Осередок ядерного ураження

Осередок ураження утворюється на місцевості в результаті ядерного вибуху.

Осередком ядерного ураження є територія, у межах якої внаслідок впливу вражаючих чинників ядерного вибуху сталися масові ураження людей, сільськогосподарських тварин і рослин та виникли зруйнування і пошкодження будівель та споруд, пожежі, радіоактивне зараження місцевості й об’єктів. Основними первинними вражаючими чинниками ядерного вибуду є такі: ударна хвиля в повітрі (у грунті, у воді); світлове випромінювання; проникаюча радіація; радіоактивне зараження місцевості й об’єктів; електромагнітний імпульс.

Розподілення енергії між цими чинниками залежить від виду вибуху (наприклад, наземний (надводний), підземний (підводний), повітряний і висотний) та умов, за яких він відбувається(рис.1).

 

а – висотний; б – повітряний; в – наземний; г – надводний; д – підземний; е – підводний.

Рисунок 1 - Види вибухів ядерних боєприпасів.

 

Так під час наземного вибуху ядерного боєприпасу близько 50% його енергії витрачається на створення повітряної ударної хвилі, 30...40% – на світлове випромінювання, до 5% – на проникаючу радіацію, і до 15% – на здійснення радіоактивного зараження. На відміну від цього під часпри вибухунейтронного боєприпасу дещо змінюється розподіл енергії: 8... 10%витрачається на утворення ударної хвилі, 5...8% – на світлове випромінювання і близько 85%– на створення проникаючої радіації (тобто нейтронного і гамма - випромінювань). До речі,під час вибуху хімічних вибухових речовин, вуглецеводневих газоповітряних сумішей, парів горючих рідин на утворення ударної хвилі витрачається понад 90% енергії вибуху утворення світлового випромінювання – 5...10%.

Повітряна ударна хвиля. Найбільш характерною ознакою будь-якого вибуху є різкий стрибок тиску у середовищі, що оточує місце вибуху. Це підвищення тиску у місці вибуху зумовлюється дуже швидким розігрівом речовин у зоні вибуху за рахунок енергії, яка виділяється в результаті фізичних, хімічних або ядерних процесів. Так, під час ядерного вибуху за рахунок величезної енергії, що виділяється у зоні вибуху, тиск у ній різко підвищується до значень 10¹¹...10¹² Па. Саме цей стрибок тиску є причиною виникнення повітряної ударної хвилі (під час наземних і повітряних вибухів), ударної хвилі у грунті (під час підземних вибухів), ударної хвилі у воді (під час підводних вибухів). Вражаюча дія повітряної ударної хвилі характеризується такими параметрами: надлишковим тиском у фронті ударної хвилі Р_ф, Па; тиском швидкісного натиску Р_шв, Па; тривалістю дії (тобто тривалістю фронту ударної хвилі); швидкістю переміщення фронту ударної хвилі V_ф, м/с.

 

 

 

Рисунок 2 - Центр і епіцентр ядерного вибуху

Повітряна ударна хвиля розповсюджується по центру вибуху (рис.2) в радіальному напрямку. При цьому значення величин надлишкового тиску в її фронті Р_ф зменшується зворотно пропорційно третьому ступеню відстані від центру вибуху. Величина Р_шв фактично співпадає з величиною Р_ф аж до значення Р_ф = 35 кПа, а потім різко зменшується. Швидкість розповсюдження фронту уданої хвилі V_ф зменшується від надзвукової до дозвукової залежно від виду вибуху, тривалість фронту ударної хвилі лежить у межах 10^-1...10¹ с. На розповсюдження повітряної ударної хвилі суттєво впливають рельєф місцевості, лісові масиви, а також метеоумови.

Рельєф місцевості може посилити або послабити дію повітряної ударної хвилі. Так, на передніх (по відношенню до епіцентру вибуху) схилах височин і у балках, розташованих за напрямком руху хвилі, надмірний тиск у фронті повітряної ударної хвилі вищий, ніж на рівні (при крутизні схилів 10...15⁰ тиск на 15...36% вищий, ніж на рівні, а при крутизні схилів 45...60⁰ тиск може зрости у два рази). На зворотних схилах височин, а також у вузьких балках, розташованих під великим кутом до напрямку розповсюдження повітряної ударної хвилі, можливі зменшення тиску й послаблення уражаючої хвилі, можливі зменшення тиску й послаблення уражаючої дії (при крутизні схилів 10...15⁰ величина Р_ф зменшується у 1,1 – 1,2 рази, а при крутизні 45...60⁰ – у 1,5 рази). У лісних масивах надмірний тиск на 10...15% більший, ніж на рівні, але у глибині лісу (на відстані 50...200 м) значно зменшується тиск швидкісного натиску.

