Величезна енергія, що виділяється при повітряному ядер¬ному вибуху, розподіляється між уражаючими факторами. На утворення ядерної повітряної хвилі витрачається 50 % енергії вибуху. Близько 35 % енергії виділяється у вигляді світлового випромінювання. 10 % — на радіоактивне випромінювання (радіоактивне забруднення) і 5 % на проникаючу радіацію і електромагнітний імпульс.

Ядерні й термоядерні вибухи мають комбіновану уражаючу дію, тобто всі уражаючі фактори діють одночасно на різні об'єкти.

При висотному вибуху вночі сильно діє на зір світлове випромінювання. Особливістю наземного і підземного ядерних вибухів є висока руйнівна здатність у зоні, яка прилягає до центру вибуху, і сильне, радіоактивне забруднення місцевості.

Ударна хвиля - це поширення з надзвуко¬вою швидкістю (335 м/с) сильно стисненого повітря, розігрітого до декількох мільйонів градусів від центру вибуху.

Джерелом  ударної хвилі є високий тиск у центрі вибуху, що досягає 10⁵ млрд Па.

Вона складається із зони стиснення (де тиск вище атмосферного) і зони розрідження (тиск нижче атмосферного).

Уражаюча дія ударної хвилі визначається двома параметрами: надмірним тиском  ДР_Ф і швидкісним напором  ДР_ШВ повітря.

Надмірний тиск  ( ДР_Ф) - це різниця між нормальним атмо¬сферним тиском перед фронтом хвилі й максимальним тиском у фронті ударної хвилі Р_о, тобто  ДР_Ф = Р_ф - Р_о.

Одиницею надмірного тиску в системі СІ є паскаль (Па), несистемна одиниця кгс/см², 1 кгс/см² = 9,80665 • 104Па = 100 кПа.

Швидкісний напір тиску (ДР_ШВ) - це динамічне навантаження потоку повітря. Вимірюється в паскалях (Па).

Тривалість дії ударної хвилі t_уд - вимірюється секундами. Ця величина залежить від потужності вибуху q. Зі збільшенням потуж¬ності збільшується її вражаюча сила.

Ударна хвиля вражає надмірним тиском повітря, вона миттєво охоплює людину з усіх боків. Зіткнення фронту ударної хвилі з людиною відчувається як удар. Цей удар створює хвилю стискання, яка поширюється в тканинах і органах з швидкістю до 1500 м/с. Тканини й органи не встигають стиснутися, на них діє тиск значно більший, ніж вони можуть витримати і органи травмуються. Особливо сильно пошкоджуються  наповнені газами легені та кишечник, кров'ю печінка, селезінка, великі судини та рідинами жовчний міхур, шлу¬нок.

При дії вибухової хвилі проходить сильне стискання, а потім швидке розширення повітря, яке знаходиться в органах, що розриває значну кількість тканин.

В органах, наповнених рідиною проходить потуж¬ний гідравлічний удар. Рідини практично не стискуються при дії на них тиску, згідно закону гідродина¬міки вони передають його в усі боки з однаковою силою і швидкістю, що веде до розриву органів і великих кровоносних судин.

Череп людини малоеластичний і мозкова тканина мало стискається створюючи гідравлічні удари черепно-мозкової рідини об мозок і мозку об череп. Травмується мозок, але частіше і сильніше пошкоджуються легені.

Залежно від надмірного тиску і швидкісного напору повітря ви¬никають пошкодження у людей, які поділяються на легкі, середні і дуже важкі.

Легкі травми виникають при надмірному тиску 20-40 кПа (0,2 - 0,4 кгс/см²) і характеризуються вивихами, тимчасовим пошкодженням слуху, контузією.

Середні травми - тиск 40-60 кПа (0,4-0,6 кгс/см²) - контузії, пошкодження органів слуху, вивихи кінцівок, кровотечі з носа і вух, розриви барабанних перетинок.

Важкі травми - тиск 60-100 кПа (0,6-1 кгс/см²) - важкі контузії, переломи, часто відкритї, сильнї кровотечї з носа і вух.

Дуже важкі травми - тиск понад 100 кПа (понад 1 кгс/см²) - розриви внутрішніх органів, відкриті переломи кінцівок, струси мозку, переломи кісток, хребта.

