Воздействие ядерного оружия

Поражающее действие ядерного взрыва определяется механическим воздействием ударной волны, тепловым воздействием светового излучения, радиационным воздействием проникающей радиации и радиоактивного заражения. Для некоторых элементов объектов поражающим фактором является электромагнитное излучение (электромагнитный импульс) ядерного взрыва.

Распределение энергии между поражающими факторами ядерного взрыва зависит от вида взрыва и условий, в которых он происходит. При взрыве в атмосфере примерно 50 % энергии взрыва расходуется на образование ударной волны, 30 — 40% — на световое излучение, до 5 % — на проникающую радиацию и электромагнитный импульс и до 15 % — на радиоактивное заражение.

Для нейтронного взрыва характерны те же поражающие факторы, однако несколько по-иному распределяется энергия взрыва: 8—10%—на образование ударной волны, 5—8% — на световое излучение и около 85 % расходуется на образование нейтронного и гамма-излучений (проникающей радиации).

Действие поражающих факторов ядерного взрыва на людей и элементы объектов происходит не одновременно и различается по длительности воздействия, характеру и масштабам поражения.

Ударная волна — это область резкого сжатия среды, которая в виде сферического слоя распространяется во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью. В зависимости от среды распространения различают ударную волну в воздухе, в воде или грунте (сейсмовзрывные волны).

Ударная волна в воздухе образуется за счет колоссальной энергии, выделяемой в зоне реакции, где исключительно высокая температура, а давление достигает миллиардов атмосфер (до 10⁵ млрд. Па). Раскаленные пары и газы, стремясь расшириться, производят резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимают их до больших давления и плотности и нагревают до высокой температуры. Эти слои воздуха приводят в движение последующие слои. И так сжатие и перемещение воздуха происходит от одного слоя к другому во все стороны от центра взрыва, образуя воздушную ударную волну. Расширение раскаленных газов происходит в сравнительно малых объемах, поэтому их действие на более заметных удалениях от центра ядерного взрыва исчезает и основным носителем действия взрыва становится воздушная ударная волна. Вблизи центра взрыва скорость распространения ударной волны в несколько раз превышает скорость звука в воздухе. С увеличением расстояния от места взрыва скорость распространения волны быстро падает, а ударная волна ослабевает; на больших удалениях ударная волна переходит, по-существу, в обычную акустическую волну и скорость ее распространения приближается к скорости звука в окружающей среде, т. е. к 340 м/с. Воздушная ударная волна при ядерном взрыве средней мощности проходит примерно 1000 м за 1,4 с, 2000 м — за 4 с, 3000 м — за 7 с, 5000 м — за 12 с. Отсюда следует, что человек, увидев вспышку ядерного взрыва, за время до прихода ударной волны, может занять ближайшее укрытие (складку местности, канаву, кювет, простенок и т. п.) и тем самым уменьшить вероятность поражения ударной волной.

Характер изменения давления по времени в какой-либо фиксированной точке пространства (поверхности земли) при прохождении через нее ударной волны показан на рис. 9. Перед фронтом ударной волны давление в воздухе равно атмосферному Р_о. С приходом фронта ударной волны в данную точку пространства давление резко (скачком) увеличивается и достигает максимального Рф = Р_о + ∆Рф. Также резко в этой точке возрастает плотность, температура и скорость движения среды (воздуха).

После того как фронт ударной волны (ее передняя граница) проходит данную точку пространства, давление в ней постепенно снижается и через некоторый промежуток времени становится равным атмосферному. Образовавшийся слой сжатого воздуха называют фазой сжатия τ₊. В этот период времени воздушная ударная волна обладает наибольшим разрушающим действием. С удалением от центра взрыва давление во фронте ударной волны уменьшается, а толщина слоя сжатия все время возрастает. Последнее происходит в результате вовлечения в движение новых масс воздуха.

В дальнейшем, продолжая уменьшаться, давление становится ниже атмосферного и воздух начинает двигаться в направлении, противоположном распространению ударной волны, т. е. к центру взрыва. Эта зона пониженного давления называется фазой разрежения τ_. В фазе разрежения ударная волна производит меньшие разрушения, чем в фазе сжатия, так как максимальное отрицательное давление значительно меньше максимального избыточного давления во фронте ударной волны.

После окончания периода действия фазы разрежения, когда давление достигает значения давления окружающей среды, практически прекращается движение масс воздуха, а следовательно, и разрушающее действие воздушной ударной волны.

Непосредственно за фронтом ударной волны, в области сжатия, движутся массы воздуха. Вследствие торможения этих масс воздуха, при встрече с преградой возникает давление скоростного напора воздушной ударной волны. Когда фронт ударной волны достигает данной точки пространства (преграды), скоростной (ветровой) напор, как и избыточное давление, моментально поднимается от нуля до максимального значения. По мере удаления от фронта скоростной напор уменьшается до нуля несколько позднее, нежели избыточное давление. Это объясняется инерцией движущегося за фронтом ударной волны воздуха. Однако для оценки разрушающего действия воздушной ударной волны ядерного взрыва эта разница несущественна и при расчетах принимают продолжительность воздействия скоростного напора равным времени действия фазы сжатия. В фазе разрежения скоростной напор весьма незначителен и его разрушающее действие, так же как и действие избыточного давления, не учитывают.

Основные параметры ударной волны, характеризующие ее разрушающее и поражающее действие: избыточное давление во фронте ударной волны, давление скоростного напора, продолжительность действия волны — длительность фазы сжатия и скорость фронта ударной волны.

Избыточное давление во фронте ударной волны (∆Рф — это разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением Р₀перед этим фронтом (см. рис. 9). Единица избыточного давления— паскаль (Па) или килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см²):

1 Па = 1Н/м² = 0,102 кгс/м² = 1,02.10^-5 кгс/см².

1 кгс/см² = 98,1 кПа или 1 кгс/см² ≈ 100 кПа.

Значение избыточного давления в основном зависит от мощности и вида взрыва и расстояния. Влияние других условий (рельефа местности, метеоусловий и др.) может быть учтено путем введения соответствующих поправок в значения величин, определяемых для различных условий взрыва.

Для наземного взрыва, когда энергия взрыва распределяется в полусфере и ударная волна перемещается вдоль поверхности земли, избыточное давление во фронте ударной волны может быть рассчитано по формуле [3]:

Здесь ∆Рф — избыточное давление во фронте ударной волны, кПа; q_у.в— тротиловый эквивалент ядерного взрыва по ударной волне, кг, q_у.в = 0,5 q, где q — мощность взрыва (тротиловый эквивалент), кг; R — расстояние от центра взрыва, м.