Вітер суттєво впливає тільки на відносно слабку повітряну ударну хвилю з величиною Р_ф, меншою 10 кПа. Влітку в жарку погоду величина Р_ф послаблюється в усіх напрямках, а взимку спостерігається її підвищення, особливо у напрямку вітру. Дощ та туман послаблюють величину Р_ф, починаючи з 20...30 кПа і менше (наприклад, середній дощ послаблює величину Р_ф на 15%, сильний – на 30%). Вплив снігопаду незначний і цього не враховують.

Повітряна ударна хвиля в результаті безпосереднього впливу надмірного тиску і швидкісного натиску може завдати незахищеним людям травматизму ураження і контузії або стати причиною їх загибелі: через відносно невеликі розміри тіла людини повітряна ударна хвиля майже миттєво охоплює людину і піддає її сильному стисненню протягом 10^-1...10¹ с, яке сприймається організмом людини як удар; швидкісний натиск створює значний лобовий тиск, що може привести до переміщення тіла людини у просторі.

Так, дія повітряної ударної хвилі з величиною надлишкового тиску у її фронті Р_ф > 100 кПа призводить до загибелі або надто тяжких травм і контузій (розриви внутрішніх органів, переломи кісток, внутрішні кровотечі, струс мозку, тривала втрата свідомості).Дія повітряної ударної хвилі з величиною Р_ф=60...100 кПа призводить до тяжких травм і контузій (сильна контузія усього організму, втрата свідомості, переломи кісток, кровотечі з носу і вух, можливі пошкодження внутрішніх органів та внутрішні кровотечі). Вплив повітряної ударної хвилі з величиною Р_ф= 40...60 кПа призводить до уражень середньої тяжкості (вивихи кінцівок, контузія головного мозку, пошкодження органів слуху, кровотеча з носа і вух). Легкі ураження (швидко минаючі порушення функцій – дзвін у вухах,запаморочення голови, головний біль, можливі вивихи та ін.) виникають при дії повітряної ударної хвилі з Р_ф=20...40 кПа.

Вплив повітряної ударної хвилі на будівлі, споруди, технічні пристрої, обладнання, комунально – енергетичні й технологічні мережі, засоби транспорту та ін. характеризується повними, сильними, середніми та слабкими зруйнуваннями і пошкодженнями цих елементів.

При слабкому зруйнуванні (пошкодженні), як правило, елемент не виходить з ладу, його можна експлуатувати негайно або після незначного (поточного) ремонту. У будівлях руйнуються заповнення віконних та дверних отворів і легкі перегородки;частково зруйнується покрівля;можливе виникнення тріщин у стінах верхніх поверхів, а стіни і перекриття підвалів та нижніх поверхів, зберігаються повністю. Спостерігаються: деформація трубопроводів і їх пошкодження на стиках; пошкодження і зруйнування контрольно – вимірювальної апаратури; пошкодження верхніх частин колодязів на водних, теплових і газових мережах, окремі розриви на повітряних лініях електропередач (ЛЕП); пошкодження верстатів (внаслідок чого виникає необхідність у заміні електропроводки, приладів тощо); пошкодження зовнішньої обшивки транспортних засобів, деформація та розгерметизація цистерн.

При середньому зруйнуванні (пошкодженні) руйнуються головним чином другорядні частини елементів, а основні можуть деформуватися або пошкоджуватися частково. Спостерігається: зруйнування дахів, вікон, дверей і внутрішніх перегородок будівель та споруд; виникнення тріщин у несучих стінах; обвалення окремих ділянок покриття на горищах та стін верхніх поверхів (відбудування будівель і споруд можливе при проведенні капітального ремонту); окремі розриви та деформації трубопроводів та кабелів; деформація і пошкодження окремих опор ЛЕП; деформація, розгерметизація та зміщення з опор цистерн, зруйнування їх вище рівня рідини; пошкодження верстатів і обладнання (внаслідок чого необхідно проводити капітальний ремонт); деформація окремих силових елементів транспортних засобів (внаслідок чого необхідно проводити їх капітальний ремонт).

При сильному зруйнуванні (пошкодженні) руйнуються несучі конструктивні елементи і покриття верхніх поверхів будівель і споруд, утворюються тріщини у стінах перекриттях нижніх поверхів. Ремонт і відбудова таких будівель і споруд не недоцільні. Спостерігаються: масові зруйнування трубопроводів, кабелів, зруйнування опор ЛЕП; численні деформації, пошкодження і зруйнування основних елементів конструкцій верстатів, обладнання, механізмів, транспортних засобів (у більшості випадків проводити їх капітальний ремонт недоцільно).