Характер руйнувань від ударної хвилі залежить від потужності та виду вибуху, рельєфу місцевості, щільності забудови, міцності будівель, матеріалу забудови, технології спорудження та ін.

Територія, на якій під впливом уражаючих факторів ядерного вибуху виникли руйнування будівель і споруд, пожежі, радіоактивне забруднення місцевості й ураження людей і тварин, називається осередком ядерного ураження.

Зовнішньою межею ядерного ураження вважається умовна лінія на місцевості, де надмірний тиск повітряної ударної хвилі 10 кПа.

З метою визначення характеру руйнувань і встановлення обсягу рятувальних робіт залежно від надмірного тиску у фронті ударної хвилі осередок ядерного ураження умовно поділяють на чотири зони.

Зона повних руйнувань характеризується надмірним тиском 50 кПа і руйнуванням або сильною  деформацією всіх елементів споруди, утворенням суцільних завалів. Підземні частини споруд значно менше руйнуються. Повністю руйнуються житлові та виробничі споруди, протирадіаційні укриття (ПРУ), герметичні сховища поблизу центру вибуху. До 75 % герме¬тичних сховищ і до 90 % підземних комунально-енергетичних мереж зберігаються.

Зона сильних руйнувань має надмірний тиск 50 - 30 кПа. Руйнування будівель та будинків виникають при надмірному тиску 30 кПа, споруд виробничого типу 30-50 кПа. Деформується більша части¬на несучих конструкцій. Можуть залишатися частково стіни і перекриття нижніх поверхів. Утворюються завали.

Зона середніх  руйнувань має надмірний тиск 30 - 20 кПа. У цій зоні більшість несучих конструкцій лише частково деформується. Зберігається основна частина стін з щілинами в стінах і провалами в окремих місцях, але частина несучих конструкцій може бути зруйнована повністю. Герметичні сховища і частина ПРУ не пошкоджуються. Середніх руйнувань зазнають багатоповерхові споруди при надмірному тиску 10-20 кПа, малоповерхові будівлі 15-25 кПа, виробничі споруди 20-З0 кПа. На комунально-енергетичній мережі руйнуються окремі опори повітряних ліній електропередач, пошкоджуються трубопроводи.

У зоні слабких руйнувань (надмірний тиск 20 - 10 кПа) руйнуються вікна, двері, легкі перего¬родки, з'являються щілини, в основному в стінах верхніх поверхів. Підвали й нижні поверхи зберігаються. Незначні руйнування на комунально-енергетичній мережі.

Слабкі руйнування будівель виникають при надмірному тиску 7-20 кПа. Пошкодження характеризуються порушенням найбільш слабких елементів будівель: карнизів, перегородок, дверей, вікон та ін.

Особливістю ударної хвилі є відносно велика тривалість, яка сягає кількох секунд. Ударна хвиля прони¬кає всередину будівель через вікна, вентиляційні канали, димарі, щілини та інші отвори. При надходженні ударної хвилі у приміщення, у них різко збільшується тиск, що призводить до  руйнувань.

Основною причиною руйнування жорстких конструкцій (кам'яних і дерев'яних будівль) є початковий удар у момент відбивання хвилі від будівлі. Підійшовши до перешкоди, ударна хвиля відбивається, утворюючи тиск відбивання (ДР_ВІД), відбувається гальмування мас повітря, що рухаються, і надмірний тиск підвищується. Через це на перешкоду діє удар що збільшився внаслідок тиску відбивання.

Ядерний вибух під водою також утворює ударну хвилю. Надмірний тиск фронту ударної хвилі під водою в десятки разів більший, ніж під час повітряного вибуху. Час дії підвищеного тиску, навпаки, у кілька разів менший, а швидкість поширення ударної хвилі у воді більша, ніж у повітрі. Утворюється велика хвиля.

Крім руйнувань, ударна хвиля є причиною пожеж, які виникають в результаті пошкоджень ліній електропередачі й систем газопоста¬чання, вибухів бензосховищ, складів хімічних речовин і боєприпасів. У разі зруйнування ядерних реакторів можливе небезпечне забруд¬нення великих територій радіоактивними речовинами.

