Что такое взрыв
Взрыв определяют как внезапную реакцию окисления или разложения с повышением температуры, давления или обоих этих параметров одновременно. Это относится к химической реакции, которая при одновременном контакте и в определённом соотношении кислорода (воздуха), горючего материала и источника воспламенения вызывает резкое повышение температуры и давления. Если возникающее тепло не может быть отведено достаточно быстро, происходит внезапное объёмное расширение сопутствующих газов и выделение большого количества тепловой энергии, сопровождаемое волной давления — взрывом.
Угроза взрыва
Чтобы произошел взрыв, одновременно должны присутствовать следующие факторы:
К легковоспламеняющимся материалам относятся пары, взвеси, газы, пыль. Они могут появиться в результате утечки в процессе производства, а также при транспортировке или хранении. Пыль от материалов, которые измельчаются для дальнейшей обработки, особенно распространена в промышленных зонах. Взрывы пыли могут иметь такие же разрушительные последствия, как и взрывы газа.
Горючие материалы, контактируя с кислородом, воспламеняются только в определенном соотношении и при наличии источника возгорания. Решающую роль здесь играют температура вспышки материала и предел его взрыва.
Температура вспышки — низший температурный предел для горючих жидкостей, при котором образуется паровоздушная смесь. Для такой гибридной смеси соотношение концентраций определяет, может ли образоваться взрывоопасная атмосфера. Это описывает пределы взрываемости отдельных материалов: каждый горючий материал имеет определенный диапазон в виде смеси с кислородом, в которой может произойти взрыв. Как при слишком высоких, так и при чрезмерно низких концентрациях происходит не взрыв, а стационарная реакция, или горение вообще отсутствует. Смесь взрывоопасна только при воспламенении в диапазоне между верхним и нижним пределами взрываемости.
Пределы взрываемости зависят от давления, температуры и концентрации кислорода. Кроме того, существуют химически нестабильные, или пирофорные вещества (цезий, рубидий, белый фосфор), которые воспламеняются только при контакте с кислородом или воздухом. В обращении с ними требуется особая осторожность.
Это касается и пылевых скоплений, опасность самовозгорания которых возрастает с увеличением толщины их слоя. Изолирующий эффект пыли может вызвать аккумуляцию тепла, что приведет к самовозгоранию.
Причины взрывов
Взрывоопасные ситуации могут возникать повсюду, где имеются необходимые и достаточные для этого условия: на производственных предприятиях, объектах инфраструктуры, в жилых помещениях.
К самым распространённым причинам взрывов относятся:
Отдельно следует назвать причиной взрывов преднамеренное использование поражающих боеприпасов и оружия в военных, террористических и противоправных действиях.
При наземном ядерном взрыве около 50 % энергии идёт на образование ударной волны и воронки в земле, 30–50 % — в световое излучение, до 5 % — на проникающую радиацию и электромагнитное излучение и до 15 % — в радиоактивное загрязнение местности.
Ударная волна и световое излучение аналогичны поражающим факторам традиционных взрывчатых веществ, но световое излучение в случае ядерного взрыва значительно мощнее.
Ударная волна разрушает строения и технику, травмирует людей и оказывает отбрасывающее действие быстрым перепадом давления и скоростным напором воздуха. Последующие за волной разрежение (падение давления воздуха) и обратный ход воздушных масс в сторону развивающегося ядерного гриба также могут нанести некоторые повреждения.
Световое излучение действует только на неэкранированные, то есть ничем не прикрытые от взрыва объекты, может вызвать воспламенение горючих материалов и пожары, а также ожоги и поражение зрения человека и животных.
Проникающая радиация оказывает ионизирующее и разрушающее воздействие на молекулы тканей человека, вызывает лучевую болезнь. Особенно большое значение имеет при взрыве нейтронного боеприпаса. От проникающей радиации могут защитить подвалы многоэтажных каменных и железобетонных зданий, подземные убежища с заглублением от 2 метров (погреб, например или любое укрытие 3–4 класса и выше), некоторой защитой обладает бронированная техника.
Радиоактивное загрязнение — при воздушном взрыве относительно «чистых» термоядерных зарядов (деление-синтез) этот поражающий фактор сведён к минимуму. И наоборот, в случае взрыва «грязных» вариантов термоядерных зарядов, устроенных по принципу деление-синтез-деление, наземного, заглублённого взрыва, при которых происходит нейтронная активация содержащихся в грунте веществ, а тем более взрыва так называемой «грязной бомбы» может иметь решающее значение.