При наземном взрыве на поверхность земли в каждый определенный момент времени действует такое давление, до которого сжат воздух в соответствующей части воздушной ударной волны.

В случае ядерных взрывов на больших высотах исключается влияние отражающего действия земной поверхности на значения параметров воздушной ударной волны. Поэтому при взрыве в однородной безграничной среде значение избыточного давления будет значительно меньше. Это объясняется тем, что в отличие от наземного взрыва энергия распределяется не в полусфере, а в объеме всей сферы.

При расчете избыточного давления во фронте ударной волны следует вместо значений q_у.в в формуле (1) подставлять значение в 2 раза меньше.

Характер взаимодействия ударной волны с поверхностью при воздушном взрыве показан на рис. 10. При распространении ударной волны в воздухе, т. е. на расстояниях от центра взрыва R, меньших высоты взрыва Н, избыточное давление может быть определено как для взрыва в однородной безграничной среде. Эта падающая волна П при достижении поверхности земли отражается, образуя отраженную ударную волну О. В районе эпицентра взрыва (в зоне радиусом, не превышающим высоты взрыва, R' < H), в так называемой зоне регулярного отражения, давление отражения зависит от давления воздуха во фронте ударной волны и давления от резкой остановки движущихся за фронтом ударной волны слоев сжатого воздуха, а также направления движения волны.

Если направление распространения ударной волны перпендикулярно бесконечной плоской преграде (например, поверхности земли), то при достижении падающей волной преграды максимальное избыточное давление отражения может быть вычислено по формуле [3, 5]

где ∆Р_отр — избыточное давление в отраженной волне; Р₀—атмосферное давление, при нормальных условиях Р₀= 101,3 кПа.

Из уравнения (2) видно, что избыточное давление в отраженной ударной волне приближается к 8∆Рф— для больших значений избыточного давления падающей волны и стремится к 2∆Рф —для малых значений избыточного давления.

В зоне регулярного отражения не происходит слияние фронтов падающей и отраженной волн. В этом случае на предмет, расположенный на некотором расстоянии от земли, будет воздействовать давление падающей волны, а через некоторый промежуток времени — давление отраженной ударной волны.

На расстояниях от эпицентра взрыва, превышающих его высоту (R' > H), — в зоне нерегулярного отражения падающая волна опережает отраженную. Отраженная ударная волна, распространяясь в воздухе, нагретом и сжатом падающей волной, движется быстрее падающей волны. В результате происходит слияние падающей и отраженной волн и образуется один общий фронт головной ударной волны, перпендикулярной поверхности земли. С возрастанием расстояния от эпицентра взрыва высота фронта головной ударной волны увеличивается. Предметы, находящиеся в области действия головной ударной волны, испытывают от ее действия один удар, а расположенные выше фронта головной волны (например, верхняя часть высотного здания) — испытывают давления в виде двух ударов. Первый удар происходит в результате действия падающей ударной волны, второй удар, через небольшой промежуток времени, — от отраженной волны.

На поверхности земли, в зоне нерегулярного отражения, разрушающее и поражающее действие ударной волны оценивается по избыточному давлению во фронте головной ударной волны (∆Рф), которое значительно выше избыточного давления во фронте падающей волны и зависит не только от мощности и расстояниям эпицентра взрыва, но и от высоты воздушного ядерного взрыва. Оптимальной высотой взрыва считается такая, при которой достигается наибольшая площадь разрушения. Так, разрушение городской застройки происходит при воздействии избыточного давления 20— 30 кПа (0,2—0,3 кгс/см²); при этом наибольшие площади, при которых возможно такое воздействие взрыва мощностью 1 Мт, образуются при взрыве на высоте 2100 м.

Значения избыточных давлений во фронте ударной волны и соответствующие им расстояния для воздушного и наземного ядерного взрыва мощностью 1 Мт приведены в табл. 1 [4].

Из рассмотренного характера распространения волны видно, что радиус поражения ударной волной наземного ядерного взрыва на сравнительно небольших расстояниях больше, чем радиус поражения ударной волной воздушного взрыва одинаковой мощности. На более удаленных расстояниях, наоборот, — радиус поражения ударной волной воздушного взрыва больше, так как сказывается влияние совместного воздействия падающей и отраженной ударных волн — головной воздушной ударной волны. Например, избыточное давление во фронте воздушной ударной волны, равное 80 кПа, при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 1 Мт будет наблюдаться при наземном взрыве на растоянии 3100 м, при воздушном — 2600 м; избыточное давление 10 кПа — на расстояниях 11000 и 14 000 м соответственно.

Степень разрушения конструкций определяется не только воздействием давления фронта волны, но и торможением движения масс воздуха, следующих за фронтом волны. Динамическая нагрузка, создаваемая потоком воздуха, называется давлением скоростного напора. Единица давления скоростного напора, как и избыточного давления, паскаль (Па) или килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см²).

Скоростной напор воздуха находится в прямой зависимости от скорости и плотности воздуха за фронтом ударной волны и равен:

где Р_ск—скоростной напор воздуха, Па; υ — скорость частиц воздуха непосредственно за фронтом ударной волны, м/с; ρ — плотность воздуха за фронтом ударной волны, кг/м³. Скорость и плотность частиц воздуха зависят от избыточного давления ударной волны и окружающей среды.

Таблица 1

Для средних температур воздуха [5]

Здесь С₀ — скорость распространения звуковых волн, в воздухе при нормальных условиях С₀=340 м/с, в воде С₀= 1500 м/с; ρ — плотность воздуха, перед фронтом ударной волны при нормальных условиях ρ ₀== 1,29 кг/м³ = 0,125 кгс-с²/м⁴. Правая часть равенства (3) получается путем проведения преобразований после подставления значений v и р из уравнения (4).

Зная избыточное давление во фронте ударной волны, можно рассчитать скоростной напор, давление во фронте отраженной волны, скорость и плотность частиц воздуха за фронтом ударной волны ядерного взрыва.

Избыточное давление во фронте ударной волны для эталонной мощности ядерного взрыва и заданного расстояния от центра (эпицентра) взрыва определяют, как правило, с помощью таблиц и графиков (табл. 1). Для вычисления параметров ударной волны другой мощности взрыва используют закон подобия. Пример расчета приведен в приложении 3..