При повному зруйнуванні руйнуються усі основні конструктивні елементи і несучі конструкції будівель, споруд, машин, механізмів, верстатів, обладнання, транспортних засобів та інших технічних пристроїв. Їх капітальний ремонт недоцільний.

Згідно з описаним і залежно від характеру зруйнувань та необхідного обсягу рятувальних та інших невідкладних робіт осередок ядерного ураження поділяють на чотири зони (рис. 3): зону повних зруйнувань (на її зовнішній межі надлишковий тиск у фронті повітряної ударної хвилі становить 50 кПа, Р_ф = 50 кПа); зону сильних зруйнувань (на її зовнішній межі Р_ф = 30 кПа); зону середніх зруйнувань (на її зовнішній межі Р_ф = 20 кПа); зону слабких зруйнувань (на її зовнішній межі Р_ф = 10 кПа).Зовнішня межа зони слабких зруйнувань одночасно є зовнішньою межею осередку ядерного ураження.

 

 

 

а-зона повних зруйнувань; б-зона сильних зруйнувань; в-зона середніх зруйнувань; г-зона слабких зруйнувань

Рисунок 3 - Зони зруйнувань осередків ядерного ураження

Слід визначити, що в зонах зруйнування на людей і елементи об’єкта діють не тільки надлишковий тиск у фронті повітряної ударної хвилі і її тиск швидкісного натиску, а ще й вторинні уражаючі чинники: удари уламками зруйнованих будівель, споруд, технічних пристроїв тощо (наприклад, при Р_ф = 35 кПа щільність уламків скла, бекону, цегли, дерев’яних металевих елементів конструкцій досягає 3500 штук на один квадратний метр при швидкості переміщення цих уламків і предметів до 50 метрів за секунду); вплив напруги електричного струму від зруйнованих електроустановок і електричних мереж; затоплення захисних споруд і виробничих приміщень при зруйнуванні водопроводів і каналізаційних мереж; уражаючи чинники пожеж, що виникають внаслідок короткого замикання електропроводки або пошкодження вогнищ відкритого вогню; хімічне забруднення сильнодіючими отруйними речовинами, що виникає внаслідок зруйнування елементів хімічно небезпечних об’єктів радіаційне забруднення радіоактивними речовинами, що виникає внаслідок зруйнування елементів радіаційно небезпечних об’єктів.

Світлове випромінювання ядерного вибуху являє собою електромагнітне випромінювання в ультрафіолетовій, видимій та інфрачервоній ділянках спектра. Джерелом світлового випромінювання є вогняна куля, що складається з розжарених продуктів вибуху і повітря. З цього джерела випромінюється величезна кількість енергії у надзвичайно короткий проміжок часу, внаслідок чого відбуваються швидке розігрівання опромінюваних предметів, обвуглення або спалах горючих матеріалів і опік живих тканин. На відкритій місцевості світлове випромінювання має більший, ніж у повітряної ударної хвилі, радіус уражаючої дії. Основним параметром, що характеризує вражаючу дію світлове випромінювання, є світловий імпульс.

Світловий імпульс – це кількість світлової енергії, що падає на один квадратний метр освітлювальної поверхні, перпендикулярної до напрямку випромінювання. Світловий імпульс вимірюється у Дж/м². Тривалість світлового імпульсу (t_c, с) залежить від потужності ядерного боєприпасу і визначаються за формулою t_c= , g – потужність боєприпасу, кт. Величина світлового імпульсу в даній точці прямо пропорційна потужність ядерного боєприпасу і зворотно пропорційна квадрату відстані до центру вибуху. На величину світлового імпульсу впливають також вид ядерного вибуху, стан (тобто прозорість) атмосфери та інші чинники. Так, при наземних вибухах світловий імпульс на поверхні Землі на однакових відстанях майже на 40% менший, ніж при повітряних вибухах такої ж потужності.