Электромагнитный импульс выводит из строя электрическую и электронную аппаратуру, нарушает радиосвязь.
Световое излучение — это поток лучистой энергии, включающий ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра. Источником светового излучения является светящаяся область взрыва — нагретые до высоких температур и испарившиеся части боеприпаса, окружающего грунта и воздуха. При воздушном взрыве светящаяся область представляет собой шар, при наземном — полусферу.
Самое страшное проявление взрыва — не гриб, а быстротечная вспышка и образованная ею ударная волна
Образование головной ударной волны (эффект Маха) при взрыве 20 кт
Разрушения в Хиросиме в результате атомной бомбардировки
Максимальная температура поверхности светящейся области составляет обычно 5700-7700 °C. Когда температура снижается до 1700 °C, свечение прекращается. Световой импульс продолжается от долей секунды до нескольких десятков секунд, в зависимости от мощности и условий взрыва. Приближенно, продолжительность свечения в секундах равна корню третьей степени из мощности взрыва в килотоннах. При этом интенсивность излучения может превышать 1000 Вт/см² (для сравнения — максимальная интенсивность солнечного света 0,14 Вт/см²).
Результатом действия светового излучения может быть воспламенение и возгорание предметов, оплавление, обугливание, большие температурные напряжения в материалах.
При воздействии светового излучения на человека возникает поражение глаз и ожоги открытых участков тела, а также может возникнуть поражение и защищенных одеждой участков тела.
Защитой от воздействия светового излучения может служить произвольная непрозрачная преграда.
В случае наличия тумана, дымки, сильной запыленности и/или задымленности воздействие светового излучения также снижается.
Спровоцированные массовые возгорания
«Огненный шторм». Картина Ёсио Такахары. Вот что художник сказал о своей работе: «Сильный огонь охватил город и его жителей; весь день горело. Те, кто не смог выбраться из рухнувших зданий, сгорели заживо»
Сверхинтенсивное световое излучение от светящейся области взрыва приводит к образованию множества очагов возгорания даже на большом удалении от эпицентра взрыва. После всех случаев применения атомного оружия, как в боевой обстановке, так и в ходе учений, серьёзной проблемой является тушение множества лесных пожаров и пожаров в городской и деревенской застройке, возникших в результате кратковременного воздействия мощного светового излучения на любые возгорающиеся предметы, в первую очередь дерево и деревянные сооружения, траву и т. д.
Большинство зданий, кроме специально укрепленных, серьёзно повреждаются или разрушаются под воздействием избыточного давления 2160—3600 кг/м² (0,22—0,36 атм/0,02-0,035 МПа).
Энергия распределяется по всему пройденному расстоянию, из-за этого сила воздействия ударной волны уменьшается пропорционально кубу расстояния от эпицентра.
Защитой от ударной волны для человека являются убежища. На открытой местности действие ударной волны снижается различными углублениями, препятствиями, складками местности.
На Западе, в качестве отдельного фактора, относящегося к ударной волне, выделяют осколки стекла: выбитые ударной волной стекла разлетаются на осколки, летящие в сторону от взрыва, и способные серьезно травмировать и даже убить находящихся за стеклом.
Проникающая радиация (ионизирующее излучение) представляет собой гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва в течение единиц или десятков секунд.
Радиус поражения проникающей радиации при взрывах в атмосфере меньше, чем радиусы поражения от светового излучения и ударной волны, поскольку она сильно поглощается атмосферой. Проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 2-3 км от места взрыва, даже для больших по мощности зарядов, однако ядерный заряд может быть специально сконструирован таким образом, чтобы увеличить долю проникающей радиации для нанесения максимального ущерба живой силе (так называемое нейтронное оружие). На больших высотах, в стратосфере и космосе проникающая радиация и электромагнитный импульс — основные поражающие факторы.
Проникающая радиация может вызывать обратимые и необратимые изменения в материалах, электронных, оптических и других приборах за счет нарушения кристаллической решетки вещества и других физико-химических процессов под воздействием ионизирующих излучений.
Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие гамма-излучение и поток нейтронов. Разные материалы по-разному реагируют на эти излучения и по-разному защищают.