Закон подобия взрывов теоретически вытекает из закона геометрического подобия, так как расстояние от центра взрыва, на котором образуется данное давление, пропорционально кубическому корню из мощности взрыва

(объема одного и того же взрывчатого вещества):

где R₁ и R₂—расстояния от центра (эпицентра) взрывов с тротиловыми эквивалентами q₁ и q₂ соответственно. Если в качестве эталонного взрыва взять взрыв мощностью в 1 Мт (табл. 1), при котором q₁ равняется 1, то из уравнения (5) следует

где R₁ — расстояние от центра взрыва мощностью в 1 Мт.

Следовательно, для заданного расстояния R₂ можно вычислить мощность взрыва q₂, необходимую для того, чтобы образовалось определенное избыточное давление. Или, наоборот, для известной мощности взрыва q₂ из уравнения (6) можно вычислить соответствующее расстояние.

Приведенные соотношения также справедливы для давления в отраженной ударной волне и скоростного напора.

Пример. Определить расстояние R₂, на котором будет наблюдаться избыточное давление ∆ Рф=30 кПа при воздушном ядерном взрыве мощностью q₂=0,5 Мт.

Решение. Для воздушного ядерного взрыва мощностью 1 Мт данное избыточное давление измерялось на расстоянии R₁ = 5300 м (табл. 1). Из закона подобия ядерного взрыва находим

Другой важный параметр ударной волны — время действия повышенного давления или длительность фазы сжатия. Очевидно, что чем больше размеры заряда, тем больше и глубина области с повышенным давлением за фронтом ударной волны. По мере удаления от центра взрыва ударной волны время действия ее зоны сжатия увеличивается. Это объясняется тем, что волна, как уже было сказано ранее, как бы растягивается.

Исходя из закона подобия и экспериментальных исследований установлено [3], что длительность фазы сжатия примерно равна:

где R в метрах, q в килограммах и τ в секундах.

При некоторых расчетах необходимо знать скорость движения фронта ударной волны, которая зависит от давления во фронте ударной волны и может быть определена из выражения

где С_ф — скорость движения фронта ударной волны, м/с.

Ударная волна в воде при подводном ядерном взрыве качественно напоминает ударную волну в воздухе. Однако подводная ударная волна отличается от воздушной ударной волны своими параметрами. На одних и тех же расстояниях давление во фронте ударной волны в воде гораздо больше, чем в воздухе, а время действия— меньше. Например, максимальное избыточное давление на расстоянии 900 м от центра ядерного взрыва мощностью 100 кт в глубоком водоеме составляет 19 000 кПа, а при взрыве в воздушной среде — около 100 кПа.

При наземном ядерном взрыве часть энергии взрыва расходуется на образование волны сжатия в грунте. В отличие от ударной волны в воздухе она характеризуется менее резким увеличением давления во фронте волны, а также более медленным его ослаблением за фронтом. Давление во фронте волны сжатия уменьшается довольно быстро с удалением от центра взрыва, и на больших расстояниях волна сжатия становится подобной сейсмической волне.

При взрыве ядерного боеприпаса в грунте основная часть энергии взрыва передается окружающей массе грунта и производит мощное сотрясение грунта, напоминающее по своему действию землетрясение.

Характер воздействия ударной волны на людей и животных. Ударная волна может нанести незащищенным людям и животным травматические поражения, контузии или быть причиной их гибели. Поражения могут быть непосредственными или косвенными.

Непосредственное поражение ударной волной возникает в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора воздуха. Ввиду небольших размеров тела человека ударная волна почти мгновенно охватывает человека и подвергает его сильному сжатию. Процесс сжатия продолжается со снижающейся интенсивностью в течение всего периода фазы сжатия, т. е. в течение нескольких секунд. Мгновенное повышение давления в момент прихода ударной волны воспринимается живым организмом как резкий удар. В то же самое время скоростной напор создает значительное лобовое давление, которое может привести к перемещению тела в пространстве.

Косвенные поражения люди и животные могут получить в результате ударов обломками разрушенных зданий и сооружений или в результате ударов летящих с большой скоростью осколков стекла, шлака, камней, дерева и других предметов. Например, при избыточном давлении во фронте ударной волны 35 кПа плотность летящих осколков достигает 3500 шт. на квадратный метр при средней скорости перемещения этих предметов 50 м/с.

Характер и степень поражения незащищенных людей и животных зависят от мощности и вида взрыва, расстояния, метеоусловий, а также от места нахождения (в здании, на открытой местности) и положения (лежа, сидя, стоя) человека.

Воздействие воздушной ударной волны на незащищенных людей характеризуется легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми травмами.

Крайне тяжелые контузии и травмы у людей возникают при избыточном давлении более 100 кПа (1 кгс/см²). Отмечаются разрывы внутренних органов, переломы костей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга, длительная потеря сознания. Разрывы наблюдаются в органах, содержащих большое количество крови (печень, селезенка, почки), наполненных газом (легкие, кишечник) или имеющие полости, наполненные жидкостью (желудочки головного мозга, мочевой и желчный пузыри). Эти травмы могут привести к смертельному исходу.

Тяжелые контузии и травмы возможны при избыточных давлениях от 60 до 100 кПа (от 0,6 до 1,0 кгс/см²). Они характеризуются сильной контузией всего организма, потерей сознания, переломами костей, кровотечением из носа и ушей; возможны повреждения внутренних органов и внутренние кровотечения.

Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40— 60 кПа (0,4—0,6 кгс/см²). При этом могут быть вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей.

Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20—40 кПа (0,2—0,4 кгс/см²). Они выражаются в скоропроходящих нарушениях функций организма (звон в ушах, головокружение, головная боль). Возможны вывихи, ушибы.

Избыточные давления во фронте ударной волны 10 кПа (0,1 кгс/см²) и менее для людей и животных, расположенных вне укрытий, считаются безопасными.

Радиус поражения обломками зданий, особенно осколками стекол, разрушающихся при избыточном давлении более 2 кПа (0,02 кгс/см²) может превышать радиус непосредственного поражения ударной волной.

Гарантированная защита людей от ударной волны обеспечивается при укрытии их в убежищах. При отсутствии убежищ используются противорадиационные укрытия, подземные выработки, естественные укрытия и рельеф местности.

Механическое воздействие ударной волны. Характер разрушения элементов объекта (предметов) зависит от нагрузки, создаваемой ударной волной, и реакции предмета на действие этой нагрузки. Методика расчета нагрузок, действующих на элементы при прохождении ударной волны, приведена в гл. 6 [5]. Сведения о вероятных разрушениях зданий, сооружений, транспорта, оборудования и энергетических сетей в зависимости от избыточного давления во фронте ударной волны даны в табл. 26, 27.

