Ядерное оружие и его поражающие факторы.

Из истории создания ядерного оружия. В 1894 г. Робер Сесил, бывший премьер-министр Великобритании, в своем обращении Британской ассоциации содействия научному прогрессу, перечисляя нерешенные вопросы науки, остановился на проблеме атома: что же действительно он представляет собой; существует ли па самом деле или является лишь теорией, пригодной для объяснения некоторых физических явлений; какова его структура. Английский

учёный Томсон предложил модель атома, который представляет собой положительно заряженное вещество с вкрапленными электронами.

Француз Беккерель открыл радиоактивность в 1896 г. Он пока-

что все вещества, содержащие уран, радиоактивный причем радиоактивность пропорциональна содержанию урана. Французы Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри открыли радиоактивный элемент радий в 1898 г. Они сообщили, что им удалось из урановых отходов выделить некий элемент, обладающий радиоактивностью и близкий по химическим свойствам к барию. Радиоактивность радия примерно в 1 млн. раз больше радиоактивности урана.

Англичанин Резерфорд в 1902 г. разработал теорию радиоактивного распада, в 1911 г. он же открыл атомное ядро и в 1919 г. наблюдал искусственное превращение ядер.

А. Эйнштейн, живший до 1933 г. в Германии, в 1905 г. разработал принцип эквивалентности массы и энергии. Он связал эти понятия и показал, что, определенному количеству массы соответствует определённое количество энергии.

Датчанин Н. Бор в 1913 г. разработал теорию строения атома, которая легла в основу физической модели устойчивого атома. Дж. Кокфорт и Э. Уолтон (Англия) в 1932 г. экспериментально подтвердили теорию Эйнштейна. Дж. Чедвик в том же году открыл новую) элементарную частицу - нейтрон.

Д.Д Иваненко в 1932 г. выдвинул гипотезу о том, что ядра атомов состоят из протонов и нейтронов. Э. Ферми использовал нейтроны для бомбардировки атомного ядра (1934).

В1937 г. Ирен Жолио-Кюри открыла процесс деления урана.

Продуктом распада урана был лантант - 57-k элемент, расположенный в середине таблицы Менделеева.

В начале 40-х гг. ХХ в. группой ученых в США были разработаны физические принципы осуществления ядерного взрыва. Первый взрыв произведен на испытательном полигоне в Аламогордо 16 июля 1945 г. В августе 1945 г. две атомные бомбы мощностью около 20 кт каждая были сброшены на японские города Хиросима и Нагасаки. Взрывы бомб вызвали огромные человеческие жертвы (Хиросима - свыше 140 тыс. человек, Нагасаки - около 75 тыс. человек), а также причинили колоссальные разрушения.

Вскоре ядерное оружие было создано в нашей стране группой

ученых во главе с академиком Курчатовым.

Ядерное оружие - самое мощное по своим поражающим свойствам. оно способно в короткое время уничтожить большое количество людей и животных, разрушить здания и сооружения на обширных территориях. Массовое применение ядерного оружия чревато катастрофическими последствиями для всего человечества, поэтому все народы настойчиво ведут борьбу за полное запрещение его испытаний и производства, уничтожение всех его запасов.

Поражающее действие ядерного оружия основано на использовании внутриядерной энергии, мгновенно выделяющейся при взрыве.

В состав ядерного оружия входят ядерные боеприпасы и средства их доставки к цели. Основу ядерного боеприпаса составляет ядерный заряд, мощность которого принято выражать тротиловым эквивалентом. Под этим понимается количество обычного взрывчатого вещества, при взрыве которого выделяется столько же энергии, сколько ее выделится при взрыве данного ядерного боеприпаса. Его измеряют в десятках, сотнях, тысячах (кило) и миллионах (мега) тонн.

Средствами доставки боеприпасов к целям являются ракеты

(основное средство нанесения ядерных ударов), авиация и артиллерия. Кроме того, могут применяться ядерные фугасы.

