой участков тела, а также поражение глаз.

Различают четыре степени ожога.

Ожог I степени представляет собой поверхностное поражение кожи, внешне проявляющееся в ее покраснении; Ожог II степени характеризуется образованием пузырей; Ожог III степени – омертвением глубоких слоев кожи; Ожог IV степени - характеризуется обугливанием кожи и подкожной клетчатки, а иногда и более глубоких тканей. Степень ожога определяется величиной светового импульса (табл. 2).

В реальных условиях человек, заметив вспышку взрыва или ощутив боль от ожога, будет стараться укрыться, т. е. принять меры самозащиты.

Время, необходимое человеку для принятия мер самозащиты от светового излучения, в среднем составляет около 2 сек. То есть часть импульса будет "отсекаться". В этом случае для поражения открытых участков кожи потребуются величины световых импульсов, примерно в 1,2–1,5 раза превышающие указанные ранее значения.

Таблица 2

Световые импульсы, кал/см2, при которых наблюдаются

ожоги кожи открытых участков тела человека

Степень ожога	Мощность взрыва, тыс. т.
1	10	100	1000
I	2,4	2,9	3,4	4
II	3,5	4	4,6	5,1
III	4,9	5,5	6,2	6,9

Кроме ожогов кожи, световое излучение может вызвать ожоги век, роговицы и радужки, глазного дна и временное ослепление.

Ожоги век и переднего отдела глаза возникают примерно при тех же величинах световых импульсов, что и ожоги открытых участков
тела.

Ожоги глазного дна возможны только при прямом взгляде на светящуюся область взрыва. Они могут возникать при световых импульсах, которые в несколько раз меньше световых импульсов, вызывающих ожоги кожи.

Временное ослепление – это обратимое нарушение зрения, которое возникает обычно в ночное время и в сумерки. Продолжительность временного ослепления может меняться в широких пределах – от несколько секунд до десятков минут.

Контрольные вопросы:

1. Что является источником светового излучения?

2. Дайте определение световому импульсу.

3. Сколько степеней ожога Вы знаете? Охарактеризуйте их.

4. Как защититься от светового излучения?

1.21. ПРОНИКАЮЩАЯ РАДИАЦИЯ

Проникающая радиация представляет собой поток гамма-излу-чения и нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва. Оба вида излучения могут распространяться в воздухе во все стороны от центра взрыва на многие сотни метров и даже на километры, ионизируя атомы этой среды.

Проходя через живую ткань, гамма-излучение и нейтроны ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав клеток. Под влиянием ионизации в организме возникают биологические процессы, приводящие к нарушению жизненных функций отдельных органов и систем и к развитию в организме лучевой болезни.

Источником гамма-излучения является неупругое рассеяние нейтронов в материалах боеприпаса и особенно интенсивно вследствие захвата нейтронов продуктами взрыва и воздухом. Это гамма-излучение называется захватным и является одним из основных источников гамма-излучения при наземных и воздушных ядерных взрывах.

Другим основным источником гамма-излучения являются осколки деления ядерного горючего, создающие поток осколочного гамма-излучения.

Гамма-излучение, распространяясь в воздухе, значительно ослабляется. Это происходит потому, что с увеличением расстояния от центра взрыва увеличивается площадь поверхности сферы, через которую проходит общий поток гамма-квантов, а следовательно, уменьшается количество энергии излучения, падающего на 1 см2 поверхности сферы, – это во-первых, а во-вторых, по пути распространения гамма-излучение ослабляется воздухом.

В результате взаимодействия гамма-кванта с атомами воздуха или другой среды, в которой он распространяется, на пути его движения остается след из свободных электронов и ионизированных атомов. Степень ионизации среды гамма-излучением определяется дозой гамма-излучения, единицей измерения которой служит рентген.

Рентген (Р) – это такая доза гамма-излучения, при которой в 1 см3 сухого воздуха при температуре 0 °С и давлении 760 мм рт. ст. образуется приблизительно 2 млрд. пар ионов. Дозе 1 p соответствует поглощение в 1 г воздуха 84 эрг энергии, а в 1 г биологической ткани – 93 эрг. Применяются и более мелкие единицы: миллирентген (мр), равный 0,001 р, и микрорентген (мкр), равный 0,000001 р.

В настоящее время для измерения дозы излучения, поглощаемой в любом веществе, применяют также единицу рад. 1 рад соответствует 100 эрг поглощенной энергии в 1 г вещества.

Нейтроны образуются как непосредственно при реакциях деления синтеза, так и в результате распада осколков деления. При реакциях деления и синтеза образуются мгновенные нейтроны, которые поглощаются воздухом за 0,5 сек, и запаздывающие нейтроны, испускаемые в процессе распада осколков деления с периодом полураспада от 0,5 до
50 сек. Время действия запаздывающих нейтронов на наземные объекты составляет примерно 10–20 сек.

Нейтроны, будучи электрически нейтральными частицами, при прохождении через вещество сами непосредственно не вызывают его ионизацию. Но они вызывают ионизацию косвенным путем, например, взаимодействуя с некоторыми легкими ядрами.

Ионизирующая способность нейтронов, как и гамма излучения, определяется дозой. Поражающее действие нейтронов на людей и животных пропорционально дозе, выражаемой в биологических эквивалентах рентгена (Бэр). 1 Бэр – доза, нейтронов, воздействие которой на человека эквивалентно воздействию 1 p гамма-излучения. Поражающее действие проникающей радиации определяется её суммарной дозой, которая получается путем сложения доз гамма-излучения и нейтронов.

Соотношение между дозами гамма-излучения и нейтронов в суммарной дозе проникающей радиации зависит от мощности взрыва и расстояния до центра взрыва.

Для больших доз и для взрывов сверхмалого и малого калибров доза, обусловленная нейтронами, больше дозы, обусловленной гамма-излучением; для средних величин доз, а также для взрывов мощностью более 10 тыс. т справедливо обратное соотношение.

1.22. ПРИНЦИПЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПРОНИКАЮЩЕЙ РАДИАЦИИ

Чем плотнее вещество, тем сильнее ослабляется гамма-излучение. Так как чем больше плотность вещества, тем больше в единице его объема атомов и тем большее количество раз взаимодействует с ними гамма-излучение. Следовательно, на одном и том же отрезке пути гамма-излучение в более плотном веществе потеряет больше энергии, чем в менее плотном, а потеря энергии означает уменьшение дозы гамма-излучения.

Пусть поток гамма-излучения падает на поверхность преграды толщиной ℓ (рис. 21). Некоторый слой dγ уменьшает дозу гамма-излучения D0γ в два раза. Тогда на границе А–А доза радиации окажется равной D0γ/2. Если в преграде умещается несколько слоев толщиной dγ, то на границе Б–Б доза радиации будет вдвое меньше, чем на границе А–А, или вчетверо меньше D0γ. В общем виде ослабление дозы гамма-излучения преградой, толщиной ℓ пропорционально 2ℓ/dγ, т. е. Dγ = D0γ/2ℓ/dγ.

Рис. 21. Ослабление гамма – излучения преградой

Величину слоя dγ, ослабляющего дозу гамма-излучения в два раза, называют слоем половинного ослабления (табл. 3).