Общую оценку разрушений, вызванных ударной волной ядерного взрыва, принято давать по степени тяжести этих разрушений. Для большинства элементов объекта, как правило, рассматриваются три степени'—слабое, среднее и сильное разрушение. Для жилых и промышленных зданий берется обычно четвертая степень — полное разрушение. При слабом разрушении, как правило, объект не выходит из строя; его можно эксплуатировать немедленно или после незначительного (текущего) ремонта. Средним разрушением обычно называют разрушение главным образом второстепенных элементов объекта. Основные элементы могут деформироваться и повреждаться частично. Восстановление возможно силами предприятия путем проведения среднего или капитального ремонта. Сильное разрушение объекта характеризуется сильной деформацией или разрушением его основных элементов, в результате чего объект выходит из строя и не может быть восстановлен.

Применительно к гражданским и промышленным зданиям степени разрушения характеризуются следующим состоянием конструкции.

Слабое разрушение. Разрушаются оконные и дверные заполнения и легкие перегородки, частично разрушается кровля, возможны трещины в стенах верхних этажей. Подвалы и нижние этажи сохраняются полностью. Находиться в здании безопасно, и оно может эксплуатироваться после проведения текущего ремонта.

Среднее разрушение проявляется в разрушении крыш и встроенных элементов— внутренних перегородок, окон, а также в возникновении трещин в стенах, обрушении отдельных участков чердачных перекрытий и стен верхних этажей. Подвалы сохраняются. После расчистки и ремонта может быть использована часть помещений нижних этажей. Восстановление зданий возможно при проведении капитального ремонта.

Сильное разрушение характеризуется разрушением несущих конструкций и перекрытий верхних этажей, образованием трещин в стенах и деформацией перекрытий нижних этажей. Использование помещений становится невозможным, а ремонт и восстановление чаще всего нецелесообразным.

Полное разрушение. Разрушаются все основные элементы здания, включая и несущие конструкции. Использовать здания невозможно. Подвальные помещения при сильных и полных разрушениях могут сохраняться и после разбора завалов частично использоваться.

Наибольшие разрушения получают наземные здания, рассчитанные на собственный вес и вертикальные нагрузки, более устойчивы заглубленные и подземные сооружения. Здания с металлическим каркасом средние разрушения получают при 20—40 кПа, а полные —при 60—80 кПа, здания кирпичные— при 10—20 и 30—40, здания деревянные — при 10 и 20 кПа соответственно. Здания с большим количеством проемов более устойчивы, так как в первую очередь разрушаются заполнения проемов, а несущие конструкции при этом испытывают меньшую нагрузку. Разрушение остекления в зданиях происходит при 2—7 кПа.

Объем разрушений в городе зависит от характера строений, их этажности и плотности застройки. При. плотности застройки 50 % давление ударной волны на здания может быть меньше (на 20—40 %), чем на здания, стоящие на открытой местности, на таком же расстоянии от центра взрыва. При плотности застройки менее 30 % экранирующее действие зданий незначительно и не имеет практического значения.

Энергетическое, промышленное и коммунальное оборудование может иметь следующие степени разрушений.

Слабые разрушения: деформации трубопроводов, их повреждения на стыках; повреждения и разрушения контрольно-измерительной аппаратуры; повреждение верхних частей колодцев на водо-, тепло- и газовых сетях; отдельные разрывы на линии электропередач (ЛЭП); повреждения станков, требующих замены электропроводки, приборов и других поврежденных частей.

Средние разрушения: отдельные разрывы и деформации трубопроводов, кабелей; деформации и повреждения отдельных опор ЛЭП; деформация и смещение на опорах цистерн, разрушение их выше уровня жидкости; повреждения станков, требующих капитального ремонта.

Сильные разрушения: массовые разрывы трубопроводов, кабелей и разрушения опор ЛЭП и другие разрушения, которые нельзя устранить при капитальном ремонте.

Наиболее стойки подземные энергетические сети. Газовые, водопроводные и канализационные подземные сети разрушаются только при наземных взрывах в непосредственной близости от центра при давлении ударной волны 600—1500 кПа. Степень и характер разрушения трубопроводов зависят от диаметра и материала труб, а также от глубины прокладки. Энергетические сети в зданиях, как правило, выходят из строя при разрушении элементов застройки. Воздушные линии связи и электропроводок получают сильные разрушения при 80—120 кПа, при этом линии, проходящие в радиальном направлении от центра взрыва, повреждаются в меньшей степени, чем линии, проходящие перпендикулярно к направлению распространения ударной волны.

Станочное оборудование предприятий разрушается при избыточных давлениях 35—70 кПа. Измерительное оборудование—при 20—30 кПа, а наиболее чувствительные приборы могут повреждаться и при 10 кПа и даже 5~кПа. При этом необходимо учитывать, что при обрушении конструкций зданий также будет разрушаться оборудование.

Для гидроузлов наиболее опасными являются надводный и подводный взрывы со стороны верхнего бьефа. Наиболее устойчивые элементы гидроузлов — бетонные и земляные плотины, которые разрушаются при давлении более 1000 кПа. Наиболее слабые — гидрозатворы водосливных плотин, электрическое оборудование и различные надстройки.

Степень разрушений (повреждений) транспортных средств зависит от их положения относительно направления распространения ударной волны. Средства транспорта, расположенные бортом к направлению действия ударной волны, как правило, опрокидываются и получают большие повреждения, чем машины, обращенные к взрыву передней частью. Загруженные и закрепленные средства транспорта имеют меньшую степень повреждения. Более устойчивыми элементами являются двигатели. Например, при сильных повреждениях двигатели автомашин повреждаются незначительно, и машины способны двигаться своим ходом.

Наиболее устойчивы к воздействию ударной волны морские и речные суда и железнодорожный транспорт. При воздушном или надводном взрыве повреждение судов будет происходить главным образом под действием воздушной ударной волны. Поэтому повреждаются в основном надводные части судов — палубные надстройки, мачты, радиолокационные антенны

и т. д. Котлы, вытяжные устройства и другое внутреннее оборудование повреждаются затекающей внутрь ударной волной. Транспортные суда получают средние повреждения при давлениях 60—80 кПа. Железнодорожный подвижной состав может эксплуатироваться после воздействия избыточных давлений: вагоны — до 40 кПа, тепловозы— до 70 кПа (слабые разрушения).

