Ядерна зброя: бойові властивості, що вражають чинники, заходи захисту
Вражаюча дія ядерної зброї обумовлено внутрішньоядерній енергією, що виділяється в результаті вибухових процесів поділу або синтезу ядер.
Ядерна енергія - це енергія, що звільняється при різних перетвореннях ядер. Процес швидкого звільнення великої кількості внутрішньоядерній енергії в обмеженому обсязі називаетсяядерним вибухом. Залежно від завдань, що вирішуються шляхом застосування ядерної зброї, від виду і місця знаходження об'єктів (цілей) ядерні вибухи можуть бути зроблені в повітрі на різній висоті (в тому числі в космічному просторі), у поверхні землі і під землею (під водою).
Космічний вибух застосовується на висоті більше 65 кілометрів для ураження космічних цілей.
Висотний взрив- на висотах від 10 до 65 кілометрів для ураження повітряних цілей. Для наземних цілей він становить небезпеку тільки шляхом впливу на електро- і радіоприлади. Основними вражаючими факторами такого вибуху є проникаюча радіація, рентгенівське випромінювання, газовий потік, іонізація середовища, електромагнітний імпульс, світлове випромінювання, слабке радіоактивне зараження середовища.
Висотні вибухи створюють області підвищеної іонізації, які впливають на поширення радіохвиль КВ-діапазону, на засоби зв'язку (крім УКВ). Вони застосовуються для знищення головних частин ракет, літаків і інших літальних апаратів, з-будівлі перешкод радіозв'язку і управління.
Повітряний вибух відбувається на висотах від кількох сотень метрів до кількох кілометрів. Радіоактивне зараження місцевості при цьому практично відсутня. Світиться область вибуху не торкається поверхні землі. Зовнішні ознаки його - сферична (кульова) світиться область при високому вибуху і деформована знизу - при більш низькому. Утворюється грибоподібну хмару. Основні вражаючі фактори: ударна хвиля, світлове випромінювання, електромагнітний імпульс, проникаюча радіація, незначне зараження місцевості в районі вибуху. Ядерні вибухи такого виду застосовуються для знищення населення, особового складу військ, техніки, розташованої відкрито або в спорудах простого типу, повітряних цілей, а також не особливо міцних наземних споруд.
Наземний вибух здійснюється на поверхні землі або на такій висоті, коли світиться область стосується грунту. Остання зовні має форму усіченого кулі або півсфери біля поверхні землі. Виникає грибоподібну хмару темних тонів. Характерна особливість цього виду вибуху - сильне радіоактивне зараження місцевості. Основні вражаючі фактори, крім названого - ударна хвиля, світлове випромінювання, електромагнітний імпульс, проникаюча радіація, сейсмовзривние хвилі. Наземні вибухи застосовуються для знищення населення і особового складу військ, розташованих в захисних спорудах і знаходяться відкрито, в зонах сильного радіоактивного зараження, вкритої техніки, а також для руйнування споруд великої міцності.
Вражаючими факторами ядерного вибуху є: повітряна ударна хвиля, світлове випромінювання, проникаюча радіація, радіоактивне зараження території, електромагнітний імпульс.
Ударною хвилею називається різке і значне за величиною стиснення середовища (повітря, грунту, води), що розповсюджується в усі сторони від центра вибуху з надзвуковою швидкістю (1 кілометр - за 2 секунди, 2 кілометри - за 5 секунд, 8 кілометрів - за 8 секунд) . Від наземного вибуху ударна хвиля поширюється уздовж поверхні землі. Вона має здатність «затікати» в споруди (відкриті захисні двері сховищ, котловани).
Поразки людей відбуваються в результаті безпосереднього і непрямого впливу ударної хвилі. У людей можуть бути також різні нервово-психічні порушення.
Безпосереднє ураження людини ударною хвилею визначається в основному надлишковим тиском у фронті ударної хвилі і швидкісним напором (метальний дію). В результаті у людей можуть виникнути травми різного ступеня тяжкості.
Непряме вплив проявляється у вигляді травм людині в результаті його ударів об землю при відкинути швидкісним напором, ударів уламками різних предметів (фрагментами будівель, камінням, падаючими деревами і т.д.).
Ударна хвиля вражає також відкрито розташовану техніку - як внаслідок надлишкового тиску, так і внаслідок відкидання об'єкта швидкісним напором і удару його об землю.