Світлове випромінювання ядерного вибуху - це потік променистої енергії, який включає ультрафіолетові, інфрачервоні й видимі промені. Джерелом світлового випромінювання є вогняна сфера, яка складається з повітря і розжарених продуктів вибуху. Зі збільшен¬ням світної сфери (при повітряному вибуху), температура на її по¬верхні знижується. Коли така куля досягає максимальних розмірів (діаметром понад 200 м), температура на її поверхні дорівнює 8000- 10 000 °С (температура на поверхні Сонця приблизно 6000 °С).

Залежно від потужності ядерного вибуху світлове випромінювання може тривати від кількох секунд до десятків секунд. При ядер¬ному вибуху потужністю 20 кт світлове випромінювання триває 3 с, термоядерному в 1 Мт - 10 с, а 10 Мт - до 23 с.

Уражаюча дія світлового випромінювання визначається світло¬вим імпульсом.

Світловий імпульс - це кількість світлової енергії, яка припа¬дає на 1 м²  освітленої поверхні, перпенди¬кулярної випромінюванням протягом часу існуван¬ня світлового потоку ядерного вибуху. Світловий імпульс у системі СІ вимірюється в джоулях на квадратний метр (Дж/м²), несистемна одиниця вимірювання світлового імпульсу кал/см², 1 кал = 4,1868 Дж. Величина світлового імпульсу залежить від потужності та виду ядерного вибуху, відстані до нього і атмосферних умов.

Тривалість світлового імпульсу залежить від потужності вибуху.

Максимальним буде радіус ураження світловим випромінюванням при повітряному вибуху, адже в повітрі світлова енергія значно менше поглинається. Взимку радіуси у 1,5—2 раза менші. Світловий імпульс пропорційний потужності ядерного вибуху. Він швидко зменшується зі збільшенням відстані від центру вибуху.

Величина світлового імпульсу влітку залежно від потужності, виду ядерного вибуху і радіуса.

Залежно від світлового імпульсу, який потрапляє на незахищені, відкриті ділянки шкіри, у людей виникають опіки, які поділяються на чотири ступеня:

— опіки першого ступеня - при світловому імпульсі 80-160 кДж/м² симптоми ураження шкіри: почервоніння, припух¬лість, болючість;
— опіки другого ступеня - при 160-400 кДж/м² на шкірі утворюються пухирі, наповнені рідиною, болючість;
— опіки третього ступеня - при 400-600 кДж/м² омертвіння шкіри, підшкірних тканин, утворення виразок;
— опіки четвертого ступеня - при понад 600 кДж/м² спостерігається обвуглювання тканин, омертвіння підшкірної клітковини, м'язів і кісток.

Взимку радіуси зон ураження у 1,5-2 рази менші.

Шкідлива дія світлового випромінювання і для органів зору. Від світлового спалаху виникає тимчасове засліплення, причиною якого є руйнування сітчастої оболонки. Тривалість засліп¬лення вдень до 5 хв, вночі може бути значно більшою. Опіки рогівки і повік виникають на таких відстанях, як і опіки шкіри. Опіки очно¬го дна виникають, якщо очі були звернені на спалах вибуху. Під час вибуху потужністю 20 кт, прозорому повітрі вдень ураження настають на відстані до 60 км, при потужності 1 Мт - до 500 км. Якщо очі закриті, ураження не відбувається.

Світлове випромінювання залежно від інтенсивності світлового потоку і властивостей матеріалів викликає обвуглювання, оплавлення і спалахування, що веде до пожеж у населених пунктах і лісах, на хлібних масивах, скиртах сіна і соломи.

У результаті дії світлового випромінювання і ударної хвилі можуть виникати окремі, масові, суцільні пожежі та вогняні шторми.

Таким чином, світлове випромінювання - це небезпечний ура¬жаючий фактор ядерного вибуху з великим радіусом дії, який може бути причиною великих пожеж населених пунктів, лісових масивів і полів, масового ураження людей і тварин.

Проникаюча радіація - це потік гамма-випромінювання нейтронів, які утворюються під час ядерного вибуху внаслідок реакції й радіоактивного розпаду продуктів поділу. На проникаючу радіацію витрачається 3,5-4 % енергії вибуху. Тривалість проникаючої ра¬діації не більше 10-15 с.

Основою уражаючої дії проникаючої радіації є потік гамма променів і нейтронів у зоні ядерного вибуху, які поширюються від цен¬тру вибуху на усі боки і проходять відстань у сотні й тисячі метрів.