Самолеты — более уязвимые объекты, чем остальные транспортные средства. Нагрузки, создаваемые избыточным давлением 10 кПа, достаточны для того, чтобы образовались вмятины в обшивке самолета, деформировались крылья и стрингеры, что может привести к временному снятию с полетов.

Воздушная ударная волна также действует на растения. Полное повреждение лесного массива наблюдается при избыточном давлении, превышающем 50 кПа (0,5 кгс/см²). Деревья при этом вырываются с корнем, ломаются и отбрасываются, образуя сплошные завалы. При избыточном давлении от 30 до 50 кПа (03,—0,5 кгс/см²) повреждается около 50 % деревьев (завалы также сплошные), а при давлении от 10 до 30 кПа (0,1—0,3 кгс/см²)—до 30% деревьев. Молодые деревья более устойчивы к воздействию ударной волны, чем старые и спелые.

Световое излучение. По своей природе световое излучение ядерного взрыва — совокупность видимого света и близких к нему по спектру ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Источник светового излучения — светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры веществ ядерного боеприпаса, воздуха и грунта (при наземном взрыве). Температура светящейся области в течение некоторого времени сравнима с температурой поверхности солнца (максимум 8000—10 000 и минимум 1800 °С). Размеры светящейся области и ее температура быстро изменяются во времени. Продолжительность светового излучения зависит от мощности и вида взрыва и может продолжаться до десятков секунд. При воздушном взрыве ядерного боеприпаса мощностью 20 кт световое излучение продолжается 3 с, термоядерного заряда 1 Мт — 10 с,

Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом. Световым импульсом называется отношение количества световой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпендикулярно распространению световых лучей. Единица светового импульса — джоуль на квадратный метр (Дж/м²) или калория на квадратный сантиметр (кал/см²). 1 Дж/м²=23,9·10^-6кал/см²; 1 кДж/м²=0,0239 кал/см²; 1 кал/см² ≈ 40 кДж/м². Световой импульс зависит от мощности и вида взрыва, расстояния от центра взрыва и ослабления светового излучения в атмосфере, а также от экранирующего воздействия дыма, пыли, растительности, неровностей местности и т. д. Для воздушного взрыва, если излучение равномерно распространяется во всех направлениях, световой импульс U может быть рассчитан по формуле [5]

где Е_изл — энергия светового излучения ядерного взрыва, равная примерно 1/3 полной энергии взрыва (полная энергия для мощности взрыва 1 кт равна 10¹² кал или 4,18·10¹² Дж); К— коэффициент пропускания, он изменяется в зависимости от расстояния и состояния атмосферы (возможности рассеяния и поглощения атмосферой лучей светового излучения). Значение коэффициента пропускания уменьшается с увеличением расстояния за счет большего рассеивания и поглощения фотонов световых лучей частицами пыли, каплями влаги и молекулами газов, входящих в состав воздуха.

При наземных и надводных взрывах световой импульс на тех же расстояниях меньше, чем при воздушных взрывах такой же мощности. Это объясняется тем, что световой импульс излучает полусфера, хотя и большего диаметра, чем при воздушном взрыве. Что касается распространения светового излучения, то большое значение имеют другие факторы. Во-первых, часть светового излучения поглощается слоями водяных паров и пыли непосредственно в районе взрыва. Во-вторых, большая часть световых лучей прежде, чем достичь объекта на поверхности земли, должна будет пройти воздушные слои, расположенные близко к земной поверхности. В этих наиболее насыщенных слоях атмосферы происходит значительное поглощение светового излучения молекулами водяных паров и двуокиси углерода; рассеяние в результате наличия в воздухе различных частиц здесь также гораздо большее. Кроме того, необходимо учитывать рельеф местности. Количество световой энергии, достигающей объекта, находящегося на определенном расстоянии от наземного взрыва, может составлять для малых расстояний порядка трех четвертей, а на больших — половину импульса при воздушном взрыве такой же мощности.

При подземных или подводных взрывах поглощается почти все световое излучение.

При ядерном взрыве на большой высоте рентгеновские лучи, излучаемые исключительно сильно нагретыми продуктами взрыва, поглощаются большими толщами разреженного воздуха. Поэтому температура огненного шара (значительно больших размеров, чем при воздушном взрыве) ниже. Для высот порядка 30—100 км на световой импульс расходуется около 25— 35 % всей энергии взрыва.

Обычно для целей расчета пользуются табличными данными зависимостей световых импульсов от мощности и вида взрыва и расстояния от центра (эпицентра) взрыва (табл. 2) [4]. Эти данные приведены для очень прозрачного воздуха с учетом возможности рассеяния и поглощения атмосферой энергии светового излучения.

Так как общее количество энергии пропорционально мощности взрыва, то световой импульс для боеприпасов другой мощности на тех же расстояниях определяется по формуле

где U₂—искомый световой импульс для боеприпаса мощностью q₂, U₁ — световой импульс боеприпаса мощностью q₁ для взятого расстояния R (берется из табл. 2). Для определения возможного светового импульса в других метеорологических условиях обычно пользуются коэффициентами прозрачности для различных состояний атмосферы (табл.3).

При оценке светового импульса необходимо учитывать возможность воздействия отраженных лучей. Если земная поверхность хорошо отражает свет (снежный покров, высохшая трава, бетонное покрытие и др.). то прямое световое излучение, падающее на объект, усиливается отраженным. Суммарный световой импульс при воздушном взрыве может быть больше прямого в 1,5—2 раза. Если взрыв происходит между облаками и землей, то световое излучение, отраженное от облаков, действует на объекты, закрытые от прямого излучения.

Таблица 2

Таблица 3

Световой импульс, отраженный от облаков, может достигать половины прямого импульса.

Воздействие светового излучения на людей и сельскохозяйственных животных. Световое излучение ядерного взрыва при непосредственном воздействии вызывает ожоги открытых участков тела, временное ослепление или ожоги сетчатки глаз. Возможны вторичные ожоги, возникающие от пламени горящих зданий, сооружений, растительности, воспламенившейся или тлеющей одежды.

Независимо от причин возникновения, ожоги разделяют по тяжести поражения организма.