Нейтронное излучение в свою очередь хорошо поглощается материалами, содержащими лёгкие элементы (водород, литий, бор), которые эффективно и с малым пробегом рассеивают и поглощают нейтроны, при этом не активируются и гораздо меньше выдают вторичное излучение. Слои половинного ослабления нейтронного потока: вода, пластмасса 3 — 6 см, бетон 9 — 12 см, грунт 14 см, сталь 5 — 12 см, свинец 9 — 20 см, дерево 10 — 15 см. Лучше всех материалов поглощают нейтроны водород (но в газообразном состоянии он имеет малую плотность), гидрид лития и карбид бора.
Зарево, возникшее в результате высотного ядерного взрыва Starfish Prime
При ядерном взрыве в результате сильных токов в ионизированном радиацией и световым излучением в воздухе возникает сильнейшее переменное электромагнитное поле, называемое электромагнитным импульсом (ЭМИ). Хотя оно и не оказывает никакого влияния на человека, воздействие ЭМИ повреждает электронную аппаратуру, электроприборы и линии электропередач. Помимо этого, большое количество ионов, возникшее после взрыва, препятствует распространению радиоволн и работе радиолокационных станций. Этот эффект может быть использован для ослепления системы предупреждения о ракетном нападении.
Сила ЭМИ меняется в зависимости от высоты взрыва: в диапазоне ниже 4 км он относительно слаб, сильнее при взрыве 4-30 км, и особенно силён при высоте подрыва более 30 км (см., например, эксперимент по высотному подрыву ядерного заряда Starfish Prime).
Возникновение ЭМИ происходит следующим образом:
Под воздействием ЭМИ во всех не экранированных протяжённых проводниках индуцируется напряжение, и чем длиннее проводник, тем выше напряжение. Это приводит к пробою изоляции и выходу из строя электроприборов, связанных с кабельными сетями, например, трансформаторные подстанции и т. д.
Подтёки «чёрного дождя» на белой стене. Мемориальный музей мира в Хиросиме
Кратер от взрыва 104-килотонного заряда. Выбросы грунта также служат источником загрязнения
Радиоактивное загрязнение — это результат выпадения из поднятого в воздух облака значительного количества радиоактивных веществ. Три основных источника радиоактивных веществ в зоне взрыва — продукты деления ядерного горючего, не вступившая в реакцию часть ядерного заряда и радиоактивные изотопы, образовавшиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов (наведенная радиоактивность).
Оседая на поверхность земли по направлению движения облака, продукты взрыва создают радиоактивный участок, называемый радиоактивным следом. Плотность загрязнения в районе взрыва и по следу движения радиоактивного облака убывает по мере удаления от центра взрыва. Форма следа может быть самой разнообразной в зависимости от окружающих условий, например, скорости и направления ветра.
Радиоактивные продукты взрыва испускают три вида излучения: альфа-, бета- и гамма-. Время их воздействия на окружающую среду весьма продолжительно. В связи с естественным процессом радиоактивного распада интенсивность излучения уменьшается, особенно резко это происходит в первые часы после взрыва.
Поражение людей и животных воздействием радиоактивного загрязнения может вызываться внешним и внутренним облучением. Тяжелые случаи могут сопровождаться лучевой болезнью и летальным исходом.
Установка на боевую часть ядерного заряда оболочки из кобальта вызывает загрязнение территории опасным изотопом 60Co (гипотетическая грязная бомба).
Люди, оказавшиеся в районе действия взрыва, кроме физических повреждений, испытывают мощное психологическое угнетающее воздействие от устрашающего вида разворачивающейся картины ядерного взрыва, катастрофичности разрушений и пожаров, исчезновения привычного ландшафта, множества погибших, изувеченных, умирающих людей, разлагающихся трупов из-за невозможности их захоронения, гибели родных и близких, осознания причинённого вреда своему организму и ужаса наступающей смерти от развивающейся лучевой болезни. Результатом такого воздействия среди выживших после катастрофы является развитие острых психозов, а также клаустрофобных синдромов из-за осознания невозможности выйти на поверхность земли, устойчивых кошмарных воспоминаний, влияющие на все последующее существование. В Японии есть отдельное слово, обозначающее людей, ставших жертвами ядерных бомбардировок — «Хибакуся».
9. Гуревич В. И. Электромагнитный импульс высотного ядерного взрыва и защита электрооборудования от него. — М.: Инфра-Инженерия, 2018—508 с.: ил.