Уражаюча дія нейтронів пропорційна дозі. Нейтрони і гамма-випромінювання ядерного вибуху діють на об'єкт практично одночасно. Тому уражаюча дія проникаючої радіації визначається сумою доз гамма-випромінювання і нейтронів (нуль біля символів доз показує, що вони визначаються перед захисною перепоною):

Д_н°  +  Д_у° =  Д_е°,   де Д_е°  - сумарна доза випромінювання, рад; Д_у°- доза гамма-випромінювання, рад; Д_н°  - доза нейтронів, рад.

Характерною особливістю потоку гамма-променів і нейтронів є здатність їх проникати через значні товщі різних предметів і речо¬вин. На відміну від ударної хвилі і світлового випромінювання, про¬никаюча радіація є невидимим і безпосередньо невідчутним уражаючим фактором.

У повітрі гамма-промені поширюються на сотні метрів. Проте, проходячи через щільну перепону, це випромінювання послаблюється. Наприклад, гамма-випромінювання стає у два рази слабшим при проходженні через 1,8 см свинцю або 12—14 см ґрунту. Від влас¬тивостей матеріалів і товщини захисного шару залежить ступінь ослаблення проникаючої радіації. Зниження інтенсивності гамма-променів і нейтронів характеризується шаром половинного ослаблення.

Шар половинного ослаблення - це шар речовини, при прохо¬дженні через який інтенсивність гамма-променів або нейтронів змен¬шується у два рази. Його можна визначити за формулою:   d_пол = 23 / р1, де d_пол - шар половинного ослаблення, см; р - щільність матеріалу, г/см³; 23 - шар половинного ослаблення води, см.

Іншою складовою проникаючої радіації є потік нейтронів. Вони мають значну проникаючу здатність, бо вони електрично нейтральні, тому не зазнають електричної взаємодії з ядрами або електронами середовища. Під впливом нейтронів утворюється штучна радіоактивність хімічних елементів, які до цього не були радіоактивними.

У результаті радіоактивного розпаду цих елементів будуть ви¬пускатися в навколишнє середовище бета- і гамма-промені.

Уражаюча дія проникаючої радіації визначається властивістю гамма-променів і нейтронів сильно іонізувати атоми середовища, в якому вони поширюються. Іонізуючи атоми і молекули, які входять до складу клітин, проникаюча радіація порушує функції окремих життєво важливих органів і систем.

Через те, що іонізацію безпосередньо в тканинах виміряти не можливо, вимірюють іонізацію в повітрі й роблять перерахунки на тканини.

Біологічна ефективність нейтронів у кілька разів більша ефективності гамма-променів. Гамма-промені й нейтрони дуже небезпечні, тому що можуть швидко поширюватися (зі швидкістю світла), легко проникають в організм і уражають практично всі органи і системи.

Проникаюча радіація, подібно рентгенівським променям, проникає через різні матеріали, вона не справляє помітного впливу на більшість предметів. Проте під її впливом темніє скло оптичних приладів, виводяться з ладу електронні прилади, які часто дають нереальні показники. При дії на електрообладнання виникають тимчасові і незворотні зміни електричних параметрів. Погіршуються властивості ізоляційних матеріалів. Деякі полімери (гума) твердіють, або навпаки, стають дуже м'якими.

Характеристикою смертності проникаючої радіації прийнято показник 50 - величину поглинутої дози радіації, за якої 50 % осіб, що зазнали опромінення, вмирають через декілька днів або тижнів. Вважається, що ця величина знаходиться в межах від 600 до 300 рад. Проте дослідження показали, що у населення м. Хіросіми з низькими захисними властивостями організмів, що було пов'язано з війною показник 50 дорівнював 154 рад.  Згубно діє проникаюча радіація на живі організми.

Уражаюча дія радіації на живі клітини називається опроміненням.

Опромінення порушує нормальну діяльність організму, що проявляється у вигляді так званої променевої хвороби. Ступінь і розвиток променевої хвороби у людей залежить від дози опромінення, яку одержав організм.

Радіоактивне забруднення є четвертим фактором, на який припадає 10 % енергії ядерного вибуху. Під час ядерного вибуху утворюється велика кількість радіоактивних речовин, які, осідаючи з димової хмари на поверхню землі, забруднюють повітря, місцевість, воду, а також всі предмети, що знаходяться на ній, споруди, лісові насадження, сільськогосподарські культури, урожай, людей і тд.

