Оружие массового поражения

Ядерное оружие. Ядерным оружием называются боеприпасы (бомбы, снаряды, боевые головки ракет и др.), поражающее действие которых основано на использовании внутриядерной энергии, высвобождающейся при взрывных ядерных реакциях (деления, синтеза или того и другого одновременно). Оно является самым мощным из всех известных средств поражения. Для его доставки к целям используются ракеты, авиация и другие средства.

Мощность ядерного взрыва измеряется тротиловым эквивалентом. Тротиловым эквивалентом называют массу обычного взрывчатого вещества тротила (измеряется в килотоннах (кт) и мегатоннах (мт)), энергия взрыва которого равна энергии взрыва данного ядерного боеприпаса. По мощности ядерные боеприпасы условно подразделяют на - сверхмалые (мощность взрыва до 1 кт), малые (мощность взрыва 15 кт), средние (мощность взрыва 15—100 кт), крупные (мощность взрыва 100 кт), сверхкрупные (мощность взрыва свыше 500 кт).

Ядерные взрывы могут быть произведены в воздухе, на поверхности земли (воды), под землей (водой).

К поражающим факторам ядерного взрыва относятся: ударная волна, световое излучение, ионизирующее излучение (проникающая радиация), радиоактивное заражение местности и электромагнитный импульс.

Ударная волна представляет собой область резкого сжатия воздуха, распространяющегося во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Источником возникновения ударной волны является высокое давление в центре взрыва.

Поражающее действие ударной волны определяется избыточным давлением, т. е. разностью между нормальным атмосферным давлением и максимальным давлением во фронте ударной волны. Оно измеряется в килопаскалях (кПа) или килограммах силы на 1 см в квадрате (1 кПа = 0, 01 Кгс/см в квадрате).

Ударная волна может действовать на людей непосредственно за счет избыточного давления, скоростного напора и косвенно-вторичными снарядами (разрушенные конструкции зданий и сооружений, летящие обломки). Воздействуя на людей, ударная волна вызывает травмы различной тяжести:

легкие поражения возникают при избыточном давлении 20—40 кПа. Они характеризуются контузией, ушибами, вывихами;

поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40—60 кПа (контузии, повреждения органов слуха, кровотечения из ушей и носа, переломы и вывихи);

тяжелые поражения возникают при избыточном давлении 60—100 кПа (множественные травмы, переломы, ранения внутренних органов и др.);

крайне тяжелые поражения наблюдаются при избыточном давлении более 100 кПа. Такие поражения могут приводить к смертельному исходу.

Ударная волна, разрушая сооружения, способна проникать внутрь убежищ укрытий. Для защиты от нее убежища снабжают волногасительными устройствами. От воздействия ударной волны на значительном удалении от эпицентра взрыва используется и рельеф местности.

Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток лучистой энергии, включающей ультрафиолетовое, инфракрасное и видимое излучение. Действие светового излучения в зависимости от мощности ядерного взрыва длиться несколько секунд.

Наибольшим поражающим действием обладает инфракрасное излучение. Основным параметром, характеризующим световое излучение, является световой импульс, т. е. количество световой энергии, падающей на 1 см в квадрате или 1 м в квадрате поверхности, расположенной перпендикулярно направлению распространения светового излучения за время свечения. Световой импульс измеряется в калориях на 1 см в квадрате (кал/см в квадрате) или килоджоулях на 1 м в квадрате.

Величина светового импульса зависит от мощности и вида взрыва. Чем больше мощность взрыва, тем выше величина светового импульса. Имеет значение и вид взрыва. При наземном взрыве он выражен меньше, чем при воздушном. Величина светового импульса уменьшается пропорционально увеличению расстояния от центра взрыва. Радиус поражения световым импульсом приобретает максимальное значение при воздушном ядерном взрыве.

Световое излучение действует на людей, вызывая ожоги открытых участков кожи и поражение глаз (первичное воздействие). Ожоги у людей возможны также пламенем пожаров, возникающих от воздействия светового излучения (вторичное воздействие).

