Глава 2. Поражающие факторы ядерного взрыва

Поражающими факторами ядерного взрыва яв­ляются ударная волна, световое излучение, проникающая радиа­ция, радиоактивное заражение и электромагнитный импульс.

Распределение энергии ядерного взрыва зависит от вида взрыва и условий, в которых он происходит. При взрыве в атмосфере на долю ударной волны приходится около 50% энергии взрыва, на долю светового излучения - 35, на долю проникающей радиации и электромагнитного импульса - 5, а остальные 10% приходятся на радиоактивное заражение.

Воздушная ударная волна представляет собой область резкого сжатия воздуха, распространяющуюся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Источником возникновения воздушной ударной волны является высокое давление в центре взрыва, достигающее 105 млрд. Па.

Продукты взрыва, стремясь расшириться, сжимают окружаю­щие их слои воздуха. Эта уплотненная масса воздуха в свою оче­редь расширяется и передает давление соседним слоям. Так, давление быстро передается от слоя к слою, образуя ударную волну в воздухе. Передняя граница сжатого слоя воздуха, харак­теризующаяся резким увеличением давления, называется фрон­том ударной волны.

В непосредственной близости от центра взрыва скорость рас­пространения ударной волны в несколько раз превышает скорость звука в воздухе. По мере удаления от центра скорости постепенно уменьшается, а ударная волна ослабевает.

Скорость движения и расстояние, на которое распространяется ударная волна, зависят от мощности взрыва. Чем мощнее взрыв, тем больше скорость и радиус действия ударной волны. Кроме того, на радиус действия ударной волны оказывают влияние рельеф местности, метеорологические условия и ветер.

При быстром движении ударной волны происходит также пере­мещение частиц воздуха в сжатом слое в направлении распространения ударной волны. Воздух движется за фронтом волны со звуковой скоростью и представляет собой ураган огромной силой.

Направление и скорость движения воздуха за фронтом удар­ной волны изменяются. Когда фронт ударной волны доходит до какой-либо точки на поверхности земли, то в этой точке мгновенно повышаются избыточное давление и температура, а воздух начи­нает перемещаться в сторону движения ударной волны. В даль­нейшем по мере продвижения ударной волны, давление падает ниже атмосферного, и воздух движется в обратную сторону. Специально, за фазой сжатия следует фаза разрежения (рис. 3).

Рис. 3. Изменение давления по времени в какой-либо точке на поверхности земли

при прохождении через нее ударной волны

Характер действия ударной волны зависит от вида взрыва. При воздушном ядерном взрыве образуется сферическая удар­ная волна, которая в ближней зоне, т. е. на расстоянии, меньшем высоты взрыва (R<H), падает вниз и называется падающей. Дойдя до поверхности земли, ударная волна мгновенно отража­ется, образуя отраженную волну. В дальней зоне, т. е. на расстоя­нии, большем высоты взрыва (R>H), скорость отраженной волны выше скорости волны падающей. В результате происходит сло­жение падающей и отраженной волн и образуется головная волна, давление в которой в 4-:5 раз больше давления во фронте свободно распространяющейся сферической волны. Головная волна распространяется вдоль поверхности земли (рис. 4).

Рис. 4. Распространение ударной волны при воздушном взрыве:

1 - падающая волна; 2 - отраженная волна; 3 –головная волна

Таким образом, поражающее действие ударной волны воздушного ядерного взрыва в ближней зоне определяется давлением отраженной волны, а в дальней зоне - давлением головной удар­ной волны.

При наземном ядерном взрыве ударная волна, имеющая форму непрерывно увеличивающегося полушария, распространяется па­раллельно поверхности земли и не имеет столь сложной картины, как при воздушном взрыве.

Радиус поражения ударной волной наземного ядерного взрыва примерно на 20% меньше, чем радиус поражения воздушного взрыва одинаковой мощности.

Основными параметрами, определяющими поражающее дейст­вие ударной волны, являются избыточное давление, скоростной напор воздуха и время действия избыточного давления (время действия фазы сжатия).

Поражающее действие ударной волны определяется главным образом избыточным давлением.

Избыточное давление (ΔPф) - это разность между нормальным атмосферным давлением перед фронтом волны и максимальным давлением во фронте ударной волны. Оно измеряется в ньютонах на квадратный метр (1 Н/м² = 1 Па). Эта единица давления, паскаль­ (Па).

Скоростной напор воздуха - это динамическая нагруз­ка, создаваемая потоком воздуха. Как и избыточное давление, скоростной напор воздуха измеряется в паскалях (Па). Величина скоростного напора воздуха зависит от скорости и плотности воз­духа за фронтом волны и тесно связана со значением максималь­ного избыточного давления ударной волны. Скоростной напор воздуха заметно сказывается при избыточных давлениях свыше 50 кПа.

Продолжительность действия избыточного давления τ (время действия фазы сжатия) измеряется секундами (с). Чем продолжи­тельнее воздействие ударной волны, тем сильнее ее поражающее действие. С увеличением мощности взрыва время действия фазы сжатия увеличивается. Например, при взрыве мощностью 20 кт время действия фазы сжатия составляет 0,6 с, а при мощности взрыва 1 Мт - 3 с.