Пояснюється це тим, що під час наземного вибуху в горизонтальному напрямку випромінює не вся поверхня сфери вогняної кулі, а тільки на півсфера, хоч і більшого діаметра. Якщо земна поверхня добре відбиває світло (сніговий покрив, асфальт, бетон, тощо), то сумарний світловий імпульс (прямий і відбитий) під час повітряного вибуху може бути більшим,ніж прямий у 1,5 – 2 рази. В атмосфері промениста енергія завжди послаблюється внаслідок розсіювання і поглинання світла частками пилу, диму, краплинами вологи (туман, дощ, сніг). Ступінь прозорості атмосфери прийнято оцінювати коефіцієнтом послаблення світлового потоку К. Вважають, що у великих промислових містах ступінь прозорості атмосфери забезпечує видимість до 10...20 км, у приміських районах – до 30...40 км, в районах сільської місцевості – до 60...80 км. Відповідно до цього: при видимості до 10 км (слабка димка) К=1; при видимості до 100 км (повітря дуже прозоре) К= 1,5; при видимості до 50 км (повітря прозоре) К= 1,4; при видимості до 20 км (середня прозорість) К= 1,2; при видимості до 5 км (сильна димка) К= 0,5; при видимості до 1 км (дуже сильна димка, туман) К= 0,2.

Світлове випромінювання ядерного вибуху при безпосередньому впливі на людину викликає опіки відкритих ділянок тіла, тимчасове осліплення або опіки сітківки очей. Можливе також вторинні опіки, які виникають від дії полум’я та світлового випромінювання будівель, споруд, рослинності тощо, що горять, одягу, що спалахнуло та тліє.

Опіки першого ступеня (відчуття болю, почервоніння та припухлість шкіри) у людей виникають у результаті дії світлового імпульсу в 80...160 кДж/м², опіки другого ступеня (утворення пухирів, заповнених прозорою рідиною) – в 160...400 кДж/м², опіки третього ступеня (омертвління шкіри) – в 400...600 кДж/м², опіки четвертого ступеня (омертвління шкіри, підшкірної клітчатки, м’язів, кісток тощо) – понад 600 кДж/м². При опіках другого ступеня люди втрачають працездатність, при опіках третього та четвертого ступенів значних ділянок тіла можлива смерть людини. Одяг у людей і шерсть у тварин захищають від світлового випромінювання (особливо бавовняний одяг світлих кольорів).

Ураження очей у вигляді тимчасового осліплення під впливом яскравого спалаху ядерного вибуху триває у сонячний день до 5 хвилин, вночі до 30 хвилин. Більш тяжке ураження – опік сітківки очей (виникає, якщо погляд зафіксовано на центр вибуху) призводить до втрати зору.

Світлове випромінювання, що падає на матеріали й елементи об’єкта, частково відбивається, а якщо цей елемент пропускає випромінювання, то частково проходить крізь нього (скло, наприклад, пропускає більше 90 % енергії світлового випромінювання). Поглинута світлова енергія перетворюється у теплову і викликає нагрівання, займання (спалахування) або зруйнування цього елемента об’єкта. Тому осередок ядерного ураження характеризується складною пожежною обстановкою. З огляду на особливості організації, проведення виділяють три основні зони пожеж: зону окремих пожеж, зону суцільних пожеж і зону пожеж у завалах (тобто зону тління та горіння у завалах) (рис.4).

 

І – зона окремих пожеж; ІІ – зона суцільних пожеж; ІІІ – зона пожеж у завалах; 1 – зовнішні межі зон зруйнувань; 2 – зовнішні межі зон пожеж

Рисунок 4 - Зони пожеж осередку ядерного ураження

 

Зона окремих пожеж охоплює район, у якому пожежі виникають в окремих будівлях і спорудах. Пожежі у цій зоні розосереджені. Зона окремих пожеж характеризується такими світловими імпульсами: на її зовнішній межі величина світлового імпульсу становить 100…200 кДж/м², на внутрішній межі – 400…600 кДж/м² залежно від потужності ядерного боєприпасу (цифри нижньої межі відповідають потужності ядерного боєприпаси до 100 кт, цифри верхньої межі – 1000 кт і більше). У цій зоні можна швидко (наприклад, у перші 20 хвилин після вибуху) організувати локалізацію і гасіння окремих пожеж не ускладнюють проїзд та прихід у процесі виконання рятувальних та інших невідкладних робіт.

Зона суцільних пожеж – це територія, де під впливом світлового імпульсу виникають пожежі більше,ніж у 50% будівель і споруд та протягом 1 – 2 годин вогонь розповсюджується на абсолютну більшість будівель і споруд, розташованих у цьому районі. В результаті цього утворюється суцільна пожежа, при якій вогонь охоплює понад 90% будівель і споруд. Можливе виникнення вогневого шторму. Перетворення окремих пожеж у суцільні залежить головним чином від ступеня вогнестійкості будівель і споруд, категорії пожежної небезпеки виробництва, а також щільності забудови. Швидке розповсюдження пожежі можливе при таких комбінаціях ступеня вогнестійкості будівель і споруд із щільністю забудови: для будівель та споруд IV і V ступеня вогнестійкості з щільністю забудови 10...20 % і більше; для будівель та споруд III ступеня вогнестійкості з щільністю забудови 20...30 % і більше; для будівель та споруд I і II ступеня вогнестійкості з щільністю забудови понад 30 %. На швидкість розвитку суцільних пожеж суттєво впливає також категорія пожежної небезпеки виробництва у цих будівлях та спорудах. Наявність виробництв категорій пожежної небезпеки А і Б призводить до можливості виникнення суцільних пожеж і при менших щільностях забудови.