Розрізняють слабкі, середні і сильні пошкодження і повне руйнування техніки. Для захисту населення від ударної хвилі слід використовувати захисні властивості місцевості і техніки, зводити інженерні споруди колективного типу. Основні з них - притулку 4-го класу, які зменшують радіус зони ураження людей в порівнянні з відкритим їх розташуванням при наземному вибуху - в 3-5 разів, при повітряному - в 6-8 разів (перекриті щілини - тільки в 1,5 2 рази).
Світлове випромінювання ядерного вибуху являє собою електромагнітне випромінювання оптичного діапазону, що включає ультрафіолетову, видиму і інфрачервону область спектра. Джерела цього випромінювання - світиться область вибуху в повітрі. За своєю природою воно переважно теплове. Потрапляючи на поверхню об'єкта, воно частково відбивається, частково поглинається, а якщо об'єкт пропускає випромінювання, то частково проходить крізь нього. Так, скло пропускає до 90% енергії, а чорна поверхня поглинає до 95% її. Світлі поверхні велику частину енергії відображають і, отже, менше нагріваються.
У людей світлове випромінювання може викликати опіки відкритих ділянок тіла, та й під одягом, опікові поразки очей і тимчасове осліплення, яке, як правило, проходить без будь-яких наслідків. Днем воно триває 1-5 хвилин, вночі - до 30 хвилин і більше. Світлове випромінювання може викликати також загоряння і обвуглювання дерев'яних частин озброєння і техніки, гумових деталей у автомобілів, чохлів і т.д.
Будь-яка перешкода, що здатна створити тінь, захищає від прямої дії світлового випромінювання і виключає опіки. Чим швидше людина сховається в тіні якої-небудь перешкоди, тим менше він отримає опіків. В туман, дощ, снігопад дію такого випромінювання значно слабкіше, ніж в ясну погоду.
Проникаюча радіація - це потік гамма-променів і нейтронів, що випускаються при ядерному вибуху протягом 15-25 секунд. Доза гамма-випромінювань вимірюється в рентгенах (Р), сумарна поглинена доза гамма - нейтронного випромінювання - в радах (рад).
Вражаюча дія іонізуючого випромінювання визначається кількістю енергії, що поглинається біологічною тканиною (поглинена доза). Одиниця поглиненої дози-радіо. 1 рад - це доза, при якій в 1 грамі речовини поглинається кількість енергії, що дорівнює 100 ерг або 10 Дж / кг. А одиниця потужності поглиненої дози - рад / сек, рад / год.
Наведемо значення всіх існуючих одиниць вимірювання доз. іонізуючого випромінювання.
1 рад = 1,06 бер = 0,01 Гр = 1,14 Р = 0,01 Дж / кг = 100 ерг / ч;
1 бер = 0,943 рад = 1,07 Р = 100 ерг / ч = 110 Дж / кг = 0,01 Гр = 0,01 Зв;
1 Р = 0,93 бер = 0,877 рад = 0, 009 Зв;
1 Зв = 100 бер = 107 Р = 0,943 Гр;
1 Гр = 100 рад = 1 Дж / кг = 114 Р = 106 бер = 1,06 Зв.
Грей- це поглинена доза випромінювання, відповідна енергії 1 Дж іонізуючого випромінювання будь-якого виду, переданої опроміненому речовині масою 1 кілограм.
Зіверт- еквівалентна доза випромінювання будь-якого виду, поглинена в 1 кілограмі біологічної тканини і створює такий же біологічний ефект, як і поглинена доза в 1 Гр фонового випромінювання.
Потужність поглиненої дози (Гр / сек) - приріст дози в одиницю часу. Характеризує швидкість накопичення дози і може збільшуватися або зменшуватися з часом.
Число ядер, що розпадаються в 1 секунду, називається активністю радіоактивної речовини (РВ). Беккерель (Бк) = 1 розпад в секунду.
Щільність радіоактивного зараження (забруднення) - 1 Кі / м 2 - кількість розпадів в секунду на одиницю поверхні (на одиницю об'єму - Кі / л, Ки / м 3; на одиницю ваги - Кі / кг). Забруднення щільністю 1 Кі / м 2 еквівалентно потужності дози 10 Р / ч або 1 Р / год = 10 мКи / см 2.
