Реферат. Ядерное оружие. Методы защиты

Изучайте бесплатно!


Ядерное оружие - это один из основных видов оружия массового поражения. Оно способно в короткое время вывести из строя большое количество людей, разрушить здания и сооружения на обширных территориях. Массовое применение ядерного оружия чревато катастрофическими последствиями для всего человечества.
Виды ядерных зарядов.
а) Действие атомного оружия основывается на реакции деления тяжелых ядер (уран-235, плутоний-239 и т.д.). Цепная реакция деления развивается лишь в отдельной для каждого вещества массе. Наименьшее количество делящегося вещества, в котором возможна саморазвивающаяся цепная ядерная реакция, называют критической массой. Уменьшение критической массы будет наблюдаться при увеличении плотности вещества. Делящееся вещество в атомном заряде находится в подкритическом состоянии.
По принципу его перевода в надкритическое состояние атомные заряды делятся на: пушечные и имплозивного типа. В зарядах пушечного типа две и более частей делящегося вещества, масса каждой из которых меньше критической, быстро соединяются друг с другом в надкритическую массу в результате взрыва обычного взрывчатого вещества (выстреливание одной части в другую). При создании зарядов по такой схеме трудно обеспечить высокую надкритичность, вследствие чего его коэффициент полезного действия невелик.
Достоинством схемы пушечного типа является возможность создания зарядов малого диаметра и высокой стойкости к действию механических нагрузок, что позволяет использовать их в артиллерийских снарядах и минах. В зарядах имплозивного типа делящееся вещество, имеющее при нормальной плотности массу меньше критической, переводится в надкритическое состояние повышением его плотности в результате обжатия с помощью взрыва обычного взрывчатого вещества. В таких зарядах представляется возможность получить высокую надкритичность и, следовательно, высокий коэффициент полезного использования делящегося вещества.
б)Действие термоядерного оружия основывается на реакции синтеза ядер легких элементов. Для возникновения цепной термоядерной реакции необходима очень высокая (порядка нескольких миллионов градусов) температура, которая достигается взрывом обычного атомного заряда. В качестве термоядерного горючего используется обычно дейтрид лития-6 (твердое вещество, представляющее собой соединение лития-6 и дейтерия).
в) Нейтронные заряды. Нейтронный заряд представляет собой особый вид термоядерного заряда, в котором резко увеличен выход нейтронов. Для боевой части ракеты «Лэнс» на долю реакции синтеза приходится порядка 70% освобождающейся энергии.
г) «Чистый» заряд.
Чистый заряд - это ядерный заряд, при взрыве которого выход долгоживущих радиоактивных изотопов существенно снижен.
Конструкция и способы доставки Основными элементами ядерных боеприпасов являются:
-корпус
-система автоматики
Koрпус предназначен для размещения ядерного заряда и системы автоматики, а также предохраняет их от механического, а в некоторых случаях и от теплового воздействия. Система автоматики обеспечивает взрыв ядерного заряда в заданный момент времени и исключает его случайное или преждевременное срабатывание. Она включает:
-систему предохранения и введения
-систему аварийного подрыва
-систему подрыва заряда
-источник питания
-систему датчиков подрыва
Средствами доставки ядерных боеприпасов могут являться баллистические ракеты, крылатые и зенитные ракеты, авиация. Ядерные боеприпасы применяются для снаряжения авиабомб, фугасов, торпед, артиллерийских снарядов.
Мощность ядерных боеприпасов. Ядерное оружие обладает колоссальной мощностью. При делении урана массой порядка килограмма освобождается такое же количество энергии, как при взрыве тротила массой около 20 тысяч тонн. Термоядерные реакции синтеза являются еще более энергоемкими. Мощность взрыва ядерных боеприпасов принято измерять в единицах тротилового эквивалента. Тротиловый эквивалент-это масса тринитротолуола, которая обеспечила бы взрыв, по мощности эквивалентный взрыву данного ядерного боеприпаса. Обычно он измеряется в килотоннах (кТ) или в мегатоннах (МгТ).
В зависимости от мощности ядерные боеприпасы делят на калибры:
-сверхмалый (менее 1 кТ)
-малый (от 1 до 10 кТ)
-средний (от 10 до 100 кТ)
-крупный (от 100 кТ до 1 МгТ)
-сверхкрупный (свыше 1 МгТ)
Термоядерными зарядами комплектуются боеприпасы сверхкрупного, крупного и среднего калибров; ядерными-сверхмалого, малого и среднего калибров, нейтронными-сверхмалого и малого калибров.
