Ядерное оружие и защита от него (стр. 2 )

Образовавшийся в результате ядерной реакции ионизированный газ (плазма) испускает интенсивный поток рентгеновского излучения и, расширяясь, создает газовый поток, который представляет собой разлетающиеся с большой скоростью продукты взрыва заряда и испарившиеся вещества боеприпаса. Рентгеновское излучение и газовый поток в зависимости от окружающей зону взрыва среды могут проявлять себя как самостоятельные поражающие факторы или, в результате передачи своей энергии окружающей зону взрыва среде, вызвать формирование других поражающих факторов.

Радиоактивные продукты, образующиеся в результате цепной реакции деления атомных ядер, а также радиоактивные изотопы, образующиеся под действием испускаемых при ядерной реакции нейтронов на элементы окружающей среды, могут вызвать радиоактивное заражение местности.

Итак, энергия из зоны ядерной реакции независимо от среды, в которой происходит взрыв, уносится проникающей радиацией, рентгеновским излучением, газовым потоком и радиоактивными про

а также слабые механические колебания грунта (сейсмовзрывные волны).я:активное заражение местностирасстояние и рассеивается. кдуктами. Это распределение энергии ориентировочно характеризуется следующими данными:

-проникающая радиация – 5%;

-радиоактивные продукты – 10%;

-рентгеновское излучение и газовый поток – 85%.

В результате взаимодействия проникающей радиации, рентгеновского излучения и газового потока с окружающей зону взрыва средой (воздух, грунт, вода) происходят характерные для каждой среды физические процессы, обусловливающие внешнюю картину и поражающие факторы.

В зависимости от свойств окружающей среды различают воздушные, подземные, наземные, подводные, надводные и высотные ядерные взрывы.

ВОЗДУШНЫЙ ВЗРЫВ. Практически к воздушным взрывам относятся взрывы в атмосфере на высотах 3,53√¯q<H<10 000 м, где q-мощность взрыва, т. Проникающая радиация и рентгеновское излучение, выходящее из зоны реакции, вызывают возбуждение и ионизацию воздуха. Возбужденные атомы и молекулы при переходе в основное состояние испускают кванты света, в результате чего возникает так называемая область начального свечения воздуха. Это свечение носит люминесцентный характер (свечение холодного воздуха). Его длительность не зависит от мощности взрыва и составляет приблизительно 10 мксек, а радиус области начального свечения воздуха равен примерно 300 м.

В результате взаимодействия гамма-излучения с атомами воздуха образуются высокоэнергетические электроны, движущиеся по направлению движения гамма-квантов, и тяжелые положительные ионы, практически остающиеся на месте. Из-за такого разделения положительных и отрицательных зарядов возникают электрические и магнитные поля – ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ИМПУЛЬС, который проявляет себя как поражающий фактор ядерного взрыва.

Одновременно с ионизацией прилегающего к зоне реакции воздуха происходит его прогрев рентгеновским излучением. В результате чего начинается формирование светящейся области, представляющей собой плазменное образование нагретых до высоких температур воздуха и материалов конструкции боеприпаса. В развитии светящейся области различают три фазы: начальную, первую и вторую. Длительность каждой из них зависит от мощности взрыва: чем больше мощность, тем они длительнее. Продолжительность начальной фазы составляет доли миллисекунд, первой – от нескольких миллисекунд до сотен миллисекунд, второй – от десятых долей секунды до десятков секунд.

Высокая температура внутри охваченной тепловой волной области в тонком наружном слое резко уменьшается до температуры окружающего холодного воздуха. Такой перепад температуры обусловливает возникновение около фронта тепловой волны больших градиентов давления. На границе области, охваченной тепловой волной, накапливаются гидродинамические возмущения, вследствие чего внутри светящейся области зарождается УДАРНАЯ ВОЛНА, которая представляет собой резкое сжатие среды, распространяющееся со сверхзвуковой скоростью.

Некоторое время ударная волна распространяется внутри светящейся области, так как скорость лучистого прогрева больше, чем скорость ударной волны. По мере охлаждения светящейся области скорость распространения тепловой волны уменьшается и при температуре 300 тысяч К она становится равной скорости ударной волны. При температуре ниже 300 тысяч К скорость ударной волны становится больше скорости тепловой волны и её фронт выходит вперед. Момент выхода фронта ударной волны на поверхность светящейся области является окончанием начальной фазы её развития и началом первой фазы.

Первой фазой называется период развития светящейся области, в течении которого её границей и источником интенсивного светового излучения является фронт воздушной ударной волны. В этот период ударная волна полностью экранирует излучение, идущее из внутренних более горячих слоев светящейся области. При этом в то время, когда температура воздуха во фронте выше 10 тысяч К, экраном является сам фронт, а при более низких температурах, когда фронт прозрачен, экранирование излучения внутренних слоев продолжается окислами азота, образующимися за фронтом ударной волны. С течением времени фронт ударной волны перестает светиться и начинает отрываться (удаляться) от светящейся области. Момент отрыва воздушной ударной волны от светящейся области считают окончанием первой фазы и началом второй. Второй фазой называют период развития светящейся области, в течении которого источником светового излучения является воздух за прозрачным фронтом ударной волны.