Для оцінки радіаційної обстановки на місцевості, в робочому або житловому приміщенні, зумовленої впливом рентгенівського або гамма-випромінювання, використовують експозиційну дозу опромінення. Одиниця її - кулон на кілограм, але на практиці частіше використовують позасистемна одиницю - рентген. Поглиненої дози 1 рад відповідає експозиційна доза приблизно в 1 Р.
При опроміненні живих організмів виникають різні біологічні ефекти, різниця між якими при одній і тій же поглиненої дози пояснюється різними видами опромінення. Прийнято порівнювати біологічні ефекти, викликані будь-якими іонізуючими випромінюваннями, з ефектами від рентгенівського і гамма-випромінювання, тобто вводиться поняття про еквівалентній дозі. Одиниця її - зіверт (Зв). Існує також позасистемна - бер.
Природно, доза іонізуючого випромінювання тим більше, чим більше час опромінення, тобто доза накопичується з часом.
Сутність вражаючої дії проникаючої радіації на людину полягає в іонізації атомів і молекул його організму, а також в ураженні кісткового мозку, що викликає специфічне захворювання - променеву хворобу.
Працездатність людей не знизиться, якщо доза опромінення за 4 доби становитиме не більше 50 рад (рентген), багаторазова протягом 10-30 діб-100 рад, а протягом року - 300 радий.
Під дією проникаючої радіації на елементи техніки можуть змінюватися параметри елементів радіоелектронної апаратури (напівпровідники), що порушує роботу радіостанцій, радіолокаторів, приладів нічного бачення і т.п. або виводить їх з ладу. Світлочутливі матеріали засвічуються, скла оптичних приладів темніють. У грунті, техніці під дією нейтронів утворюються штучні радіоактивні ізотопи, виникає так звана наведена радіація.
Потік гамма-променів при проходженні через різні матеріали послаблюється. Ступінь ослаблення тим більше, чим щільніше матеріал і товстіший шар. Нейтронний потік найсильніше послаблюється речовинами, що містять легкі елементи (водень, вуглець і т.п.).
Електромагнітний імпульс виникає при всіх видах ядерних вибухів. Він обумовлений тим, що в момент вибуху в навколишньому просторі утворюється система вільних електричних зарядів. В результаті іонізації середовища миттєвими гамма - квантами за рахунок вторинної іонізації в просторі відбувається короткочасний розділ позитивних і негативних зарядів, що призводить до появи електричних і магнітних полів. У підсумку на металевих об'єктах індукуються високі електричні потенціали щодо землі, на повітряних і підземних дротових і кабельних лініях зв'язку створюються електричні напруги як щодо землі, так і між проводами. Тому пробивається ізоляція проводів, трансформаторів, конденсаторів, опорів, перегорають запобіжники.
Радіоактивне зараження місцевості і повітряного простору відбувається внаслідок випадання РВ із хмари ядерного вибуху. Джерелами такого зараження є радіоактивні речовини, які утворюються при діленні ядерного пального, а також в результаті неповного його залучення в ядерну реакцію. Крім того, вони виникають під дією нейтронного потоку і наведеної активності грунту в районі вибуху.
РВ можуть викликати ураження людей шляхом зовнішнього опромінення і при попаданні всередину організму і на шкіру. При впливі великих доз можливо захворювання променевою хворобою.
При ядерному вибуху РВ піднімаються вгору, утворюючи радіоактивна хмара. Під впливом висотних вітрів воно переміщається на великі відстані, заражаючи місцевість і утворюючи по шляху руху так званий слід. Умовно він ділиться на чотири зони: А - помірного зараження (вона становить 70-80% площі сліду), Б - сильного зараження (приблизно 10% площі сліду), В - небезпечного зараження (8-10% площі сліду) і Г - надзвичайно небезпечного зараження (2-3% площі сліду).
Радіоактивні речовини, що потрапили на шкіру або слизові оболонки очей, носа, рота, якщо їх швидко не видалити, можуть викликати місцеві радіаційні опіки (запалення, виразки). Тому заходи на місцевості, зараженій РР, необхідно виконувати в засобах індивідуального захисту.