Вогневий шторм – це особистий вид суцільної пожежі на значній території (площею 1,5...2 км²). Стовп вогню підіймається на висоту до 5 км, виникає ураганний вітер, спрямований до центру пожежі. Утворення вогняного шторму можливе: при наявності суцільної забудови або розтіканні горючих рідин на площі понад 100 гектарів; при відсутності вітру або слабкому вітру із швидкістю до 5 м/с і відносній вологості повітря менше 30%; при наявності горючих матеріалів у перерахунку на деревину близько 200 кг/м² (що можливе у районах забудови одноповерховими будівлями IV і V ступенів вогнестійкості з щільності забудови понад 20 % або двоповерховими будівлями з щільністю забудови понад 10 %, а також у районі забудови одно та двоповерховими будівлями III ступеня вогнестійкості з щільністю забудови 30% і більше на трьох і п’ятиповерховими будівлями з щільністю забудови, більшою 20%). У районах забудови будівлями I і II ступеня вогнестійкості виникнення вогневого шторму практично виключне.

Повітряна ударна хвиля не може загасити пожежі, що виникли від дії світлового випромінювання, бо під час ядерного вибуху зони окремих та суцільних пожеж виникають на ділянках місцевості, де надмірний тиск у фронті повітряної ударної хвилі (20...100 м/с) виявляється недостатньою для відриву полум’я (відрив полум’я відбувається при швидкості руху повітря більше,ніж 150 м/с). Зона суцільних пожеж характеризується світловим імпульсом 400...600 кд/м² і більше. У зоні суцільних пожеж можливе прохід і знаходження людей без проведення заходів з локалізації та гасіння пожеж.

Зона пожеж у завалах (зона тління та горіння у завалах) розповсюджується на територію, де розташована частина зони сильних зруйнувань і вся зона повних зруйнувань осередку ядерного вибуху. Для цієї зони характерне тривале (до кількох діб) тління та горіння у завалах, сильне задимлення та інтенсивне виділення сильнодіючих отруйних речовин. У зонах задимлення виникає небезпека отруєння людей (тих, що знаходяться у захисних спорудах, і тих, що виконують рятувальні та інші невідкладні роботи). Причиною загибелі людей може бути не тільки висока концентрація СО, а навіть і підвищення температури диму (вдихання продуктів горіння, нагрітих до температури 60 ^оС навіть при незначній концентрації СО, як правило, призводить до загибелі людей).

Проникаюча радіація – це іонізуюче випромінювання, що утворюється безпосередньо під час ядерного вибуху й являє собою гамма- й нейтронне випромінювання із зони ядерного вибуху. Джерелами проникаючої радіації є ланцюгова реакція і розпад радіоактивних продуктів, що утворились у результаті ядерної реакції. Термін дії проникаючої радіації залежить від потужності ядерного боєприпасу і складає 15 – 25 с з моменту ядерного вибуху. Гамма- і нейтронне випромінювання, так само як і альфа- і бета- випромінювання, різняться за своїм характером, але загальним для них є те, що вони можуть іонізувати атоми того середовища, в якому вони розповсюджуються.

Суттєвість іонізації полягає в тому, що під впливом іонізуючих радіоактивних випромінювань електрично нейтральні у нормальних умовах атоми і молекули речовини розпадаються на пари позитивно та негативно заряджених часток – іони. Іонізація речовини супроводжується зміною її основних фізико – хімічних властивостей, а у біологічній тканині – порушенням її життєдіяльності. Перше може порушити роботу окремих елементів, приладів та систем промислового обладнання (найбільш чутливі до дії іонізуючих випромінювань електронна техніка та оптичні прилади).Друге може викликати ураження людей.

Альфа- випромінювання являє собою потік альфа-часток, що розповсюджуються з початковою швидкістю близько 20000 км/с. Альфа- частинкою називається ядро гелію, яке складається з двох нейтронів і двох протонів. Кожна альфа- частинка має певну енергію завдяки відносно малій швидкості розповсюдження значній величині електричного заряду альфа- частинки взаємодіють з речовинами найбільш ефективно, тобто їм властива значна іонізуюча здатність, внаслідок чого їх проникаюча здатність незначна. Тому надійним захистом від дії альфа-частинок при зовнішньому опромінюванні є одяг людини, її спорядження і засоби індивідуального захисту.