Поражающие факторы ядерного оружия
При ядерном взрыве действуют пять поражающих факторов: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение и электромагнитный импульс. Энергия ядерного взрыва распределяется примерно так: 50% расходуется на ударную волну, 35% – на световое излучение, 10% – на радиоактивное заражение, 4% – на проникающую радиацию и 1% – на электромагнитный импульс. Высокая температура и давление вызывают мощную ударную волну и световое излучение. Взрыв ядерного боеприпаса сопровождается выходом проникающей радиации, состоящей из потока нейтронов и гамма квантов. Облако взрыва содержит огромное количество радиоактивных продуктов – осколков деления ядерного горючего. По пути движения этого облака радиоактивные продукты из него выпадают, в результате чего происходит радиоактивное заражение местности, объектов и воздуха. Не равномерное движение электрических зарядов в воздухе под воздействием ионизирующих излучений приводит к образованию электромагнитного импульса. Так формируются основные поражающие факторы ядерного взрыва. Явления, сопровождающие ядерный взрыв, в значительной мере зависят от условий и свойств среды, в которой он происходит.
Ударная волна (УВ) основной поражающий фактор ядерного взрыва, который производит разрушение, повреждение зданий и сооружений, а также поражает людей и животных. Источником УВ является сильное давление, образующееся в центре взрыва (миллиарды атмосфер). Образовавшееся при взрыве раскаленные газы, стремительно расширяясь, передают давление соседним слоям воздуха, сжимая и нагревая их, а те в свою очередь воздействуют на следующие слои и т.д. В результате в воздухе со сверхзвуковой скоростью во все стороны от центра взрыва распространяется зона высокого давления.
Поражающее действие УВ характеризуется величиной избыточного давления.
Избыточное давление – это разность между максимальным давлением во фронте УВ и нормальным атмосферным давлением, измеряется в Паскалях (ПА, кПА). Распространяется со сверх звуковой скоростью, УВ на своем пути разрушает здания и сооружения, образуя четыре зоны разрушений (полных, сильных, средних, слабых) в зависимости от расстояния: Зона полных разрушений — 50 кПА Зона сильных разрушений — 30-50 кПА. Зона средних разрушений — 20-30 кПА. Зона слабых разрушений — 10-20 кПА.
Разрушения строительных сооружений, производимые избыточным давлением:720 кг/м2 (1 psi — фунт/кв. дюйм) — вылетают окна и двери;2160 кг/м2 (3 psi) — разрушение жилых домов;3600 кг/м2 (5 psi) — разрушение или сильное повреждение зданий из монолотного железобетона;7200 кг/м2 (10 psi) — разрушение особо прочных бетонных сооружений;14400 кг/м2 (20 psi) — выдерживают такое давление только специальные сооружения (типа бункеров).Радиусы распространения этих зон давления можно рассчитать по следующей формуле:
R = C * X0.333,R — радиус в километрах, X — заряд в килотоннах, C — константа, зависящая от уровня давления:C = 2.2, для давления 1 psiC = 1.0, для давления 3 psiC = 0.71, для давления 5 psiC = 0.45, для давления 10 psiC = 0.28, для давления 20 psi
Ударная волна действует на людей двумя способами:
Прямое действие ударной волны и косвенное действие УВ ( летящими обломками сооружений, падающими стенами домов и деревьями, осколками стекла, камнями). Эти воздействия вызывают различные по степени тяжести поражения: Легкие поражения — 20-40 кПА (контузии, легкие ушибы). Средней тяжести — 40-60 кПА (потеря сознания, повреждение органов слуха, вывихи конечностей, кровотечение из носа и ушей, сотрясение мозга). Тяжелые поражение — более 60 кПА (сильные контузии, переломы конечностей, поражение внутренних органов). Крайне тяжелые поражения — более 100кПА ( со смертельным исходом). Эффективным способом защиты от прямого воздействия УВ будет укрытие в защитных сооружениях (убежищах, ПРУ, быстровозводимых населением). Для укрытия можно использовать канавы, овраги, пещеры, горные выработки, подземные переходы; можно просто лечь на землю в отдалении от зданий и сооружений.