Ожоги первой степени выражаются в болезненности, покраснении и припухлости кожи. Они не представляют серьезной опасности и быстро вылечиваются без каких-либо последствий. При ожогах второй степени образуются пузыри, заполненные прозрачной белковой жидкостью; при поражении значительных участков кожи человек может потерять на некоторое время трудоспособность и нуждается в специальном лечении. Пострадавшие с ожогами первой и второй степеней, достигающими даже 50—60 % поверхности кожи, обычно выздоравливают. Ожоги третьей степени характеризуются омертвлением кожи с частичным поражением росткового слоя. Ожоги четвертой степени: омертвление кожи и более глубоких слоев тканей (подкожной клетчатки, мышц, сухожилий костей). Поражение ожогами третьей и четвертой степени значительной части кожного покрова может привести к смертельному исходу. Степени ожогов и световые импульсы, при которых они возникают, приведены в табл. 4.

Одежда людей и шерстяной покров животных защищает кожу от ожогов. Поэтому ожоги чаще бывают у людей на открытых частях тела, а у животных — на участках тела, покрытых коротким и редким волосом. Импульсы светового излучения, необходимые для поражения кожи животных, покрытой волосяным покровом, более высокие.

Таблица 4

Степень ожогов световым излучением закрытых участков кожи зависит от характера одежды, ее цвета, плотности и толщины. Люди, одетые в свободную одежду светлых тонов, одежду из шерстяных тканей, обычно меньше поражены световым излучением, чем люди, одетые в плотно прилегающую одежду темного цвета или прозрачную, особенно одежду из синтетических материалов.

Большую опасность для людей и сельскохозяйственных животных представляют пожары, возникающие на объектах народного хозяйства в результате воздействия светового излучения и ударной волны. По данным иностранной печати, в городах Хиросима и Нагасаки примерно 50 % всех смертельных случаев было вызвано ожогами; из них 20—30 % — непосредственно световым излучением и 70— 80 % — ожогами от пожаров.

Поражение глаз человека может быть в виде временного ослепления — под влиянием яркой световой вспышки. В солнечный день ослепление длится 2—5 мин, а ночью, когда зрачок сильно расширен и через него проходит больше света, — до 30 мин и более. Более тяжелое (необратимое) поражение — ожог глазного дна — возникает в том случае, когда человек или животное фиксирует свой взгляд на вспышке взрыва. Такие необратимые поражения возникают в результате концентрированного (фокусируемого хрусталиком глаза) на сетчатку глаза прямо падающего потока световой энергии в количестве, достаточном для ожога тканей. Концентрация энергии, достаточной для ожога сетчатой оболочки, может произойти и на таких расстояниях от места взрыва, на которых интенсивность светового излучения мала и не вызывает ожогов кожи. В США при испытательном взрыве мощностью около 20 кт отметили случаи ожога сетчатки на расстоянии 16 км от эпицентра взрыва, на расстоянии, где прямой световой импульс составлял примерно 6 кДж/м² (0,15 кал/см²). При закрытых глазах временное ослепление и ожоги глазного дна исключаются.

Защита от светового излучения более проста, чем от других поражающих факторов. Световое излучение распространяется прямолинейно. Любая непрозрачная преграда, любой объект, создающий тень, могут служить защитой от него. Используя для укрытия ямы, канавы, бугры, насыпи, простенки между окнами, различные виды техники, кроны деревьев и т. п., можно значительно ослабить или вовсе избежать ожогов от светового излучения. Полную защиту обеспечивают убежища и противорадиационные укрытия.

Тепловое воздействие на материалы. Энергия светового импульса, падая на поверхность предмета, частично отражается его поверхностью, поглощается им и проходит через него, если предмет прозрачный. Поэтому характер (степень) поражения элементов объекта зависит как от светового импульса и времени его действия, так и от плотности, теплоемкости, теплопроводности, толщины, цвета, характера обработки материалов, расположения поверхности к падающему световому излучению, — всего, что будет определять степень поглощения световой энергии ядерного взрыва.

Световой импульс и время высвечивания светового излучения зависят от мощности ядерного взрыва. При продолжительном действии светового излучения происходит больший отток тепла от освещенной поверхности в глубь материала, следовательно, для нагрева ее до той же температуры, что и при кратковременном освещении, требуется большее количество световой энергии. Поэтому, чем выше тротиловый эквивалент, тем больший световой импульс требуется для воспламенения материала. И, наоборот, равные световые импульсы могут вызвать большие поражения при меньших мощностях взрывов, так как время их высвечивания меньше (наблюдаются на меньших расстояниях), чем при взрывах большой мощности.

Тепловое воздействие проявляется тем сильнее в поверхностных слоях материала, чем они тоньше, менее прозрачны, менее теплопроводны, чем меньше их сечение и меньше удельный вес. Однако, если световая поверхность материала быстро темнеет в начальный период действия светового излучения, то остальную часть световой энергии она поглощает в большем количестве, как и материал темного цвета. Если же под действием излучения на поверхности материала образуется большое количество дыма, то его экранирующее действие ослабляет общее воздействие излучения.

К материалам и предметам, способным легко воспламеняться от светового излучения, относятся: горючие газы, бумага, сухая трава, солома, сухие листья, стружка, резина и резиновые изделия, пиломатериалы, деревянные постройки. Некоторые данные по возгоранию материалов приведены в табл. 29 (гл. 6).

Пожары на объектах и в населенных пунктах возникают от светового излучения и вторичных факторов, вызванных воздействием ударной волны. Наименьшее избыточное давление, при котором могут возникнуть пожары от вторичных причин, — 10 кПа (0,1 кгс/см²). Возгорание материалов может наблюдаться при световых импульсах 125 кДж (3 кал/см²) и более. Эти импульсы светового излучения в ясный солнечный день наблюдаются на значительно больших расстояниях, чем избыточное давление во фронте ударной волны 10 кПа. Так, при воздушном ядерном взрыве мощностью 1 Мт в ясную солнечную погоду деревянные строения могут воспламеняться на расстоянии до 20 км от центра взрыва, автотранспорт — до 18 км, сухая трава, сухие листья и гнилая древесина в лесу —до 17 км. Тогда, как действие избыточного давления 10 кПа для данного взрыва отмечается на расстоянии 10 км. Большое влияние на возникновение пожаров оказывает наличие горючих материалов на территории объекта и внутри зданий и сооружений. Световые лучи на близких расстояниях от центра взрыва падают под большим углом к поверхности земли; на больших расстояниях — практически параллельно поверхности земли. В этом случае световое излучение проникает через застекленные проемы в помещения и может воспламенять горючие материалы, изделия и оборудование в цехах предприятий (большинство сортов хозяйственных тканей, резины и резиновых изделий загорается при световом импульсе 250—420 кДж/м² (6—10 кал/см²).