Бета-випромінювання являє собою потік бета-часток, які залежно від її енергії можуть розповсюджуватись із швидкістю, близькою до швидкості поширення світла. Бета- частинкою називається випромінюваний електрон або позитрон. Таким чином, заряд бета-частинок менший, а швидкість розповсюдження більша, ніж величини відповідних параметрів альфа- частинок. Саме тому бета-частинки мають меншу іонізуючу здатність і більшу проникаючу здатність порівняно з цими ж параметрами альфа- частинок. При зовнішньому опромінюванні одяг людини поглинає до 50 % бета -частинок. Слід відзначити, що бета-частинки майже повністю поглинаються віконним та автомобільним склом і металевими екранами завтовшки кілька міліметрів.

Оскільки альфа -і бета- частинкам властиві мала проникаюча здатність і висока іонізуюча здатність, то їх дія більш небезпечна під час потрапляння цих частинок у середину організму або у разі потраплення їх безпосередньо на шкірні покриви людини.

Гамма - випромінювання являє собою електромагнітне випромінювання з ядер атомів при їх радіоактивних перетворюваннях. За своєю природою гамма-випромінювання подібне до рентгенівського випромінювання, але має значно більшу частоту, а тому і значно більшу енергію, яка випромінюється у кванті, і розповсюджується зі швидкістю світла. Гамма-кванти не мають електричного заряду а тому їх іонізуюча здатність у сотні раз менша, ніж у альфа-частинок. Таму гамма-випромінювання має більшу проникаючу здатність є дуже важливим чинником уражаючої дії радіоактивних випромінювань. Енергія гамма-квантів при проходженні через речовину витрачається при проходженні в основному на взаємодію гамма- випромінювання з електронами атомів речовини. Тому ступінь послаблення гамма-випромінювання при проходженні їх через речовину практично прямо пропорційний товщині шару матеріалу цієї речовини і зворотно пропорційний щільності матеріалу. Товщина шару даної речовини, у якому енергія гамма-квантів послабилась у два рази, називається шаром половинного послаблення і визначається за співвідношенням d_пол =23/n, де n – щільність матеріалу. Таким чином, для надійного захисту від дії зовнішнього гамма-опромінювання слід застосовувати необхідну кількість шарів половинного послаблення з матеріалу, який має високу щільність. Необхідно всіляко уникати попадання радіоактивних речовин з інтенсивним гамма-випромінюванням у середину організму та на шкірні покрови.

Нейтронне випромінювання являє собою потік нейтронів. Швидкість нейтронів може досягти 20 000км/с. Нейтрони не мають електричного заряду, а тому мають високу проникну здатність, легко проникають навіть у ядра атомів, захоплюються ними. Тому нейтронному опромінюванні властива вражаюча дія при зовнішньому опромінюванні.

Так само, як від гамма-випромінювання, для захисту від дії зовнішнього нейтронного випромінювання слід застосувати необхідну кількість шарів половинного послаблення. Товщина шару половинного послаблення для нейтронного опромінювання d_пол визначається за даними спеціальних таблиць. Найбільш ефективний захист від дії нейтронного випромінювання забезпечують матеріали з хімічних сполук, до складу яких входять атоми водню.

Основним параметром, що характеризує вражаючу дію проникної радіації, є доза випромінювання Д. Доза випромінювання – це кількість енергії іонізуючих випромінювань, поглинутої одиницею маси опромінюваного середовища. Розрізняють дозу опромінювання у повітрі (експозиційна доза) і поглинуту дозу.

Експозиційна доза - Д_е характеризує потенційну небезпеку впливу іонізуючої радіації при загальному і рівномірному опромінюванні тіла людини. У системі одиниць СI експозиційна доза вимірюється у кулонах на кілограм (Кл/кг). Несистемною одиницею вимірювання Д_е є рентген – Р. 1Р= 2, 58 10 ^-4 Кл/ кг. Один рентген – це така доза рентгенівського або гамма- випромінювання, що створює в 1 см³ сухого повітря за нормальних умов (температура 0⁰, тиск 10⁵ Па) 2,1 10⁹ пар іонів, які несуть одну електростатичну одиницю кількості електрики кожного знака.