Ступінь радіоактивного зараження поверхонь об'єктів (виробничі та житлові будівлі, обладнання, автомобілі, одяг, шкірні покриви людини, тварин і т.д.) прийнято характеризувати також потужністю дози в миллирентгенах на годину (мР / год). При діях на зараженій місцевості слід вжити всіх заходів захисту, перш за все від зовнішнього гамма-випромінювання. Найбільш надійний захист людей від нього забезпечують притулку (в тому числі швидкобудуюємі), протирадіаційні та найпростіші укриття.
Різновидом ядерної зброї являетсянейтронное. Воно призначене в основному для масового ураження людей. Нейтронні ядерні заряди - це термоядерні заряди типу «поділ-синтез» малої і надмалої потужності, пристрій яких забезпечує перерозподіл енергії вибуху на користь проникаючої радіації, а точніше - потоку нейтронів (до 80% загальної енергії вибуху). Потік нейтронів має велику проникаючу здатність. Взаємодія нейтронів з живими клітинами призводить до їх загибелі і в цілому до радіаційному ураженню організму. Цей потік викликає ураження людей на площі, яка в два рази перевищує площу ураження ударною хвилею при вибуху звичайного ядерного заряду тієї ж потужності.
Захист від нейтронного потоку складніше, ніж від проникаючої радіації звичайного ядерного вибуху. Захисний шар укриття повинен бути по можливості комбінованим, щоб забезпечити не тільки уповільнення, але і поглинання нейтронів. Хороші захисні властивості мають бетон, дерево, грунт. Наприклад, шар грунту в 11 сантиметрів зменшує потік нейтронів в два рази.
Мірою небезпеки іонізуючого випромінювання для людини служить еквівалентна (або біологічно значуща) поглинена доза - 1 бер. Для характеристики гамма - і рентгенівського випромінювання використовується рентген. 1 бер приблизно дорівнює 1 Р.
Як видно, не такі вже й нешкідливі для людини інші процедури і життєві блага. Хоча і нічого особливо небезпечного при користуванні ними немає. Просто у всьому, як то кажуть, треба знати міру.
Особливості аварії на радіаційно-небезпечному об'єкті
До основних джерел забруднення навколишнього середовища радіоактивними речовинами (РВ) відносяться виробничі підприємства, які видобувають і переробляють сировину, що містить РВ, атомні електростанції (АЕС), радиохимические заводи, науково-дослідні інститути та ін. Об'єкти.
В даний час правоохоронними органами Рос-сийской Федерації узагальнюється практика виконання законодавства, спрямований-ного на попередження незаконного вво-за, вивезення, захоронення, утилізації відпрацьовано-бота ядерного палива, радіоактивних-них, токсичних, хімічних та інших шкоду-них для навколишнього природного середовища і здоров'я населення зарубіжних і отече-ських промислових відходів.
Мета даної лекції в тому, що б найбільш повно розкрити радіоактивний фон і проблеми його зниження.
- аварії та катастрофи на АЕС та інших ядерних енергетичних установках (ЯЕУ);
- утилізація радіоактивних відходів;
- перспективи автономної енергетики
- проблеми зниження радіоактивного фона.1. Аварії і катастрофи на АЕС та інших ядерних енергетичних установках (ЯЕУ)
АЕС є складовою частиною досить складної сукупності ядерного виробництва, званої ядерно-паливним комплексом або циклом (ЯПЦ). Він включає в себе:
- видобуток і переробку уранової руди з отриманням хімічних концентратів урану (рудовидобувні і рудоперерабативающіе заводи);
- отримання чистих сполук урану з концентратів (афінажні заводи);
- виробництво гексафториду урану і поділ його ізотопів (заводи по отриманню гексафториду і поділу його ізотопів);
- виготовлення палива для отримання енергії на АЕС;
- переробку відпрацьованого (опроміненого) на АЕС ядерного палива (радиохимические заводи або заводи по регенерації палива);
-відпрацювання відходів, зберігання або захоронення середньо- і високотоксичних відходів та транспортування ядерних продуктів між підприємствами ЯЦП.
При роботі підприємств ЯЦП утворюються пилегазообразние, рідкі та тверді відходи, що містять радіоактивні і звичайні хімічні речовини.
Під радіоактивними відходами розуміють непридатні до використання в даний час і в доступному для огляду майбутньому рідкі та тверді матеріали і предмети, що містять радіонукліди в концентрації, що перевищує ГДК або ПДУ (гранично допустимі концентрації та рівні).