Виды ядерных взрывов. В зависимости от задач, решаемых с помощью ядерного оружия, вида и расположения объектов, по которым планируются ядерные удары, а также от характера предстоящих боевых действий ядерные взрывы могут быть осуществлены в воздухе, у поверхности земли (воды) и под землей (водой). В соответствии с этим различают следующие виды ядерных взрывов:

· воздушный (высокий и низкий);

· наземный (надводный);

· подземный (подводный).

Ядерный взрыв - процесс деления тяжелых ядер. Для того чтобы произошла реакция, необходимо как минимум 10 кг высокообогащённого плутония. В естественных условиях это вещество не встречается. Данное вещество получается в результате реакций, производимых в ядерных реакторах. Естественный уран содержит приблизительно 0,7'% изотопа U-235, остальное - уран-238. Для осуществления реакции необходимо, чтобы в веществе содержалось

менее 90% урана-235.

Основными поражающими факторами ядерного взрыва являются

ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное

заражение местности, электромагнитный импульс.

Ударная волна в большинстве случаев является основным поражающим

фактором ядерного взрыва. По своей природе она подобна ударной

волне обычного взрыва, но действует более продолжительное время и обладает гораздо большей разрушительной силой. Ударная волна ядерного взрыва может на значительном расстоянии от центра взрыва наносить поражения людям, разрушать сооружения повреждать боевую технику. Ударная волна представляет собой

сильного сжатия воздуха, распространяющуюся с большой

во все стороны от центра взрыва. Скорость распространения не зависит от давления воздуха во фронте ударной волны; вблизи центра взрыва она в несколько раз превышает скорость звука, но с увеличением расстояния от места взрыва резко падает. 3а первые две секунды ударная волна проходит около 1000 м, за 5 с -2000 м, за 8 с; около 3000 м.

Поражающее и разрушающее действие ударной волны определяется

прежде всего, избыточным давлением и скоростью движения

в ее фронте. Незащищенные люди могут, кроме того, поражаться

летящими с огромной скоростью осколками стекла и обломками

разрушаемых зданий, падающими деревьями, а также разбрасываемыми частями боевой техники, комьями земли, камнями

другими предметами, приводимыми в движение скоростным напором ударной волны.

Наибольшие косвенные поражения будут наблюдаться в населённых пунктах и в лесу; здесь потери могут оказаться 6ольшими, чем от непосредственного действия ударной волны. Ударная волна способна наносить поражения и в закрытых помещениях, проникая туда через щели и отверстия. Поражения, наносимые ударной волной, подразделяются на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые. Легкие поражения характеризуются временным повреждением органов слуха, общей легкой контузией, ушибами и вывихами конечностей. Тяжелые поражения характеризуются сильной контузией всего организма; при этом могут наблюдаться повреждения головного мозга и органов брюшной полости, сильное кровотечение

из носа и ушей, тяжелые переломы и вывихи конечностей.

Степень поражения ударной волной зависит прежде всего от мощности и вида ядерного взрыва. При подземном взрыве возникает ударная волна в грунте, а при подводном - в воде. Кроме того при этих видах взрывов часть энергии расходуется на создание ударной волны и в воздухе. Ударная волна, распространяясь в грунте,

вызывает повреждения подземных сооружений, канализации, водопровода; при распространении ее в воде наблюдается повреждение подводной части кораблей, находящихся даже на значительном расстояний от места взрыва.

Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток лучистой энергии, включающей в себя ультрафиолетовое, видимое инфракрасное излучение.

Источником светового излучения является светящаяся область состоящая из раскаленных продуктов взрыва и раскаленного воздуха. Яркость светового излучения в первую секунду в несколько раз превосходит яркость Солнца. Поглощенная энергия светового излучения переходит в тепловую, что приводит к разогреву поверхностного слоя материала. Нагрев может быть настолько сильным, что возможно обугливание или воспламенение горючего материала и растрескивание или оплавление негорючего, что может приводить к огромным пожарам. При этом действие светового излучения ядерного взрыва эквивалентно массированному применению зажигательного оружия. Кожный покров человека также поглощает энергию светового излучения, за счет чего может нагреваться до высокой температуры и возникновения ожогов. В первую очередь ожоги возникают на открытых участках тела, обращенных в сторону взрыва. Если

смотреть в сторону взрыва незащищенными глазами, то возможно поражение глаз, приводящее к полной потере зрения. Ожоги, вызываемые световым излучением, не отличаются от обычных, вызываемых огнем или кипятком, они тем сильнее, чем меньше расстояние до взрыва и чем больше мощность боеприпаса.