Поглинута доза Д_погл більш точно визначається вплив іонізуючих випромінювань на біологічні тканини організму, які мають різноманітний атомний склад і щільність. Одиницею поглинутої дози у системі СІ є грей (Гр). Один грей – це така величина поглинутої дози, при якій 1 кг опромінюваної речовини поглинає в 1 джоуль (Дж). Таким чином, 1 Гр= 1 Дж/кг. Позасистемною одиницею вимірювання поглинутої дози є рад (радіаційна абсорбційна доза). 1 рад = 10^-2 Гр.

Дозиметричними одиницями Гр і рад можна користуватися для вимірювання будь- якого виду випромінювань у будь-якому середовищі. У зв’язку з тим, що різні види випромінювання мають різну біологічну ефективність (тобто при різних витратах енергії на іонізацію досягається різний біологічний вплив, наприклад, різний біологічний вплив від дії нейтронного і гамма - випромінювання), введення поняття біологічної дози. Одиницею вимірювання біологічної ефективної дози (Д_єф) у системі СІ є зіверт (Зв). Позасистемною одиницею вимірювання біологічної дози є бер (біологічний еквівалент рентгена). 1 бер – це доза випромінювання (будь якого випромінювання), еквівалентна за впливом дії одного Р гамма- випромінювання. 1 бер= 10^-2 Зв. Тому при оцінці загального ефекту впливу проникної радіації поглинуті дози від гама- і нейтронного опромінювання можна підсумувати:

 

Д⁰ = Д ⁰+Д⁰_n⁰,

 

де Д⁰ - сумарна доза проникної радіації;

Д ⁰ – доза гамма-опромінювання;

Д⁰_n⁰ – доза нейтронного опромінювання;

0 – біля символів показує, що вони визначилися перед захисною

перепоною

Радіоактивне зараження – це зараження поверхні Землі, атмосфери, водоймищ і різноманітних предметів радіоактивними речовинами, що випали з хмари ядерного вибуху. Радіоактивне зараження як вражаючий чинник під час наземного ядерного вибуху відзначається масштабністю, тривалістю впливу, прихованістю вражаюча дії, зниженням ступеня впливу з часом. Джерелами радіоактивного зараження є: продукти ланцюгової реакції поділу; наведена радіоактивність у грунті (виникає внаслідок впливу нейтронного потоку). Радіоактивні речовини, що опинилися на місцевості, в атмосфері, водоймищах, на різноманітних предметах, розпадаючись, випромінюють, головним чином, бета-частинки та гамма-кванти і перетворюються у стійкі (нерадіоактивні)речовини. Тому на відміну від проникної радіації радіоактивне зараження діє протягом значного терміну (кілька діб, тижнів тощо). Кожний радіоізотоп (радіонуклід) має свій період напіврозпаду (Т_1/2), тим довше „живе” радіонуклід, створюючи іонізуючі випромінювання. Так, період напіврозпаду йоду-131 триває 8,05 доби, странцію-81 – 51 добу, странцію-90 – 26 років, кобальту-60 – 5,3 року, плутонію-239 – 24000 років, урану-235 – 710 000 000 років, торію-232 – 14 000 000 000 років. Найбільшу небезпеку для людей становлять радіоактивні речовини, для них період напіврозпаду продовжується від декількох діб до декількох років.

Масштаби і ступінь радіоактивного зараження місцевості залежить від потужності вибуху, метеорологічних умов, рельєфу місцевості, типу грунту і рослинності. Найбільш сильне зараження виникає при наземних і неглибоких підземних вибухах, у результаті яких утворюється велика хмара із радіоактивних продуктів, що переміщалися з грунтом. Наприклад, під час наземного ядерного вибуху випаровуються і втягуються у вогняну кулю декілька десятків тонн грунту. Створено таким чином радіоактивна хмара за п’ять-десять хвилин досягає максимальної висоти (залежно від потужності вибуху – 8...32 км) і починає рухатися під впливом вітру (рис 5.).

 

 

 

Рисунок 5 - Зони радіоактивного зараження місцевості у районі ядерного вибуху і за рухом радіоактивної хмари

 

Частина радіоактивних речовин випадає з хмари (під час її піднімання) у районі епіцентру вибуху, а більша їх частина випадає у процесі руху під впливом вітру, утворюючи на поверхні Землі так званий радіоактивний слід, що характеризується довжиною L і шириною b. Таким чином, на місцевості утворюється ділянка радіоактивного зараження у районі вибуху (за формою близька до круга) і слід радіоактивного зараження. Форма сліду залежить головним чином від напрямку та швидкості вітру, а також від рельєфу місцевості. На відкритій місцевості при незмінному напрямку вітру на всіх висотах слід має форму витягнутого еліпса. Більша частина радіоактивних речовин випадає з хмари за 10 – 20 годин після ядерного вибуху. Ступінь зараження місцевості радіоактивними речовинами характеризується потужності дози (рівнем радіації) і позначається літерою Р. Рівень радіації показує, яку дозу радіації Д може отримати людина за одиницю часу. Позасистемними одиницями вимірювання потужності експозиційної дози Р_е є Р/год або Р/с, а потужності поглинутої дози Р_погл – рад/год або рад/с. У системі Сі Р_е вимірюється в одиницях Кл/ кг год або Кл/ кг с, а Р_{погл –} Гр/с. Місцевість вважають зараженою, а тому необхідно застосовувати засоби індивідуального захисту, якщо рівень радіації, виміряний на висоті 0,7...1 м від поверхні Землі, не менший 0,5 Р/год.