Световое излучение (СИ) – это поток лучистой энергии (ультрафиолетовые и инфракрасные лучи). Источником СИ является светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры паров и воздуха. СИ распространяется практически мгновенно и длится в зависимости от мощности ядерного боеприпаса (20-40 секунд). Однако не смотря на кратковременность своего воздействия эффективность действия СИ очень высока. СИ составляет 35% от всей мощности ядерного взрыва. Энергия светового излучения поглощается поверхностями освещаемых тел, которые при этом нагреваются. Температура нагрева может быть такой, что поверхность объекта обуглится, оплавится, воспламенится или объект испарится.
Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом, т. е. количеством световой энергии, приходящейся за время излучения на 1 см2 поверхности, перпендикулярно расположенной к направлению световых лучей. За единицу измерения светового импульса принимают 1 кал/см2.
Световое излучение может вызвать ожоги открытых участков тела, ослепление людей и животных, обугливание или возгорание различных материалов. Поражение людей СИ выражается в появлении ожогов четырех степеней на кожном покрове и действием на глаза.
Так, при световом импульсе 2—4 кал/см2 у незащищенных людей могут возникнуть ожоги первой степени (краснота, припухлость, отек кожи – 100-200 кДж/м2).
При 4—6 кал/см2— ожоги второй степени (на фоне отечной кожи образуются пузыри разных размеров, наполненные прозрачной желтоватой жидкостью– 200-400 кДж/м2).
При 6— 12 кал/см2—ожоги третьей степени (полное омертвление кожных покровов и образование язв – 400-600 кДж/м2)
При световом импульсе более 12 кал/см2 ожоги четвёртой степени (обугливание кожи, омертвление глубоких слоев кожи и подлежащих ткани (подкожная жировая клетчатка, мышцы, кости). – более 600 кДж/м2).
Действие СИ на глаза: Временное ослепление – до 30 мин. Ожоги роговицы и век. Ожог глазного дна – слепота.
Проникающая радиация — это поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемый из области взрыва в течении нескольких секунд. Из-за очень сильного поглощения в атмосфере, проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 2-3 км от места взрыва, даже для больших по мощности зарядов. Расстояния, пройдя которое поток ослабевает в 10 раз для различных величин взрывов:1 кт: L = 330 м10 кт: L = 440 м100 кт: — L = 490 м1 Мт: L = 560 м10 Мт: L = 670 м20 Мт: L = 700 м.Таким образом, можно вычислить уровень радиации на любом расстоянии от эпицентра:
Doze — доза приникающей радиации в рад, D — расстояние в метрах, L — константа ослабления, X — мощность взрыва в килотоннах.
При прохождении проникающей радиации через любую среду ее действие ослабляется. Излучение разных видов оказывают неодинаковое воздействие на организм, что объясняется разной их ионизирующей способностью.
Так альфа-излучения, представляющие собой тяжелые имеющие заряд частицы, обладают наибольшей ионизирующей способностью. Но их энергия, вследствие ионизации, быстро уменьшается. Поэтому альфа-излучения не способны проникнуть через наружный (роговой) слой кожи и не представляют опасности для человека до тех пор, пока вещества, испускающие альфа-частицы не попадут внутрь организма.
Бета-частицы на пути своего движения реже сталкиваются с нейтральными молекулами, поэтому их ионизирующая способность меньше, чем у альфа-излучения. Потеря же энергии при этом происходит медленнее и проникающая способность в тканях организма больше (1-2 см). Бета-излучения опасны для человека, особенно при попадании радиоактивных веществ на кожу или внутрь организма.
Гамма-излучение обладает сравнительно небольшой ионизирующей активностью, но в силу очень высокой проникающей способности представляет большую опасность для человека.
Ослабляющее действие ПР принято характеризовать слоем половинного ослабления, т.е. толщиной материала, проходя через который ПР уменьшается в два раза. Так, ПР ослабляют в два раза следующие материалы:
Свинец – 1.8 см Грунт, кирпич – 14 см Сталь – 2.8 см Вода – 23 см Бетон – 10 см Дерево – 30 см.
1 степень лучевой болезни – легкая – 100-200 бэр,
2 степень лучевой болезни – средней тяжести 200-400 бэр,
3 степень лучевой болезни – тяжелая – 400-600 бэр,
4 степень лучевой болезни – крайне тяжелая – более 600 бэр.
она А – умеренного заражения – от 40 до 400 бэр. Зона умеренного заражения – самая большая по размерам. В ее пределах население, находящееся на открытой местности, может получить в первые сутки после взрыва легкие радиационные поражения.