Джерелами радіоактивного забруднення є радіоактивні продук¬ти ядерного заряду, частина ядерного палива, яка не вступила в лан¬цюгову реакцію, і штучні радіоактивні ізотопи.

Радіоактивні речовини, які випадають зі хмари ядерного вибуху на землю, утворюють радіоактивний слід. З рухом радіоактивної хмари і випаданням з неї радіоактивних речовин розмір забрудненої території поступово збільшується. Слід має, як правило, форму еліпса, велику вісь якого називають віссю еліпса. Розміри сліду радіоактивної хмари залежать від характеру вибуху і швидкості вітру. Слід може мати сотні й навіть тисячі кілометрів у довжину і кілька десятків кілометрів у ширину. Так, після вибуху водневої бомби, проведеному США в 1954 р. у центральній частині Тихого океану (на атолі Бікіні), забруднена територія мала форму еліпса, який простягнувся на 350 км за вітром і на 30 км проти вітру. Найбільша ширина смуги 65 км. Загальна площа небезпечного забруднення сягла до 8 тис. км².

Під впливом вітру на різних ви¬сотах слід може набувати й іншої форми ніж еліпс. Забрудненість місцевості радіоактивними речовинами характеризується рівнем радіації і дозою випромінювання до повного розпаду радіоактивних речовин.
Слід радіоактивної хмари радіоізотопів, які випали на землю, поділяється на чотири зони забруднення.

 
      
А - зона помірного забруднення; Б - зона сильного забруднення; В - зона небезпечного забруднення; Г - зона надзвичайно небезпечного забруднення.

Радіоактивне забруднення місцевості в межах сліду нерівномірне. Найбільше радіоактивних речовин випадає на осі сліду. Ступінь забруднення зменшується у напрямку до бокових меж, а також від центру вибуху до кінця хмари.

Зона А - помірного забруднення, доза радіації на зовнішній межі за час повного розпаду радіоактивних речовин 40 Р, на внутрішній межі 400 Р. Еталонний рівень радіації через годину після вибуху на зовнішній межі зони - 8 Р/год. Площа цієї зони 78-80 % всієї території сліду.

Зона Б - сильного забруднення, зона радіації на зовнішній межі за час повного розпаду радіоактивних речовин 400 Р, а на внутрішній - 1200 Р. Еталонний рівень радіації через 1 год вибуху на зовнішній межі зони 80 Р/год. Площа  10-12 % площі радіоактивного сліду.

Зона В - небезпечного забруднення, доза радіації на зовнішній межі за час повного розпаду радіоактивних речовин 4000 Р. Еталонний рівень радіації через 1 год після вибуху на зовнішній межі зони - 240 Р/год. Ця зона охоплює приблизно 8-10 % площі сліду хмари вибуху.

Зона Г - надзвичайно небезпечного забруднення, доза радіації на її зовнішній межі за період повного розпаду радіоактивних речовин 4000 Р, а всередині зони 7000 Р. Еталонний рівень радіації через 1 год після вибуху на зовнішній межі 800 Р/год.

Рівні радіації на зовнішніх межах цих зон через 1 год після вибуху становлять відповідно 8, 80, 240, 800 Р/год, а через 10 год - 0,5; 5; 15; 50 Р/год. З часом вони знижуються в 10 разів через кожні 7-кратні відрізки часу. Наприклад, через 7 год після вибуху потужність дози зменшується у 10 разів, через 49 год - у 100, через 343 год - у 1000 разів і т. д.

Основним джерелом забруднення місцевості є радіоактивні продукти поділу. Це суміш багатьох ізотопів різних хімічних елементів, які утворюються в процесі поділу ядерного заряду і радіоактивного розпаду цих ізотопів. При поділі ядер урану-235 і плутонію-239 утворюється майже 200 ізотопів 70 хімічних елементів. Більшість радіоізотопів належить до короткоживучих - йод-131, ксенон-133, лантан-140, церій-141 та ін. з періодом напіврозпаду від кількох се¬кунд до кількох днів. Стронцій-90, цезій-137, рубідій-10, криптон-8, сурма-125 та інші мають період напіврозпаду від одного до кількох років. Радіоізотопи цезій-135, рубідій-В7, самарій-147, неодим-144 характе¬ризуються надзвичайно повільним розпадом, який триває тисячі років.

