Чрезвычайные ситуации при использовании ядерного оружия

Ядерные боеприпасы (ЯБП) делят на ядерные и термоядерные. Термоядерные БП имеют мощность на порядок выше, в них ЯБП играют роль взрывателя.

Мощность ЯБП q определяется количеством высвобождающейся при его взрыве энергии (тротиловым эквивалентом), то есть количеством тротила, при взрыве которого высвобождается столько же энергии, что и при взрыве ЯБП. Тротиловый эквивалент (ТЭ) измеряется в т, кт и в Мт.

Ядерный взрыв в зависимости от высоты делят на:

высотные, если подрыв произведен на высоте долее 15 км;

воздушные, если светящаяся область не касается поверхности земли;

наземные (надводные), если светящаяся область касается поверхности земли (воды);

подземные (подводные), произведенные на глубине до 1 км.

Основные поражающие факторы и распределение энергии между ними представлено в таблице 10

Таблица 10

Ударная воздушная волна – наиболее мощный поражающий фактор. Разрушительная поражающая сила УВВ определяются избыточным давлением во фронте, которое зависит от мощности ЯБП и расстояния от центра взрыва и времени воздействия.

Световое излучение – это электромагнитное излучение в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной частях спектра. Его источником является светящийся шар, состоящий из смеси раскаленных продуктов взрыва с воздухом. Его размеры зависят от мощности ЯБП. Энергия светового излучения вызывает пожары и непосредственное действие на человека в виде световых ожогов, ослепления и потерю зрения.

Проникающая радиация вызывает поражение живых организмов – лучевую болезнь.

Радиоактивное заражение (РЗ) местности – заражение поверхности земли, атмосферы, водоемов радиоактивными веществами, выпавшими из облака, образованного ядерным взрывом. Наибольшее РЗ наблюдается при наземном ядерном взрыве, при низком воздушном оно составляет до 50%, а при высоком воздушном – до 20% величины РЗ от наземного взрыва. Опасность получения лучевой болезни на территории определяется с помощью приборов радиационной разведки.

Зона А – зона умеренного заражения, наносится на карту синим цветом, занимает до 80% площади следа, внешняя граница определена дозой 40 рад.

Зона Б – зона сильного заражения, наносится зеленым цветом на внешней ее границе и внутренней зоны А, доза облучения составляет 400 рад, занимает до 12% площади следа.

Зона В – зона опасного заражения, наносится коричневым цветом, доза облучения 1200 рад, занимает до 8% площади следа.

Зона Г – зона чрезвычайно опасного заражения, наносится черным цветом, доза облучения на внешней границе составляет 4000 рад, внутри зоны 10000 рад, занимает до 3% площади следа.

Размеры зон РЗ зависят от мощности ЯБП, метеоусловий и особенно существенно – от средней скорости ветра.

Электромагнитный импульс (ЭМИ) представляет собой электрические и магнитные поля, повреждает аппаратуру управления и связи, радиоэлектронные устройства, у людей, работающих на них, могут быть поражения наводящим током.

Очаг ядерного поражения (ОчЯП) – территория, на которой под действием ядерного взрыва возникают массовые разрушения, пожары, завалы, заражения местности и жертвы. Площадь ОчЯП с достаточной мощностью определяется площадью круга с радиусом, равным зоне слабых разрушений с избыточным давлением 10 кПа (0,1 кг/см²).

Примеры решения задач

Задача 1: Определить размеры и площадь зоны В на следе облака радиоактивного заражения при наземном ядерном взрыве мощностью 500 кт. Средняя скорость ветра 25 км/ч

Решение

1. на пересечении строки «500 кт» из таблицы 11 со столбцом «скорость ветра 25 км/ч», «зона В» определяем длину этой зоны L = 65 км и ее ширину

Ш = 7,4 км.

2. По этой же строке на пересечении со вторым столбцом определяем диаметр круга вокруг центра взрыва 2,6 км.

3. Площадь зоны заражения определяется по формуле

S = 0,9 · L · Ш = 433 км²

Размеры зон по следу облака

Таблица 11

Задача 2: ОЭ находится в 7 км от вероятной точки прицеливания, используется ЯБП мощностью 1000 кт. Круговое вероятное отклонение (КВО) от точки прицеливания не превысит 0,6 км. В цехе имеются станки программного управления. Оценить устойчивость работы цеха к воздействию ЭМИ наземного ядерного взрыва, если:

электропитание станков выполнено подземным кабелем длиной 100 м с вертикальным ответвлением 1,5 м при напряжении 380 В (± 15%) и с коэффициентом экранирования К = 2;

пульт программного управления выполнен на микросхемах с токопроводящими элементами высотой 0,05 м и рабочим напряжением

12 В;

питание разводящей сети цеха напряжением 220 В (±15%) осуществляется через трансформатор при длине горизонтальных линий 50 м, высоте вертикальных ответвлений 2м и коэффициенте экранирования системы программного управления К = 2.

Решение:

1. Минимальное расстояние от цеха до центра взрыва с учетом КВО составит R_min = 7 - ,06 = 6,4 км

2. Ожидаемое max значение вертикальной составляющей напряженности электрического поля, генерирующего ЭМИ в результате применения ЯБП мощностью q:

Е_В = 5 · 10³ · (1 + 2 · R) / R³ · Lg · (14.5 · q) =

= 5000 · (1 + 2 · 6,4) · 6,4³ · Lg · (14.5 · 1000) = 1148 В/м,

где R – расстояние R_min

3. Величина max значения горизонтальной составляющей напряженности электрического поля:

Е_Г = 10 · (1 + 2 · R) / R³ · Lg · (14.5 · q) = 2,32 В/м

4. Ожидаемое max напряжение наводок в системах электропитания цеха:

вертикальных U_B = E_B · L / K = 1148 · 1,5 / 2 = 661 В;

горизонтальных U_Г = E_Г · L / K = 2,32 · 100 / 2 = 116 В.

5. Ожидаемое max напряжение наводок в системе пульта управления

U_B =1148 · 0,05 / 2 = 28,7 В

6. Вероятное max напряжение наводок в системах программного управления станками:

вертикальных U_B = E_B · L / K = 1148 · 2 / 2 = 1148 В;

горизонтальных U_Г = E_Г · L / K = 2,32 · 50 / 2 = 58 В.

7. Max напряжение, которое может выдержать оборудование, то есть на 15% выше номинала:

электропитание цеха U_max = 380 · 1,15 = 437 В < 661 В;

пульта управления U_max = 12 · 1,15 = 13,8 В < 28,7 В;

разводящая электросеть U_max = 220 · 1,15 = 253 В < 1148В.

8. Вывод: в результате воздействия ЭМИ в цехе могут выйти из строя электродвигатели, пульт программного управления и оборудования электроснабжения станков. Необходимо проведение работ по обеспечению защиты оборудования.

Вопросы по теме:

1. Виды радиоактивных излучений.

2. Единицы радиоактивного излучения.

3. Основные мероприятия для обеспечения радиационной безопасности.