Менее 100 бэр.
Такие дозы не оказывают существенного влияния на здоровье. Изменения в составе крови начинаются с 25 бэр. Эти изменения включают в себя общие изменение содержания белых кровяных клеток (уменьшение лимфоцитов), уменьшение тромбоцитов, и небольшое уменьшение красных кровяных клеток, такое состояние определяется лишь по анализу крови и устанавливается в течении нескольких дней после облучения. Продолжительность изменений в организме — около месяца. При 50 бэр становятся заметными ослабление лимфатических желез, снижение иммунитета. 80 Бэр дают 50% вероятность временного бесплодия у мужчин.
Симптомы умеренной степени тяжести. Возможна тошнота (в половине случаев при 200 бэр), иногда сопровождающаяся рвотой, появляющаяся через 3-6 часов после получения дозы и длящаяся от нескольких часов до дня. За этим следует период ремиссии, в течении которого пострадавший находится в нормальном самочувствии. Изменения в крови постепенно нарастают из-за естественной убыли и невосполнения кровяных клеток. Через 10-14 дней происходит следующее ухудшение самочувствия: потеря аппетита (у 50% при 150 бэр), недомогание, утомляемость (у 50% при 200 бэр) продолжающееся около месяца. В это время отмечается повышенная заболеваемость, из-за сниженного иммунитета, временное бесплодие у мужчин. Для доз из верхнего предела этого интервала клиническая картина сходная, за исключением меньшего периода ремиссии, более выраженных симптомов и большего периода выздоровления.
Степень заболевания достаточно серьезна. Основной пораженной тканью организма остается кроветворная. Тошнота наблюдается у 100% пострадавших при облучении в 300 бэр, в половине случаев она сопровождается рвотой. Начальные симптомы выявляются уже после 1-6 часов и длятся 1-2 дня. После 7-14 дней ремиссии, они возвращаются, к ним может прибавиться потеря волос, недомогание, усталость, диарея. При дозах более 350 бэр появляются кровотечения изо рта, подкожные, гематурия — наличие крови в моче. Возможно постоянное бесплодие у мужчин, выздоровление занимает несколько месяцев.
Зона Б – сильного заражения – от 400 до 1200 бэр. В зоне сильного заражения опасность для людей и животных выше. Здесь возможны тяжелые радиационные поражения даже за несколько часов пребывания на открытой местности, особенно в первые сутки.
При таких дозах полученной радиации, смертность, без оказания серьезной медицинской помощи (пересадка костного мозга), резко идет вверх: от 50% при 350 бэр до 90% при 600. Первоначальные симптомы возникают в период от 30 мин до 2 часов и продолжаются до двух дней. После 1-2 недель появляются все признаки характерные для облучения в 200-400 бэр, только в гораздо более тяжелой форме. Смерть наступает после 2-12 недель от многочисленных кровоизлияний и заражения каким-либо заболеванием (иммунитет практически отсутствует). Период излечения — около года, состав крови нормализуется еще дольше. Может происходить развитие бесплодия у женщин.
Костный мозг отмирает практически полностью. Вероятность выжыть без его пересадки — отсутствует. Первоначальное ухудшение состояния наступает через 15-30 минут, и продолжается 2 дня. После 5-10 дней скрытого периода смерть наступает через 1-4 недели.
Зона В – опасного заражения – от 1200 до 4000 бэр. В зоне опасного заражения самые высокие уровни радиации. Даже на ее границе суммарная доза облучения за время полного распада радиоактивных веществ достигает 1200 р, а уровень радиации через 1 час после взрыва составляет 240 р/ч. В первые сутки после заражения суммарная доза на границе этой зоны составляет примерно 600 р, т.е. практически она смертельна. И хотя затем дозы облучения снижаются, на этой территории пребывание людей вне укрытий опасно очень продолжительное время.
Более 1000 бэр.
Такие высокие дозы ионизирующего излучения вызывают немедленное нарушение обмена веществ, понос, кровотечения, потерю жидкости организмом и нарушение электролитного баланса. При дозах 1000 — 5000 бэр это время уменьшается до 5-30 минут. Если удается пережить этот период, наступает фаза мнимого благополучия от пары часов до пары дней. Термальная фаза продолжается 2-10 дней, в течении ее больной впадает в прострацию, теряет аппетит, начинается кровавый понос. Пострадавший впадает в делирий, затем кому. Лечение таких доз направлено только на облегчение страданий умирающего.