При воздушном взрыве поражающее действие светового излучения больше, чем при наземном взрыве той же мощности. В зависимости от воспринятого светового импульса ожоги делятся на три степени. Ожоги первой степени проявляются в поверхностном поражении кожи: покраснении, припухлости, болезненности. При

второй степени на коже появляются пузыри. При ожогах третей степени наблюдается омертвление кожи и образование язв.

Радиоактивное заражение местности, людей, боевой техники и различных объектов при ядерном взрыве обусловливается осколками деления вещества заряда и не прореагировавшей частью заряда, выпадающими из облака взрыва, а также наведенной радиоактивностью. С течением времени активность осколков деления быстро уменьшается, особенно в первые часы после взрыва. Так, например, общая активность осколков деления при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 20 кт через один день будет в несколько тысяч раз меньше

чем через одну минуту после взрыва. При взрыве ядерного боеприпаса

часть вещества заряда не подвергается делению, а выпадает в обычном своем виде; распад его сопровождается образованием альфа-частиц. Наведенная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами, образующимися в грунте в результате облучения его нейтронами, испускаемыми в момент взрыва ядрами атомов химических элементов, входящих в состав грунта. Образовавшиеся

изотопы, как правило, бета-активны, распад многих из них сопровождается гамма-излучением. Периоды полураспада большинства из образующихся радиоактивных изотопов сравнительно невелики от одной минуты до часа. В связи с этим наведенная активность может представлять опасность лишь в первые часы после взрыва и только в районе, близком к его эпицентру.

Основная часть долгоживущих изотопов сосредоточена в радиоактивном облаке, которое образуется после взрыва. По мере продвижения облака, из него выпадают сначала наиболее крупные частицы, а затем все более и более мелкие, образуя по пути движения зону радиоактивного заражения, так называемый след облака. Размеры следа зависят главным образом от мощности ядерного боеприпаса, а также от скорости ветра и могут достигать в длину нескольких сотен и в ширину нескольких десятков километров. Поражения в результате

внутреннего облучения появляются в результате попадания радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания и желудочно-кишечный тракт. В этом случае радиоактивные излучения вступают в непосредственный контакт с внутренними органами и могут вызвать сильную лучевую болезнь; характер заболевания будет зависеть от количества радиоактивных веществ, попавших в организм. На вооружение, боевую технику и инженерные сооружения радиоактивные вещества не оказывают вредного воздействия.

Для оценки интенсивности гамма-излучения, испускаемого радиоактивными веществами на зараженной местности, введено понятие <<уровень радиации> (мощность Дозы излучения). Уровни радиации можно измерить в рентгенах в час (Р/ч), небольшие уровни радиации - в миллирентгенах в час (мР/ч) или в радах в час (рал/ч), в миллирадах в час (мрад/ч), в микрорадах в час (мкрал/ч).

Степень радиоактивного заражения местности и размеры заражения при ядерном взрыве зависят от мощности и вида взрыва, метеорологических условий, а также от характера местности и грунта. 3аражение местности условно делится на зоны:

– чрезвычайно опасного заражения, на внешней границе которой доза радиации (с момента выпадения радиоактивных веществ из облака на местность до полного их р:rспада) равна 4000 рад, уровень радиации через 1 ч после взрыва - 800 рад/ч;

– опасного заражения, на внешней границе которой доза радиации равна 1200 рад, уровень радиации через 1 ч после взрыва - 240 рал/ч;

– сильного заражения, на внешней границе которой доза радиации равна 400 рад, уровень радиации через 1 ч после взрыва - 80 рад/ч;

– умеренного заражения, на внешней границе которой доза радиации равна 40 рал, уровень радиации через 1 ч после взрыва - 8 рад/ч.

