ГЛАВА 2. ОЦЕНКА ПОРАЖАЮЩИХ ФАКТОРОВ ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА КРАТКОВРЕМЕННОГО ДЕЙСТВИЯ.

Ударная волна

Ударная волна – основной поражающий фактор ядерного взрыва. При наземных и воздушных ядерных взрывах образуется воздушная ударная волна, а при подземных взрывах возникает сейсмовзрывные волны в грунте. При взрыве в атмосфере на образование ударной волны расходуется до 50% энергии.

Воздушная ударная волна представляет собой тонкий слой сжатого воздуха, который распространяется от центра взрыва во все стороны со сверхзвуковой скоростью (т.е. свыше 340 м/с). Первую 1 тысячу метров ударная волна проходит за 2 сек., 2 тысячи метров за 5 сек., 3 тысячи метров за 8 сек. На значительном расстоянии от центра взрыва ударная волна превращается в звуковую волну, напоминающую громовые раскаты. Передняя граница ударной волны носит название фронта волны. Разница между давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением называется избыточным давлением во фронте ударной волны. Время действия ударной волны характеризуется фазой сжатия. Длина фазы сжатия зависит от мощности взрыва и определяет поражающее действие волны. В фазе сжатия воздух распространяется в направлении от центра взрыва. К концу фазы сжатия давление вначале снижается до атмосферного, а затем, продолжая падать, достигает определенного минимума. Такое падение давления называется фазой разрежения. В фазе разрежения воздух движется в обратную сторону к центру взрыва. Постепенно давление воздуха вновь повышается до атмосферного (Рис.5).

В самой ударной волне определяется сильное ветровое давление.

пппПППППП

Это движение воздуха с большой скоростью называется скоростным напором. Скорость распространения потоков воздуха составляет несколько сотен километров в час. Когда объект расположен перпендикулярно скоростному напору, давление в волне и давление скоростного напора суммируется и может превышать давление в волне в несколько раз.

При расположенной поверхности объекта параллельно направлению распространения волны скоростной напор влияния не оказывает на распространение ударной волны, ее поражающее действие, кроме мощности и вида ядерного взрыва оказывают влияние рельеф местности, лесные массивы, городская застройка, метеоусловия.

Поражения, возникающие от воздействия ударной волны на людей и животных, вызываются прямым (непосредственным) или косвенным (опосредованным) ее действием.

Прямые поражения могут произойти вследствие непосредственного воздействия избыточного давления и скоростного напора на человека. В результате он будет отброшен и получит травмы. Разрушающее действие на органы и ткани оказывает упругая волна сжатия и следующее за ней расширение. Преимущественно повреждаются воздухоносные пути, органы, содержащие много жидкости, костно-мышечные сочленения. Характерными травмами являются баротравмы, акустикотравмы, вибротравмы. Наблюдаются повреждения легочной ткани, субплевральные кровоизлияния, повреждения барабанных перепонок, разрывы печени и селезенки, кровоизлияния в области мозга, контузии, переломы костей, вывихи и ушибы.

Косвенные поражения возникают в результате ранящего действия обломков сооружений, падающих деревьев, осколков стекла, камней и других предметов, несущихся с воздушным потоком. Во многом характер поражения людей зависит не только от величины избыточного давления во фронте ударной волны, но и от положения человека в этот момент. Понятно, что значительно меньше пострадает лежащий человек, чем стоящий. Все же определяющими факторами степени тяжести поражения ударной волной следует считать избыточное давление, скоростной напор и время действия волны.

Легкие поражения возникают при избыточном давлении 20-40 кПа (0,2-04 кгс/см²) они характеризуются кратковременной потерей сознания (на несколько секунд) временной глухотой, головокружением, ушибами, ссадинами. Часть людей будет нуждаться во временной госпитализации в течение одной-двух недель.

Поражения средней тяжести наступают при избыточном давлении 40-60 кПа (0,4-0,6 кгс/см²). При этом наблюдается потеря сознания на более продолжительное время, разрывы барабанных перепонок, кровотечения из ушей и носа, расстройства памяти, речи, головные боли, ушибы и вывихи конечностей. Такие пораженные подлежат госпитализации на сроки от 3-х до 8 недель.

Тяжелые поражения наблюдаются при избыточном давлении от 60 до 100 кПа (0,6-1 кгс/см²). При этих поражениях отмечаются сильные травмы (сотрясения, ушибы) головного мозга, длительная потеря сознания, кровотечения из носа и ушей, переломы трубчатых костей повреждения внутренних органов. Пострадавшие нуждаются в длительном лечении (не менее 1,5-2 месяцев).

Крайне тяжелые поражения происходят при избыточном давлении свыше 100 кПа (> 1 кгс/см²). Кроме обширных повреждений головного мозга, наблюдаются сдавливания и разрывы органов грудной и брюшной полости, сопровождающиеся внутренним кровотечением, множественные переломы костей и т.п. Такие поражения часто заканчиваются летально.