В зависимости от величины светового импульса достигшего кожи различают четыре степени ожога: ожог I степени вызывает световой импульс величиной до 200 кдж/м, II степени — 200—400 кдж/м, III степени — 400—600 кдж/м, IV степени — более 600 кдж/м. Поражение глаз световым излучением может проявляться временным ослеплением, ожогами глазного дна, роговицы и век. От воздействия светового излучения предохраняют защитные и другие сооружения, создающие тень.

Ионизирующее излучение (проникающая радиация) - поток альфа, бета гамма-лучей и нейтронов из зоны ядерного взрыва. Альфа-лучи состоят из положительно заряженных частиц - дважды ионизированных атомов гелия. Бета-лучи - это поток электронов. Гамма-лучи - высокоэнергетические фотоны. Наибольшей поражающей способностью обладают гамма-лучи и нейтроны.

Проникающая радиация в момент взрыва продолжается в течении нескольких секунд. Из-за очень сильного поглощения в атмосфере, проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 2-3 км от места взрыва, даже для больших по мощности зарядов. Поток излучения ослабевает в 10 раз для различных величин взрывов на расстоянии: 1 кт: L = 330 м.; 10 кт: L = 440 м.; 100 кт: - L = 490 м.; 1 Мт: L = 560 м,; 10 Мт: L = 670 м,; 20 Мт: L = 700 м.

За единицу измерения излучения (экспозиционной дозы) принят кулон на 1 кг (Кл/кг) в единицах СИ. В практике в качестве единицы экспозиционной дозы излучения часто пользуются внесистемной единицей рентген (Р). Поглощенная доза, т.е. доза ионизирующих излучений, поглощенная тканями организма, измеряется в радах (Рд) или Греях (Гр) в единицах СИ. (100 рад приблизительно равен 1 Гр.)

При облучении ионизирующим излучением возникает острая лучевая болезнь.

Лучевая болезнь I (легкой) степени развивается при дозе облучения 1—2 Гр (100—200 Рд). Скрытый период ее длительный, достигает 4 недели и более. Нерезко выражены симптомы периода разгара болезни.

Лучевая болезнь II степени (средней тяжести) возникает при общей дозе облучения 2—4 Гр (200—400 Рд). Реакция на облучение обычно выражена и продолжается 1—2 сут. Скрытый период достигает 2-3 нед. Период выраженных клинических проявлений развивается нерезко. Восстановление нарушенных функций организма затягивается на 2 мес.

Лучевая болезнь III (тяжелой) степени возникает при общей дозе облучения 4—6 Гр (400—600 Рд). Начальный период обычно характеризуется выраженной симптоматикой. Резко нарушена деятельность центральной нервной системы, рвота возникает повторно и иногда приобретает характер неукротимой. Скрытый период чаще все продолжается 7—10 дней. Течение заболевания в период разгара (длится 2—3 нед.) отличается значительной тяжестью. Резко нарушен гемопоэз. Выражен геморрагический синдром. Более отчетливо выявляются симптомы, свидетельствующие о поражении центральной нервной системы. В случае благоприятного исхода исчезновение симптомов болезни происходит постепенно, выздоровление весьма замедленно (3—5 мес.).

Лучевая болезнь IV (крайне тяжелой) степени возникает при облучении 6 Гр (600 Р) и более. Она характеризуется ранним бурным появлением в первые минуты и часы тяжелой первичной реакции, сопровождающейся не укротимой рвотой, адинамией, коллапсом. Начальный период болезни без четкой границы переходит в период разгара, отличающийся чертами септического характера, развивается аплазия костного мозга, панцитопения, ранним возникновением геморрагий и инфекционных осложнений (в первые дни). Исход обычно не благоприятный для жизни.

От радиоактивного заражения надежно защищают убежища и противорадиационные укрытия.