Ступінь радіоактивного зараження місцевості на сліду хмари не однаковий. Він поступово зменшується при збільшенні відстані від центру вибуху і до бокових меж сліду від його осі. За ступенем небезпеки для людей і тварин на сліду хмари виділяють чотири зони: зону помірного радіоактивного зараження, зону сильного радіоактивного зараження, зону небезпечного радіоактивного зараження і зону надзвичайно небезпечного радіоактивного зараження. Як характеристики цих зон вказують рівні радіації на їх зовнішніх межах (наведені до однієї години після вибуху) Р₁ і дози опромінювання, які може одержати людина у цій зоні за термін повного розпаду радіоактивних речовин Д.

Зона помірного радіоактивного зараження (зона А) має на зовнішній межі рівень радіації на 1 годину після вибуху – Р₁ = 8 Р/год, а доза випромінювання у цій зоні за термін повного розпаду становить Д = 40...400 Р. На долю цієї зони випадає 78...80 % площі радіоактивного сліду Sсл.

Зона сильного радіоактивного зараження (зона Б) має такі параметри: Р₁=80 Р/год, Д= 400...1200 Р, 10...12 % Sсл.

Зона небезпечного радіоактивного зараження (зона В) – Р₁=240 Р/год, Д – 1200...4000 Р, 8...10 % S_СЛ.

Зона надзвичайно небезпечного радіоактивного зараження (зона Г) – Р₁= 800 Р/год, Д= 4000...10000 Р.

Спад рівня радіації з достатньою точністю визначають за формулою

 

Р_t = Р_1*t,^-1,2

 

де Р_t – рівень радіації на час t (в годинах) після вибуху.

Дозу радіації, що можуть одержати (або одержали)люди, які перебувають певний час в якійсь з точок радіоактивного сліду, можна підрахувати за формулою

 

Д = 5Р₁(t_n^-0,2 - t_k),

 

де t_{n –} час початку опромінювання людей від моменту вибуху;

t_к – час закінчення опромінювання людей.

Фактичну дозу опромінювання людей вимірюють приладами радіаційного контролю.

Від впливу на людей та тварин проникної радіації та радіоактивного зараження у них може виникнути променева хвороба. Ступінь ураження залежить від величини поглинутої дози, терміну, за який час доза одержана, площі опромінювання тіла, загального стану організму. Зовнішнє опромінювання може бути однократним (тобто разове або періодичне опромінювання протягом чотирьох діб) і багатократним (тобто опромінювання, одержане за термін, що перевищує чотири доби). При однократному опромінюванні організму залежно від величини одержаної поглинутої дози розрізняють чотири ступені гострої променевої хвороби.

Променева хвороба першого (легкого) ступеня виникає при одержанні загальної (тобто від дії проникної радіації і від дії радіоактивного зараження) поглинутої дози випромінювання у 100...250 рад. Прихований період хвороби триває два – три тижні. Після цього з’являється погане самопочуття, загальна слабкість, почуття слабкості у голові, стиснення у грудях, періодично може підвищуватись температура тіла. Променева хвороба першого ступеня виліковується.

Променева хвороба другого (середнього) ступеня виникає при одержанні загальної поглинутої дози випромінювання у 250...400 рад. Прихований період хвороби триває близько тижня. Променева хвороба проявляється поганим самопочуттям, розладам функцій нервової системи, головним болем, запаморочення, у перші дні часто буває блювотиння, можливе підвищення температури тіла. Кількість лейкоцитів у крові знижується на 50 %. При активному лікуванні хворі видужують через 1,5 – 2 місяці. При недостатньому лікуванні можлива смерть (до 20 % випадків захворювання).

Променева хвороба третього (тяжкого) ступеня виникає при одержанні загальної поглинутої дози опромінювання у 400...700 Рад. Прихований період хвороби не перевищує кількох годин. Відзначають тяжкий загальний стан, сильний головний біль, блювотиння, пронос з кров’