Защита от ударной волны состоит в изоляции от действия избыточного давления и скоростного напора. Различные препятствия, складки местности, углубления ослабляют действие ударной волны. Учитывая, что поверхность тела, обращенная к направлению волны стоящего человека больше, чем лежащего, что при одинаковой величине избыточного давления вызовет большую степень поражения, необходимо лечь на землю головой по направлению к взрыву, лицом вниз, кисти рук спрятать под себя желательно за складку местности. При нахождении людей в укрытиях, расположенных перпендикулярно к направлению распространения ударной волны радиус зоны поражения уменьшается в 1,5-1,8 раза. Наилучшими защитными свойствами обладают разного рода закрытые сооружения (блиндажи, легкие и тяжелые убежища и т.п.), способные иногда полностью исключить поражения людей ударной волной.

Световое излучение

Световое излучение представляет собой электромагнитное излучение оптического диапазона в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. Источником светового излучения при ядерном взрыве является светящаяся область, состоящая из раскаленного воздуха и продуктов взрыва. Температура в зоне ядерной реакции достигает десятков миллионов градусов в начале свечения и постепенно снижается до нескольких тысяч градусов в конце свечения. Свечение прекращается при температуре 1500-2000⁰С. Световое излучение распространяется в воздухе со скоростью 300000 км/сек, т.е. почти мгновенно. Практически одновременно на облучаемый объект воздействует рассеянное (в результате взаимодействия прямого излучения с частицами пыли, воды, молекулами воздуха) и отраженное излучение (в результате отражения прямого излучения от окружающих предметов, земли, воды, облаков). Длительность светового излучения зависит от мощности взрыва.

Так при взрывах боеприпасов сверхмалого калибра действие светового излучения продолжается десятые доли секунды, малого – 1-2 сек., среднего – 2-5 сек., крупного – 5-10 сек., сверхкрупного – несколько десятков секунд. Диаметр светящейся области с увеличением тротилового эквивалента возрастает от нескольких сот метров до 2-5 км. Основным показателем, определяющим поражающее действие светового излучения является количество световой энергии, падающей на 1см² поверхности, перпендикулярной к направлению световых лучей, без учета отраженного излучения. Эта величина носит название светового импульса. Световой импульс измеряется в джоулях на квадратный метр (Дж/м²) или в калориях (внесистемная единица) на квадратный сантиметр (кал/см²) 1 кал/см² примерно равен 4,2*10⁴ Дж/м².

Увеличением расстояния от центра взрыва значение светового импульса быстро уменьшается. Ослабление светового излучения зависит от вида взрыва, и от состояния атмосферы. Наиболее эффективно действие светового излучения проявляется при воздушных ядерных взрывах. При наземном взрыве часть энергии, идущей на образование светового излучения тратиться на оплавление грунта в районе взрыва, а световая энергия испускается с поверхности усеченной сферы. При подземном взрыве световое излучение не образуется. Поражающее действие светового излучения зависит от прозрачности атмосферы. При чистом воздухе дальность видимости светового излучения может достигать 50 км и больше. Запыленный воздух, туман, дождь, снегопад значительно ослабляет световое излучение. Предметы, окрашенные в темные тона, в большей степени подвержены поражающему действию светового излучения, чем предметы, окрашенные в белый цвет, отражающие световую энергию. Поэтому люди, одетые в одежду светлых тонов получают меньшие ожоги по сравнению с людьми, одетыми в одежду темного цвета.

Поражения людей световым излучением характеризуется появлением ожогов от прямого воздействия излучения в первую очередь на кожу открытых участков тела, а также в результате возгорания верхней одежды, т.е. косвенным путем. Тяжесть поражения световым излучением зависит не только от величины светового импульса, но и от продолжительности воздействия излучения - облученности (кал/см²* сек). Кроме ожогов различной степени открытых и защищенных одеждой кожных покровов световое излучение вызывает поражения глаз.

Ожоги переднего отдела глаз (роговицы, радужки) возникают вследствие воздействия видимой и инфракрасной области спектра.

Ожоги глазного дна возникают при прямом взгляде на светящуюся область взрыва. В силу фокусирующих свойств хрусталика они могут быть на огромных расстояниях от взрыва, при световых импульсах во много раз меньше световых импульсов, вызывающих поражения кожи.

Временное (адаптационное) ослепление возникающее, как правило, ночью – это обратимое нарушение зрения продолжительностью от нескольких секунд до 1 часа, носит массовый характер. Ему подвержены до 90% людей.

Ядерная офтальмия характеризуется светобоязнью, блефароспазмом, слезотечением, конъюнктивитом, является результатом действия ультрафиолетовой области спектра светового излучения.

Защитой от светового излучения может быть любая непрозрачная преграда или любой объект, создающий тень, различного рода экраны, дымовые завесы, использование одежды светлых тонов. Применение фотохромных очков (ОПФ или ОФ) для защиты от поражений глаз. Усиление противопожарных мероприятий служит дополнительным способом защиты от светового излучения.