Виды ядерных взрывов. В зависимости от задач, решаемых ядерным оружием, от вида и расположения объектов, по которым планируются ядерные удары, а также от характера предстоящих боевых действий ядерные взрывы могут быть осуществлены в воздухе, у поверхности земли (воды) и под землей (водой). В соответствии с этим различают следующие виды ядерных взрывов:
-воздушный (высокий и низкий)
-наземный (надводный)
-подземный (подводный)
Поражающие факторы ядерного взрыва.
Ядерный взрыв способен мгновенно уничтожить или вывести из строя незащищенных людей, открыто стоящую технику, сооружения и различные материальные средства. Основными поражающими факторами ядерного взрыва являются:
-ударная волна
-световое излучение
-проникающая радиация
-радиоактивное заражение местности
-электромагнитный импульс
Рассмотрим их:
а)Ударная волна в большинстве случаев является основным поражающим фактором ядерного взрыва. По своей природе она подобна ударной волне обычного взрыва, но действует более продолжительное время и обладает гораздо большей разрушительной силой. Ударная волна ядерного взрыва может на значительном расстоянии от центра взрыва наносить поражения людям, разрушать сооружения и повреждать боевую технику.
Ударная волна - это не что иное, как область максимально сжатого воздуха, которая распространятся по всем сторонам от центра взрыва с огромной скоростью. Скорость распространения связана с воздушным давлением в области ударной волны. В непосредственной близи к центру взрыва скорость волны выше скорости звука ( в несколько раз), но чем дальше от центра взрыва тем меньше становится скорость распространения. За первые две секунды после взрыва волна достигает расстояния в тысячу метров, за восемь секунд – три тысячи метров. Это является подтверждением стандарта N5 ЗОМП.
Ударная волна оказывает разрушающее воздействие на людей на конструкции жилых зданий. На инженерные сооружения, боевые машины, и на прочие материальные и культурные достояния за счет избыточного давления и высокой скорости перемещения воздуха во фронте волны. Под избыточным давлением понимается большой разрыв показателей между предельным давлением в эпицентре ударной волны и естественным давлением воздуха . Единицей измерения Избыточное давление является Н/м2 ( ньютоны на метр в квадрате) и называется она как - Па , то есть паскаль. 1 Н/м20,01 кгс/см»=1 Па (1 кПа2).
При неестественно повышенном давлении, вследствие взрыва в двадцать-сорок кПа, люди без укрытия рискуют получить контузию легкой формы либо ушибы. При давлении в сорок-шестьдесят кПа воздействие на людей расценивается как более серьезное, которое может привести к обморочным состояниям, вывиху рук или ног, нарушению слуха, кровотечениям их носа. При избыточном давлении в шестьдесят кПа, полученные травмы квалифицируются как тяжелые ( сильная контузия, переломы, повреждение внутренних органов).
При давлении, превышающем сто кПа, поражения классифицируются как крайне тяжелые и даже со смертельным исходом. Летящие осколки вследствие взрыва также могут тяжело ранить незащищенных людей, под действием взрывной волны опасными становятся падающие деревья, камни, земляные комья, части военной техники и любые другие предметы, которое могут летать с соромной скоростью по напором взрывной волны.
Даже в закрытых помещениях ударная волна может нанести ущерб, проникая через проемы и щели. Чем больше размер ядерного боеприпаса, тем шире радиус воздействия взрывной волны, которая растем прямо пропорционально мощности взрыва взятого в корень кубический. Если взрыв произошел под землей, взрывная волна возникает в грунте, а при водном взрыве, взрывная волна действует на водные массы. При подземном водном взрыве, определенная часть энергии взрыва идет на возникновение ударной волны в воздухе. Взрывная волна, возникшая в грунте, провоцирует повреждения подземных сооружений (метро, подземные паркинги) и коммуникаций (водопровод, канализационные системы). При возникновении ударной волны в воде, могут повреждаться части судов, находящихся под водой, даже если они находятся на дальнем расстоянии от эпицентра взрыва.
б) Световое излучение от ядерного взрыва – это сильный поток энергии лучей, в том числе инфракрасное и утра фиолетовое излучения. Источник мощного светового изучения являет собой светящуюся сферу, в состав которой входят раскаленный воздух и раскаленные продукты взрыва. Яркость от ядерного взрыва в первые секунды гораздо сильнее яркости солнца.