Распространение пожаров на объектах народного хозяйства зависит от огнестойкости материалов, из которых возведены здания и сооружения, изготовлено оборудование и другие элементы объекта; степени пожарной опасности технологических процессов, сырья и готовой продукции; плотности и характера застройки.

С точки зрения производства спасательных работ пожары классифицируют по трем зонам: зона отдельных пожаров, зона сплошных пожаров и зона горения и тления в завалах. Зона пожаров представляет территорию, в пределах которой в результате воздействия оружия массового поражения и других средств нападения противника или стихийного бедствия возникли пожары. Радиусы зон пожаров для различных мощностей ядерных взрывов приведены в табл.2.

Зоны отдельных пожаров представляют собой районы, участки застройки, на территории которых пожары возникают в отдельных зданиях, сооружениях. Маневр формирования между отдельными пожарами без средств тепловой защиты возможен.

Зона сплошных пожаров — территория, на которой горит большинство сохранившихся зданий. Через эту территорию невозможен проход или нахождение на ней формирований без средств защиты от теплового излучения или проведения специальных противопожарных мероприятий по локализации или тушению пожара.

Зона горения и тления в завалах представляет собой территорию, на которой горят разрушенные здания и сооружения I, II и III степени огнестойкости. Она характеризуется сильным задымлением, выделением окиси углерода и других токсичных газов и продолжительным (до нескольких суток) горением в завалах. Сплошные пожары могут развиться в огневой шторм, представляющий собой особую форму пожара. Огневой шторм характеризуется мощными восходящими вверх потоками продуктов сгорания и нагретого воздуха, создающими условия для ураганного ветра, дующего со всех сторон к центру горящего района со скоростью 50—60 км/ч и более. Образование огненных штормов возможно на участках с плотностью застройки зданиями и сооружениями III, IV и V степени огнестойкости не менее 20 %. Последствием воспламеняющего действия светового излучения могут быть обширные лесные пожары. Возникновение и развитие пожаров в лесу зависит от времени года, метеорологических условий и рельефа местности. Сухая погода, сильный ветер и ровная местность способствуют распространению пожара. Лиственный лес летом, когда деревья имеют зеленые листья, загорается не так быстро и горит с меньшей интенсивностью, чем хвойный. Осенью световое излучение ослабляется кронами меньше, а наличие сухих опавших листьев и сухой травы способствует возникновению и распространению низовых пожаров. В зимних условиях возможность возникновения пожаров уменьшается в связи с наличием снежного покрова.

Проникающая радиация. Это один из поражающих факторов ядерного оружия, представляющий собой гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва. Кроме гамма-излучения и потока нейтронов выделяются ионизирующие излучения в виде альфа- и бета-частиц, имеющих малую длину свободного пробега, вследствие чего их воздействием на людей и материалы пренебрегают. Время действия проникающей радиации не превышает 10—15 с. с момента взрыва.

Основные параметры, характеризующие ионизирующие излучения, — доза и мощность дозы излучения, поток и плотность потока частиц.

Ионизирующая способность гамма-лучей характеризуется экспозиционной дозой излучения. Единицей экспозиционной дозы гамма-излучения является кулон на килограмм (Кл/кг). Согласно стандарту, кулон на килограмм — экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучений, при которой сопряженная корпускулярная эмиссия на 1 кг сухого атмосферного воздуха производит в воздухе ионы, несущие заряд в один кулон электричества каждого знака. В практике в качестве единицы экспозиционной дозы применяют несистемную единицу рентген (Р). Рентген — это такая доза (количество энергии) гамма-излучения, при поглощении которой в 1 см³ сухого воздуха (при температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст.) образуется 2,083 миллиарда пар ионов, каждый из которых имеет заряд, равный заряду электрона. 1Р=2,58·10^-4 Кл/кг; 1 Кл/кг=3876 Р или 1 Кл/кг ≈ 3900 Р. Дозе 1P соответствует поглощение 1 г воздуха 88 эрг энергии (8,8·10^-3 Дж/кг), а 1г биологической ткани — 93 эрг (9,3 X 10^-3 Дж/кг).

Единица мощности экспозиционной дозы — ампер на килограмм (А/кг), рентген в секунду (Р/с) и рентген в час (Р/ч). Ампер на килограмм равен мощности экспозиционной дозы, при которой за время, равное одной секунде, сухому атмосферному воздуху передается экспозиционная доза кулон на килограмм:

1 Р/с=2,58·10^-4 А/кг; 1 А/кг = 3876 Р/с или 1 А/кг ≈ 3900-Р/с = 14·10⁶ Р/ч; 1 Р/ч=7,167·10^-8 А/кг. Процесс ионизации атомов нейтронами отличен от процесса ионизации гамма-лучами. Поток нейтронов измеряется числом нейтронов, приходящихся на квадратный метр поверхности, — нейтрон /м². Плотность потока — нейтрон/ (м²· с).

Степень тяжести лучевого поражения главным образом зависит от поглощенной дозы. Для измерения поглощенной дозы любого вида ионизирующего излучения Международной системой измерений «СИ» установлена единица грэй (Гр); в практике применяется внесистемная единица — рад. Грэй равен поглощенной дозе излучения, соответствующей энергии 1 Дж ионизирующего излучения любого вида, переданной облучаемому веществу массой 1 кг. Для типичного ядерного взрыва один рад соответствует потоку нейтронов (с энергией, превышающей 200 эВ) порядка 5-10¹⁴ нейтрон /м² [5]: 1 Гр = 1 Дж/кг=100 рад =10 000 эрг/г,

Распространяясь в среде, гамма-излучение и нейтроны ионизируют ее атомы и изменяют физическую структуру веществ. При ионизации атомы и молекулы клеток живой ткани за счет нарушения химических связей и распада жизненно важных веществ погибают им теряют способность к дальнейшей жизнедеятельности.

Поражение людей и животных проникающей радиацией. При воздействии проникающей радиации у людей и животных может возникнуть лучевая болезнь. Степень поражения зависит от экспозиционной дозы излучения, времени, в течение которого эта доза получена, площади облучения тела, общего состояния организма. Экспозиционная доза излучения до 50—80 Р (0,013—0,02 Кл/кг), полученная за первые четверо суток, не вызывает поражения и потери трудоспособности у людей, за исключением некоторых изменений крови. Экспозиционная доза в 200—300 Р, полученная за короткий промежуток времени (до четырех суток), может вызвать у людей средние радиационные поражения, но такая же доза, полученная в течение нескольких месяцев, не вызывает заболевания. Здоровый организм человека способен за это время частично вырабатывать новые клетки взамен погибших при облучении [8,9].