Радиоактивное заражение местности - результат выпадения из поднятого на большую высоту облака взрыва огромного количества радиоактивных веществ. Оседая на поверхность земли по направлению движения ветра, они создают радиоактивный участок, называемый радиоактивным следом. В зависимости от степени заражения этот участок условно делят на три зоны - умеренного, сильного и опасного заражения. Распад атомного ядра может пойти по 40 различным путям, с образованием 80 различных изотопов. Часть из них не радиоактивна, часть имеет очень короткий период полураспада, часть - очень длинный. Наибольшую опасность являют изотопы с периодом полураспада, измеряемым годами (а не днями или тысячами лет) - с одной стороны их активность достаточно велика, а с другой - сохраняется по меркам человеческой жизни очень долго, такие как цезий-137, стронций-89, 90, углерод-14, еще и трансурановые элементы - источники альфа-частиц.

Всего несколько кюри изотопа на км² делают район непригодным для проживания по современным нормам радиационной безопасности. Заряд мегатонного уровня производит достаточно радиоактивных веществ, чтобы покрыть территорию около 200000 км² и сделать ее непригодной для хозяйственной деятельности.

При мощных взрывах (> 200 кт) столб гриба взрыва достигает верхних слоев стратосферы (30-40 км), что резко замедляет скорость выпадения осадков. Которые, при таких обстоятельствах, могут разноситься за сотни и тысячи километров от места взрыва.

Радиоактивное заражение характеризуется относительно невысоким уровнем радиоактивности, но зато сохраняющимся в течении долгого периода времени и большой вероятностью попадания радиоактивных изотопов в организм человека. Это приводит к развитию хронической лучевой болезни. Низкий фон позволяет организму восстанавливать поврежденные клетки, однако, в следствии, долговременного облучения, существует вероятность повреждения ДНК делящихся клеток, что может стать причиной возникновения онкологических заболеваний.

Степень заражения местности радиоактивными веществами и доза облучения, которую может получить человек в единицу времени характеризуется мощностью ионизирующего излучения и измеряется в рентгенах в час (Р/ч). Местность считается зараженной, если мощность дозы ионизирующего излучения составляет 0, 5 Р/ч и более.

С течением времени после взрыва мощность дозы ионизирующего излучения постепенно снижается и доходит до безопасных для человека значений. Так, мощность дозы ионизирующего излучения после наземного ядерного взрыва через 1 ч уменьшается почти вдвое, через 7 ч—в 10 раз, а через 2 сут—в 100 раз. Каждое 7-кратное увеличение времени после взрыва приводит к 10-кратному снижению мощности дозы ионизирующего излучения. Заражение предметов, продовольствия, техники, воды, а также кожных покровов человека измеряется в миллирентгенах в час (мР/ч).

Поражающее действие радиоактивных веществ (РВ) на людей обусловлено двумя факторами - внешнее и внутреннее облучение.

Внешнее облучение - это когда организм подвергается действию ионизирующего излучения извне. Тяжелые и неповоротливые альфа-частицы создают вокруг себя огромное количество ионов, но именно благодаря этому, их пробег в воздухе составляет несколько сантиметров, а задерживаться они могут листом бумаги или верхним слоем эпидермиса. Бета-излучение обладает большей проникающей способностью, но все равно способно воздействовать исключительно на ткани организма, прилегающие к коже (в зависимости от энергии электрона глубина его проникновения от 1 мм до 1 см) и то, только на неприкрытые одеждой участки. Дезактивация (простое смывание с себя попавших на кожу частичек радиоактивных веществ, стрижка волос) способна практически исключить влияние этого типа радиоактивности. Но все же, если облучения не удалось избежать, развиваются такие симптомы: на коже ощущается зуд и чувство жжения во время первых 24-48 часов. Затем это проходит, но через 2-3 недели появляется покраснение, усиливается пигментация кожи. Затем следует выпадение волос.

При легком и умеренном течении болезни страдают только верхние участки кожи. Образуется корка, которая сменяется здоровой кожей, окруженной зоной усиленной пигментации. Нормальная пигментация восстанавливается в течении нескольких недель.

В тяжелых случаях появляются глубокие язвы. Излечение занимает месяцы.

Однако опасность от бета-лучей может состоять в том, что, ударяясь в какой-либо металлический предмет, электроны рождают рентгеновское излучение, обладающее большой проникающей способностью.