После того как энергия светового излучения была поглощена она превращается в тепловую энергию, что провоцирует нагрев верхних слоев материалов. Нагрев может достигать такой интенсивности, что горючие материалы могут воспламеняться или растрескиваться, не рабочие материалы подвергнуться плавлению, как результат масштабные пожары. Воздействие светового излечения от ядерного взрыва можно сопоставить с массированным применением зажигательного оружия.
Так как кожа человека поглощает световые лучи, то попав под действие светового излучения, человек рискует получить серьезные ожоги, которые сначала поражают открытые участки тела. Если смотреть в строну светового излучения от взрыва, то существует вероятность поражения сетчатки глаза, вплоть до слепоты. Ожоги от светового излучения аналогичны ожогам от огня или кипятка. Чем меньше дальность взрыва и чем мощнее боеприпас, тем сильнее ожог. Поражающее воздействие светового излучения при взрыве в атмосфере сильнее чем, при наземном взрыве. Даже если мощности взрывов одинаковы. Ожоги делаться на три степени и различаются по световому импульсу. Ожог 1-ой степени отражается на поверхности кожи ( болезненное ощущение кожи, покраснение, опухоль). Ожог 2-ой степени характеризуется появлением на коже волдырей. При 3-ей степени клетки кожи омертвляются и возникают язвенные поражения кожного покрова.
в) Под приникающей радиацией понимается поток нейтронов и гамма - квантов исходящих из эпицентра ядерного взрыва, которые невидимы человеческому глазу. Гамма - кванты и нейтроны распространяются из точки взрыва на дальние расстояния, измеряемые в сотнях метров и разносимые в разные стороны. Чем больше расстояние от зоны взрыва, тем меньше становится количество нейтронов и гамма - квантов, проходящих через единицу поверхности.
В случае с подземными и подводными ядерными взрывами проникающая радиация распространяет на гораздо меньшее расстоянии, если сравнивать с воздушными и наземными взрывами, что объяснимо поглощением водой нейтронов и гамма - квантов. Воздействие проникающей радиации при взрывах боеприпасов большой и средней мощности в разы ниже, чем воздействие ударной волны и светового излучения от ядерных боеприпасов этих же мощностей. В случае с боеприпасами, обладавшими небольшим тротиловым эквивалентом, области поражения проникающей радиацией шире чем, области поражения световым излучением или ударной волной. Поражающее воздействие радиации зависит от способности нейтронов и гамма-квантов ионизировать атомы среды, в которую они попадают (воздушная, водная ). Проходя через ткани и органы человека, нейтроны и гамма-кванты ионизируют атомы, являющиеся составляющими клеток, что в итоге приводит к нарушению работы органов или систем в организме человека. Из-за ионизации, в организме могут возникнуть неблагоприятные биологические процессы – разложение клеток и их отмирание. В результате этого у людей получивших дозу радиации начинает развиваться специфическая болезнь именуемая лучевой.
г) Главные источники заражения радиацией являются продукты деления радиоактивных изотопов и ядерного заряда, которые образуются вследствие воздействия нейтронов на такие материалы, которые используются для изготовления ядерных боеприпасов. А также на элементы, которые являются одними из составляющих грунта в зоне взрыва.
При наземном взрыве, святящаяся сфера соприкасается с поверхностью земли. Внутрь святящейся области затягивается испаряющийся грунт. При охлаждении, происходи конденсация паров продуктов деления грунта на твердых частицах, в результате чего образуется радиоактивное облако, которое поднимается на большую высоту, измеряемую в километрах, и на скорости от 25 до 100 километров в час перемещается с потоком ветра. Частицы радиации, выпадающие из радиоактивного облака на землю, оставляют за собой радиоактивный след, длина которого может достигнуть сотни километров.
При ядерном взрыве происходи радиоактивное заражение людей, строительных объектов, местности, техники, что объясняется разрывом деления вещества заряда и его сохраненной частью, которые выпадают из облака ядерного взрыва. По истечении времени активность осколочных частиц деления стремительно понижается, что наблюдается в первые часы после взрыва. К примеру, суммированная активность осколочных частиц деления при взрыве боеприпаса мощностью двадцать кТ, через день становится меньше на несколько тысяч раз в сравнении с показателями, через 1 мин. после взрыва.