В результате воздействия ионизирующих излучений, так же как и при воздействии проникающей радиации, у людей возникает лучевая болезнь. Доза 100-200 рад вызывает лучевую болезнь I степени, 200-400 рал - лучевую болезнь II степени, 300-600 рад - лучевую болезнь III степени, свыше 600 рад - лучевую болезнь IV степени.

Проникающая радиация представляет собой невидимый поток гамма-квантов и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва. Гамма-кванты и нейтроны распространяются во все стороны от центра взрыва на сотни метров. С увеличением расстояния от взрыва количество гамма-квантов и нейтронов, проходящее через единицу поверхности, уменьшается. При подземном и подводном ядерных взрывах действие проникающей радиации распространяется на расстояния, значительно меньшие, чем при наземных и воздушных взрывах, что объясняется поглощением потока нейтронов и гамма-квантов водой. Зоны поражения проникающей радиацией при взрывах ядерных боеприпасов средней и большой мощности несколько меньше зон поражения ударной волной и световым излучением. Для боеприпасов с небольшим тротиловым эквивалентом (1000 т и менее), наоборот, зоны поражающего действия проникающей радиацией превосходят зоны поражения ударной волной и световым излучением.

Поражающее действие проникающей радиации определяется способностью гамма-квантов и нейтронов ионизировать атомы среды, в которой они распространяются. Проходя через живую ткань, гамма - кванты и нейтроны ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав клеток, которые приводят к нарушению жизненных в организме возникают биологические процессы отмирания и разложения клеток. В результате этого у пораженных людей развивается специфическое заболевание, называемое лучевой болезнью. Для оценки ионизации атомов среды, а следовательно, и поражающего действия проникающей радиации на живой организм введено понятие дозы облучения (или дозы радиации), единицей измерения которой, является рентген (Р). Дозе радиации в 1 Р. соответствует образование в одном кубическом сантиметре воздуха приблизительно двух миллиардов пар ионов. В зависимости от дозы излучения различают три степени лучевой болезни. Первая (легкая) возникает при получении человеком дозы от 100 до 200 Р., Она характеризуется общей слабостью, легкой тошнотой, кратковременным головокружением, повышенной

потливостью. Лучный состав, получивший такую дозу, обычно не выходит из строя. Вторая (средняя) степень лучевой болезни развивается при получении дозы в 200-300 Р. В этом случае признаки поражения - головная боль, повышение температуры, желудочно-кишечное расстройство - проявляются более резко и быстрее; личный состав в большинстве случаев выходит из строя. Третья (тяжёлая) степень лучевой болезни возникает при дозе свыше 300 Р; она характеризуется тяжелыми головными болями, тошнотой, сильной общей слабостью, головокружением и другими недомоганиями; тяжёлая форма нередко приводит к смертельному исходу.

Электромагнитный импульс представляет собой возникающее на очень короткое время мощное электрическое поле и воздействует, прежде всего, на

радиоэлектронную и электронную аппаратуру (пробой изоляции, порча полупроводниковых приборов, перегорание предохранителей и т.д.).

Важнейшим и непременным условием развития ноосферы является исключение войн из жизни человечества. Международные организации, руководители многих стран осуществляют самые серьезные усилия и меры, направленные на ослабление угрозы крупномасштабной войны на 3емле. Однако, несмотря на эти целеустремлённые действия, современный мир характеризуется выраженной политической нестабильностью, наличием существенных противоречий и нередко резким нарастанием напряжённости в отношениях между различным государствами.

В настоящее время ситуация особенно осложнилась в связи с проведением большой группой стран борьбы с международным терроризмом, а также с поддерживающими его диктаторскими режимами. в данных условиях не исключается возможность, возникновения в отдельных регионах прямых вооруженных конфликтов с применением тех или иных видов оружия массового поражения (ядерного, химического, биологического и др.), способных уничтожить массу людей, вызвать огромные разрушения, нанести трудновосполнимый ущерб окружающей среде.

Все это вызывает необходимость понимания и знания особенностей подобного оружия, характера и степени опасности поражающих факторов, организации и средств защиты населения при его использовании.