Гамма-излучение имеет очень большую проникающую способность, из-за чего облучению подвергаются все ткани организма.

Внутреннее облучение особо опасно - ведь в этом случае радиация действует изнутри непосредственно на клетки человека. Чрезвычайно опасно если радиоактивные элементы накапливаются в критических органах или тканях. Среди всех изотопов, находящихся в облаке взрыва, наибольший вред наносят изотопы углерода, йода, цезия и стронция.

Йод-131 излучатель бета- и гамма-лучей с периодом полураспада 8.07 дней (активность 124 000 кюри/г). В следствии короткого времени жизни, йод представляет особую опасность от нескольких недель до нескольких месяцев. Его удельное образование - примерно 2% от продуктов при взрыве бомбы - 1.6x10⁵ кюри/кт. Йод-131 легко поглощается телом и накапливается в щитовидной железой.

Цезий-137 испускает бета- и гамма-излучение, с периодом полураспада 30 лет (активность 87 кюри/г). Образуется его примерно 200 кюри/кт. Он представляет опасность в первую очередь как долговременный источник сильного гамма-излучения.
Цезий, как щелочной металл, имеет некоторое сходство с калием и распределяется равномерно по всему телу. Он может выводиться из организма - период его полувыведения около 50-100 дней.

Стронций-90 излучает только бета-частицы, имеет период полураспада 28.1 года (активность 141 кюри/г), стронций-89 аналогично испускает электроны, период полураспада 52 дня (активность 28200 кюри/г). Стронций-89 представляет опасность в течении нескольких лет после взрыва, стронций-90 остается в опасных концентрациях на столетия. Помимо излучение бета-частиц, распадающийся атом стронция-90 превращается в изотоп иттрия - иттрий-90 - тоже радиоактивный, с периодом полураспада 64.2 часа, испускающего очень энергичный электрон. Поскольку стронций химически ведет себя подобно кальцию, он поглощается и накапливается в костях. Хотя большая его часть и выводится из организма (период полувыведения около 40 дней), чуть менее 10% стронция попадает в кости, период полувыведения из которых - 50 лет.

Изотопы углерод-14 и тритий (водород-3) не являются напрямую продуктами распада ядер тяжелых элементов. Они образуются при взрыве обычной атомной бомбы при взаимодействии испускаемых нейтронов с азотом воздуха. Тритий источник очень слабого бета-излучения (18.6 кэВ - примерно как в электронной трубки телевизора), период полураспада 12.3 года (активность 9700 кюри/г). Углерод-14 также испускает слабое бета-излучение - 156 кэВ, период полураспада - 5730 лет (активность 4.46 кюри/г). По некоторым оценкам, Семипалатинские атмосферные испытания в течении 1950-60-х годов привели к выбросу в атмосферу дополнительно 1.75 тонны (7.75x10⁶ кюри) углерода-14. Для сравнения, до этого на Земле находилось 1.2 тонны C-14: 1 т в атмосфере и 200 кг во всей биомассе планеты. Еще 50-80 тонн его были растворены в океане. После Семипалатинских испытаний повышенное содержание этого изотопа обнаруживается в деревьях и в настоящее время.

C-14 и T - представляют опасность из-за того, что углерод и водород - основа белковой жизни, и если такой радиоактивный элемент встроится в молекулу какого-либо белка, или ДНК, то распад его приведет к порче всей структуры молекулы. Поэтому попадание их в организм даже в незначительном количестве создает повышенную репродуктивную опасность, что может стать причиной возникновения не желательных мутаций.

Трансурановые источники альфа-излучения. В ядерном оружии также находится небольшое количество короткоживущих изотопов урана (U-232 и U-233) и трансурановые элементы Pu-239, Pu-240, Am-241. Из-за чрезвычайно большой ионизирующей способности альфа-частиц, при попадании внутрь эти элементы представляют собой серьезный риск для здоровья. Правда, после атомного взрыва их количество весьма невелико. Уран и трансурановые элементы накапливаются в костной ткани, печени, могут осесть в легких. Время их полувыведения из организма около 80-100 лет, т.е. он остается там практически навсегда.