При установлении допустимых доз излучения учитывают, что облучение может быть однократным или многократным. Однократным считается облучение, полученное за первые четверо суток. Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, является многократным. При однократном облучении организма человека в зависимости от полученной экспозиционной дозы различают четыре степени лучевой болезни.

Лучевая болезнь первой (легкой) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 100—200 Р (0,026—0,05 Кл/кг). Скрытый период может продолжаться две-три недели, после чего появляются недомогание, общая слабость, чувство тяжести в голове, стеснение в груди, повышение потливости, может наблюдаться периодическое повышение температуры. В крови уменьшается содержание лейкоцитов. Лучевая болезнь первой степени излечима,

Лучевая болезнь второй (средней) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 200—400 Р, (0,05—0,1 Кл/кг). Скрытый период длится около недели. Лучевая болезнь проявляется в более тяжелом недомогании, расстройстве функций нервной системы, головных болях, головокружениях, вначале часто бывает.рвота, понос, возможно повышение температуры тела; количество лейкоцитов в крови, особенно лимфоцитов, уменьшается более чем наполовину. При активном лечении выздоровление наступает через.1,5—2 мес. Возможны смертельные исходы — до 20 %.

Лучевая болезнь третьей (тяжелой) степени возникает при общей экспозиционной дозе 400—600 Р (0,1— 0,15 Кл/кг). Скрытый период — до нескольких часов. Отмечают тяжелое общее состояние, сильные головные боли, рвоту, понос с кровянистым стулом, иногда потерю сознания или резкое возбуждение, кровоизлияния в слизистые оболочки и кожу, некроз слизистых оболочек в области десен. Количество лейкоцитов, а затем эритроцитов и тромбоцитов резко уменьшается. Ввиду ослабления защитных сил организма появляются различные инфекционные осложнения. Без лечения болезнь в 20—70% случаев заканчивается смертью, чаще от инфекционных осложнений или от кровотечений.

При облучении экспозиционной дозой более 600 Р (0,15 Кл/кг) развивается крайне тяжелая четвертая степень лучевой болезни, которая без лечения обычно заканчивается смертью в течение двух недель.

Лучевые болезни у животных развиваются при экспозиционных дозах: 150—250 Р — легкой степени, 250— 400 Р — средней степени, 400—600 Р— тяжелой степени.

При взрывах ядерных боеприпасов средней и большой мощности зоны поражение проникающей радиации несколько меньше зон поражения ударной волной и световым излучением. Для боеприпасов малой мощности, наоборот, зоны поражения проникающей радиации превосходят зоны поражения ударной волной и световым излучением. Ориентировочные радиусы зон поражения для различных экспозиционных доз гамма-излучений и мощностей взрывов ядерных боеприпасов в приземном слое приведены в табл. 5,

Таблица 5

Радиационные повреждения. При воздушных (приземных) и наземных ядерных взрывах плотности потоков (дозы) проникающей радиации на тех расстояниях, где ударная волна выводит из строя здания, сооружения, оборудование и другие элементы производства, в большинстве случаев для объектов являются безопасными. Но с увеличением высоты взрыва все большее значение в поражении объектов приобретает проникающая радиация. При взрывах на больших высотах и в космосе основным поражающим фактором становится импульс проникающей радиации.

Проникающая радиация может вызывать обратимые и необратимые изменения в материалах, элементах радиотехнической, электротехнической, оптической и другой аппаратуры. В космическом пространстве эти повреждения могут наблюдаться на расстояниях десятков и сотен километров от центра взрывов мегатонных боеприпасов.

Необратимые изменения в материалах вызываются нарушениями структуры кристаллической решетки вещества вследствие возникновения дефектов (в неорганических и полупроводниковых материалах), а также в результате прохождения различных физико-химических процессов. Такими процессами являются: радиационный нагрев, происходящий вследствие преобразования поглощенной энергии проникающей радиации в тепловую; окислительные химические реакции, приводящие к окислению контактов и поверхностей электродов; деструкция/и «сшивание» молекул в полимерных материалах, приводящие к изменению физико-механических и электрических параметров; газовыделения и образование пылеобразных продуктов, которые могут вызвать вторичные факторы воздействия (взрывы в замкнутых объемах, запыление отдельных деталей приборов и т. д.). В результате радиационного захвата нейтронов возможно образование примесей радиоактивных веществ. В процессе распада образовавшихся радиоактивных ядер происходит радиационное излучение, которое может оказывать воздействие на электрические параметры элементов и схем, а также затруднять ремонт и эксплуатацию аппаратуры. Наиболее опасны по вторичному излучению изделия, изготовленные из материалов, содержащих бор, марганец, кадмий, индий, серебро и др.

Обратимые изменения, как правило, являются следствием ионизации материалов и окружающей среды. Они проявляются в увеличении концентрации носителей тока, что приводит к возрастанию утечки тока, снижению сопротивления в изоляционных, полупроводниковых, проводящих материалах и газовых промежутках. Обратимые изменения в материалах, элементах и аппаратуре в целом могут возникать при мощностях экспозиционных доз 1000 Р/с. Проводимость воздушных промежутков и диэлектрических материалов начинает существенно увеличиваться при мощностях доз 10 000 Р/с и более.

Проникающая радиация, проходя через различные среды (материалы), ослабляется. Степень ослабления зависит от свойств материалов и толщины защитного слоя. Нейтроны ослабляются в основном за счет столкновения с ядрами атомов. Вероятность процессов взаимодействия нейтронов с ядрами количественно характеризуется эффективным сечением взаимодействия и зависит главным образом от энергии нейтронов и природы ядер мишени..

Энергия гамма-квантов при прохождении их через вещества расходуется в основном на взаимодействие с электронами атомов. Поэтому степень их ослабления практически обратно пропорциональна плотности материала.

Защитные свойства материала характеризуются слоем половинного ослабления, при прохождении которого интенсивность гамма-лучей или нейтронов уменьшается в два раза (табл.22).

Если защитная преграда состоит из нескольких слоев различных материалов, например грунта, бетона и дерева, то подсчитывают степень ослабления для каждого слоя в отдельности и результаты перемножают:

где К — коэффициент ослабления одного защитного слоя преграды (материала); К_осл — общий коэффициент защиты преграды, состоящей из n-го ко

Date: 2015-06-11; view: 542; Нарушение авторских прав