В этой фазе светящееся область начинает подниматься вверх, вовлекая в себя окружающий воздух; яркостная температура начинает возрастать до 8-10 тысяч К, а затем уменьшается; свет излучается не только поверхностью светящейся области, но и всем её объемом. По мере остывания светящейся области её свечение прекращается, пары конденсируются, она превращается в облако взрыва, представляющее собой клубящуюся массу воздуха, перемешанного с отвердевшими частицами продуктов взрыва, окислами азота воздуха, каплями воды и частицами грунтовой пыли. На вторую фазу приходится основная доля энергии светового излучения (до 98%).

Форма светящейся области во второй фазе зависит от высоты взрыва. При высоком воздушном взрыве (Н>123√¯qм) она близка к сфере. Светящаяся область низкого воздушного взрыва (Н<73√¯qм) в результате деформации ударной волны, отраженной от поверхности земли, имеет вид сферического сегмента. Время свечения и диаметр светящейся области зависит от мощности взрыва. Например, при сверхкрупных взрывов по мощности время свечения составляет несколько десятков секунд, а максимальный диаметр светящейся области составляет несколько тысяч метров.

При атомном и обычном термоядерном взрывах в световое излучение трансформируется около 35% их энергии, а в ударную волну, возникающую при развитии светящейся области, трансформируется около 50% энергии воздушного взрыва.

Образовавшееся в результате увеличения и охлаждения светящейся области облако взрыва вначале имеет красный или красно-коричневый цвет, затем, по мере увеличения количества капель воды, он становится белым. С возрастанием высоты подъёма облако взрыва за счет вовлечения в себя окружающего воздуха и аэродинамических сил увеличивается по размерам и массе, из сферы оно превращается в вихревой тороид. Максимальная высота подъёма облака при ядерных взрывах средней мощности 8-12 км. На этой высоте горизонтальный размер облака составляет 5-9 км. Облако сверхкрупного термоядерного взрыва может подняться до высоты 25 км, а его горизонтальный размер в этом случае достигает десятки километров.

Облако взрыва радиоактивно. После подъёма под действием воздушных течений оно переносится на большое расстояние и рассеивается. Во время движения облака содержащиеся в нем радиоактивные продукты, смешавшись с пылью и каплями воды, постепенно выпадают и вызывают радиоактивное заражение местности. Таким образом, поражающими факторами воздушного ядерного взрыва являются:

-воздушная ударная волна;

-световое излучение;

-проникающая радиация;

-электромагнитный импульс;

-облако взрыва;

-ионизация и радиоактивное заражение атмосферы.

Кроме того, при воздушном взрыве над сушей могут возникать пылевые образования, слабое радиоактивное заражение местности, а также слабые механические колебания грунта (сейсмовзрывные волны).

ПОДЗЕМНЫЙ ВЗРЫВ – Это взрыв для которого средой, окружающей зону реакции, является грунт. В грунте в результате его послойного прогрева образуется раскаленный объем. Процесс расширения этого объема в невозмущенном грунте называется тепловой волной в грунте. Внутри раскаленного объема из-за больших градиентов давления на его границе возникают механические возмущения. Начиная с определенного момента времени, скорость распространения механических возмущений начинает превышать скорость тепловой волны и в окружающем раскаленном объёме грунта происходит скачкообразное увеличение давления, плотности, температуры и скорости его движения. Процесс распространения этих возмущений называется ударной волной в грунте. В отличии от воздушного взрыва при ядерном взрыве в грунте ударная волна существует лишь в самой ближней зоне.

Процессы развития подземного взрыва зависят от глубины заложения заряда в грунте. На большой глубине проникающая радиация и газовый поток полностью поглощаются грунтом, радиоактивные продукты взрыва остаются в полости и в толщине разрушенной породы. Такие взрывы называются камуфлетными. Поражающими факторами камуфлетного ядерного взрыва являются: сейсмовзрывные волны и местное действие на грунт (полость и зоны разрушения грунта, остаточная деформация в грунте, вспучивания, отколы и проседание грунта).

Если взрыв происходит на небольшой глубине, вырвавшиеся наружу газы поднимают с собой в атмосферу большое количество грунта. Образуется воронка, вокруг неё навал грунта, возникают пылевые образования. Вместе с газом и грунтом в атмосферу выбрасывается большое количество радиоактивных продуктов, которые смешиваются с частицами пыли. Такие взрывы называются взрывами с выбросом грунта. Поражающими факторами здесь являются: сейсмовзрывные волны, местное действие взрыва (воронка, зона разрушения, вспучивание и навал грунта, камнепад), сильное радиоактивное заражение местности и атмосферы, облако взрыва и пылевые образования. Проникающая радиация и газовый поток при подземном ядерном взрыве на небольшой глубине практически полностью поглощаются грунтом.