Непрореагована частина ядерного палива, яка випадає на землю, - це ядра атомів урану і плутонію, що розділилися і є альфа-випромінювачами.

Залежно від потужності, висоти вибуху і метеорологічних умов радіоактивні випадання можуть мати різний характер. Розрізняють три їх види:

- місцеві, локальні випадання утворюються поблизу місця ядер¬ного вибуху на поверхні землі. Розмір радіоактивних частинок цих випадань досягає 0,1-2 мм;

- тропосферні випадання мають розмір частинок 10-100 мк. Вони складаються з аерозолів, викинутих у тропосферу. Тропосферні аерозолі досягають землі через 15-20 днів після їх утворення. Під дією різних метеорологічних факторів вони можуть переміститися на великі відстані від місця появи і навіть обійти земну кулю;

- стратосферні випадання складаються з радіоактивних аерозолів, викинутих в атмосферу вище тропосфери, і мають повсюд¬ний (глобальний) характер. Розмір аерозольних частинок стратосферних випадань не більше 10 мк.

Великий вплив на ступінь і характер забруднення місцевості мають метеорологічні умови. Вітер у верхніх шарах атмосфери сприяє розсіванню радіоактивного пилу на великі території і цим самим знижує ступінь забруднення місцевості. Сильний вітер у приземному шарі атмосфери частину радіоактивного пилу, який випав на поверхню землі, може підняти в повітря і перенести на іншу територію, що призведе до зменшення ступеня забруднення в даному районі, але збільшення території, забрудненої радіоактив¬ними речовинами.

Під час дощу, снігу, туману ступінь забруднення в районі випа¬дання опадів вищий, ніж у суху погоду. За таких умов з дощем або снігом на поверхню землі осідає значно більше радіоактивних речовин. Але сніг ослаблює іонізуючі випромінювання (внаслідок екранізуючої дії) і рівень радіації зменшується. Дощ сприяє перенесенню радіоактивних речовин у ґрунт, а на місцевості також знижується рівень радіації.

Нерівномірне забруднення території радіацією зумовлює і рельєф місцевості. У долинах, ярах, на берегах річок створюється щільне забруднення.

У лісових масивах рівень радіації на ґрунті менший, ніж на відкритій місцевості, тому що радіоактивний пил осідає на кронах дерев і випромінювання частково екранізується деревами. На листі, розміщеному високо і зовні крони дерев нагромаджується менше радіоактивних речовин, ніж на листі, розміщеному в середині крони і внизу. Листя, яке знаходиться в нижній зовнішній частині крони дерев, середньо забруднене радіоактивними речовинами.

Найбільше нагромаджується радіонуклідів у кронах лісових насаджень на узліссях з підвітряного боку і у дерев, які ростуть осторонь, одиничних, особливо на підвищених, відкритих вітрові місцях.

Після випадання радіоактивних речовин починається вертикальна і горизонтальна їх міграція під дією природних факторів.

У випадку Чорнобильської катастрофи, де викиди р/нуклідів зі зруйнованого реактора продовжувались майже 2 тижні (з 27.04.86) на зараженій території носить плямистий характер, лише основних слідів зараження на місцевості нараховується 7.   

Тому згідно Закону України „Про статус забруднених територій внаслідок аварії на ЧАЕС”, як кількісна характеристика зон зараження прийнято значення щільності забруднення Аs, Бк/м². На зовнішній межі зони зараження:

  Зона №1 (відчудження): 2,02 Бк/м² ≤ Аs
  Зона №2 (обов’язкового відселення): 0,67 Бк/м² ≤ Аs < 2,02 Бк/м²
  Зона №3 (добровільного відселення): 0,191 Бк/м² ≤ Аs < 0,67 Бк/м²
  Зона №4 (посиленого р/е контролю): 0,038 Бк/м² ≤ Аs < 0,191 Бк/м²

Комментарии (0) >>

Показать/скрыть комментарии

Написать комментарий

Показать/скрыть форму отправки

Имя

Электронный адрес

Заголовок

Комментарий

Напишите отображаемые буквы

Добавить комментарий