Зона Г – чрезвычайно опасного заражения – от 4000 до 7000 бэр. 100% смертельная зона для человека.
Получение более 5000 бэр приводит к нарушением, затрагивающим непосредственно нервную систему. Человек моментально теряет ориентацию, чуть позже впадает в кому. Смерть наступает в течении двух суток. Согласно оценкам, доза в 8000 бэр, например от нейтронной бомбы, ведет к моментальному впадению в кому и последующей смерти.
Для защиты населения от РЗМ используются все имеющиеся защитные сооружения (убежища, ПРУ, подвалы многоэтажных домов, станции метрополитена). Эти защитные сооружения должны обладать достаточно высоким коэффициентом ослабления (Косл) – от 500 до 1000 и более раз, т.к. зоны радиоактивного заражения имеют высокие уровни радиации. В зонах РЗМ населению необходимо принимать радиозащитные препараты из АИ-2 (№1 и №2).
Ядерные взрывы в атмосфере и в более высоких слоях приводят к образованию мощных электромагнитных полей с длинами волн от 1 до 1000 м и более. Эти поля в виду их кратковременного существования принято называть электромагнитным импульсом (ЭМИ). Электромагнитный импульс возникает и в результате взрыва и на малых высотах, однако напряженность электромагнитного поля в этом случае быстро спадает по мере удаления от эпицентра. В случае же высотного взрыва, область действия электромагнитного импульса охватывает практически всю видимую из точки взрыва поверхность Земли. Поражающее действие ЭМИ обусловлено возникновением напряжений и токов в проводниках различной протяженности, расположенных в воздухе, земле, в радиоэлектронной и радиотехнической аппаратуре.
Наиболее подвержены воздействию ЭМИ линии связи, сигнализации и управления ракетных стартовых комплексов, командных пунктов. Большое количество ионов, оставшихся после взрыва, мешает коротковолновой связи и работе радаров. Защита от ЭМИ осуществляется экранированием линий управления и энергоснабжения, заменой плавких вставок (предохранителей) этих линий. ЭМИ составляет 1% от мощности ядерного боеприпаса.
На образование ЭМИ очень значительное влияние оказывает высота взрыва. ЭМИ силен при взрыве на высотах ниже 4 км, и особенно силен при высоте более 30 км, однако менее значителен для диапазона 4-30 км. Это происходит из-за того, что ЭМИ образуется при несимметричном поглощении гамма-лучей в атмосфере. А на средних высотак как раз такое поглощение происходит симметрично и равномерно, не вызывая больших флуктуаций в распределении ионов.
Радиус и зона действия
Радиус взрыва — область, в которой будут подвергнуты воздействию все находящиеся там после взрыва объекты. Последствия взрыва распределяются в трёх зонах:
Поражающие факторы
Действия продуктов взрыва и образовавшаяся ударная волна в зоне своего действия имеют свои характеристики. Главными из них являются поражающие факторы.
Первичные
Основной поражающий фактор взрыва — ударная волна, распространяющаяся от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. К первичным факторам относятся массивы летящих осколков разрушенных конструкций, зданий, оборудования, а также взрывных устройств и боеприпасов — мин, снарядов, бомб.
Вторичные
Вторичными последствиями взрыва становятся пожары как на открытой местности, так и внутри зданий, утечка токсичных и других опасных веществ при разрушении производственных цехов и оборудования. К этому же ряду относятся ранения и заваливание людей обломками стеклянных конструкций, обрушившихся зданий. Вторичными последствиями взрыва могут стать природные катастрофы — затопления из-за разрушенных плотин, а также заражение атмосферы, воды, почвы.
Виды и типы взрывов
Выделяют три основных типа взрывов. Каждый из них может быть одинаково разрушительным и причинять колоссальный ущерб населению, инфраструктуре, окружающей среде.
Химические взрывы происходят в результате реакций разложения или соединения, сопровождающихся выделением теплоты. Следствием этого становится быстрое расширение выделяемого газа и образование ударной волны.
При механическом (физическом) взрыве внутри ограниченного пространства происходит расширение газа под высоким давлением. Выброс за пределы пространства избыточного давления создает ударную волну.
Ядерный взрыв происходит в результате реакции синтеза или деления, при которой очень быстро выделяется большое количество тепла и газа. Высвободившаяся энергия нагревает окружающий воздух и создает взрывную волну.
Вид взрыва зависит от свойств горючих материалов и их взаимодействия с атмосферным кислородом, который горит только с определённым количеством горючей субстанции (процесс окисления). В зависимости от силы взрыва и связанной с ним скорости распространения волны давления различают:
Следствием всех типов взрывов являются ударное, тепловое и вибрационное воздействия на объекты, нередко приводящие к их разрушению или уничтожению.
Последствия взрывов
Основные последствия взрывов в зонах жилой и промышленной застроек — человеческие жертвы и обрушение зданий.
Степени тяжести травм и их характеристики
Взрывы способны одновременно причинять травмы множеству людей, вызывая различные поражения — от локальных и незначительных до мультиорганных, опасных для жизни.
Различают три вида взрывных травм:
Кроме того, инфразвуковые колебания и мощный импульсный шум, сопровождающие взрыв, нередко вызывают у человека акустическую травму.
Тип и сила удара зависят от многих факторов, хотя основным механизмом, определяющим степень повреждения, является количество кинетической энергии, высвобождаемой за короткий период времени.
К другим вовлечённым факторам относятся:
В зависимости от силы воздействия ударной волны полученные травмы классифицируются как лёгкие, средние, тяжёлые и крайне тяжёлые. Основная информация об этом представлена в таблице ниже.
Если пострадавшие в момент взрыва находились в постройках, тяжесть полученных ими травм будет зависеть от степени разрушения сооружения. Для людей, находившихся внутри конструкций, подвергшихся воздействию взрыва, проникновение осколков стекла и удары других обломков, вызванных взрывом, были постоянными причинами смерти и серьезных травм. Тотальная гибель людей происходит при полном разрушении зданий. Средняя степень повреждений влечет за собой около 50% летальных исходов. Незначительные обрушения сооружений не вызывают большого количества жертв.
Действия взрыва на здания и сооружения
При взрыве часть энергии выделяется в виде тепла, часть — в виде ударных волн, проходящих через воздух и землю. Ударная волна распространяется со сверхзвуковой скоростью во всех направлениях от источника взрывчатого вещества, уменьшаясь по интенсивности по мере удаления от источника. Ударные волны, отражаясь от рельефа почвы, зданий и других поверхностей, усиливают силу воздействия взрыва. Наиболее выражены эти отражения в черте плотных городских застроек.
Здания испытывают воздействие взрывов в несколько этапов.
Информация о различиях и характере разрушения зданий и сооружений представлена в таблице ниже.
Давление взрыва, испытываемое конструкцией, связано с количеством используемого взрывчатого вещества и расстоянием от здания до места взрыва. Пиковое падающее давление, вес заряда и расстояние математически связаны выражением, которое изменяется как функция веса взрывчатого вещества и куба расстояния. Эта взаимосвязь имеет решающее значение для понимания воздействия взрывов на конструкции. Если большое взрывное устройство взорвется рядом со зданием, глобальный ущерб и размер образовавшегося в результате кратера в грунте могут быть увеличены до такой степени, что произойдет катастрофическое обрушение строения.
Что делать при ядерном взрыве
Защитой от всех поражающих факторов ядерного оружия является укрытие населения в защитных сооружениях. Люди, укрытые в таких убежищах, не подвержены воздействию поражающих факторов ядерного взрыва — светового излучения, ударной волны. Конструкции защитных сооружений значительно ослабляют действия проникающей радиации и радиоактивного излучения при заражении местности радиоактивными веществами.
При нахождении людей во время ядерного взрыва вне убежищ, в целях защиты необходимо использовать ближайшие естественные укрытия. Если их нет рядом, нужно повернуться к взрыву спиной, лицом вниз лечь на землю, спрятав руки под себя. Когда пройдёт ударная волна, — через 15 –20 секунд после взрыва — следует встать и немедленно надеть средство защиты органов дыхания (противогаз, респиратор). При неимении их плотно закрыть нос и рот подручным материалом — плотной тканью, шарфом, платком.
Затем необходимо отряхнуть одежду и обувь от осевшей на них пыли, при возможности воспользоваться средствами защиты кожи и покинуть зону поражения или укрыться в ближайшем защитном сооружении.