При взрыве боеприпаса, определенная часть вещества заряда не делиться, а выпадает в своем цельном виде, дальнейший ее распад связывается с появлением альфа-частиц. Наведенная радиоактивность характеризуется радиоактивными изотопами, которые образуются в грунте после его облучения нейтронами. Появившиеся изотопы в основном бета-активны, поэтому их распад нередко связан с образованием гамма-излучений. В результате движения облака из него выпадают наиболее крупные частницы, а затем более мелкие, образуя при этом радиоактивный след. Чем мощнее ядерный боеприпас и чем выше скорость ветра, тем больше радиоактивный след, который в длину и ширину может распространиться на десятки километров. При попадании радиоактивных веществ в организм человека, происходит внутренне облучение органонов дыхания и желудочно – кишечного тракта . Радиоактивные вещества начинают воздействовать на внутренние органы, вызывая тем самым лучевую болезнь. Степень тяжести болезни напрямую зависит от количества радиоактивных веществ, проникших в организм. На боевую технику, строительные сооружения радиация не имеет никого влияния.
д) Электромагнитным импульсом является кратковременное электромагнитное поле, которое возникает вследствие взрыва ядерного боеприпаса, при котором во взаимодействие вступают нейтроны и гамма-лучи с атомами окружающей среды. Результатом этого является перегорание или пробои в элементах электронной и радиотехнической аппаратуры. Негативное воздействие на людей возможно, если во время взрыва ни будут соприкасаться с проводными линиями. Под очагом ядерного поражения понимается территория, которая подверглась мощному воздействию факторов, возникших в результате ядерного взрыва. Основные характеристики очага ядерного поражения: масштабное разрушение зданий, завалы, коммунальные аварии, пожары, аварии в энергосистеме, радиоактивное заражение, смертность населения. Чем мощнее ядерный взрыв, тем больше ядерный очаг. Степень разрушения в очаге взрыва зависит от прочности сооружений, количества этажей в домах и плотности застройки. Внешней границей очага поражения является условная линия на местности, которая проводится на такой дальности от эпицентра взрыва, при которой сила ударной волны равняется 10 кПА.
Очаг ядерного поражения можно условно разделить на зоны, то есть на участки с примерно схожей степенью и характером разрушений. Зоной полный разрушений считается та территория, на которую обрушилась взрывная волна с избыточным давлением от 50 кПа. В такой зоне разрушаются все сооружения, в том числе и противорадиоактивные убежища, появляется множество завалов, прекращается работа энергетических и коммунальных сетей.
Зоной сильных разрушений считаются территории пострадавшие от волны с избыточным давлением в области взрыва, от пятидесяти до тридцати кПа. В таких зонах сооружения и здания подвергаются серьезной разрушительной силе, в результате чего образуются завали и возникают масштабные пожары. Противорадиационные убежища остаются в сохранности либо их выходы, и входы перегораживаются завалами. Люди, укрывающиеся в убежищах, могут получить поражения по причине нарушения герметизации (загазованность убежища или его затопление).
Зона средних разрушений – это территории пострадавшие от ударной волны с избыточным давлением от 30 до 2,0 кПа. Степень разрушения в данной зоне расценивается как средняя. Подвальные помещения и убежища практически все остаются в сохранности. В результате светоизлучения могут возникнуть пожары.
Территории, пострадавшие от ядерной волны с избыточным давлением от 20 до 10 кПа считаются зоной слабых разрушений. В этой зоне строения подвергаются слабым разрушениям, а от светового излучения могут возникнуть пожары на отдельных участках.
Зоной радиоактивного заражения считаются территории, которые подверглись заражению радиацией вследствие выпадения радиоактивных веществ после ядерных взрывов (подземные, воздушные, наземные). Степень воздействия ионизирующих лучей устанавливается дозой радиации, иными словами энергией лучей, которая была поглощена в единице объема окружающей среды. Энергия лучей измеряется при помощи дозиметрических приборов в Р (рентгены). Рентген – число гамма-излучений, которые возникают в одном квадратном сантиметре воздуха при нулевой температуре, 2,08 на 109 ионов.
Такое понятие как «уровень радиации» применяется для оценки модности ионизирующего излучения, которое исходит от радиоактивных веществ на зараженных территориях. Единица измерения уровня радиации – рентген в час, а малую интенсивность и дозу в миллирентгенах в час (соответственно Р/ч и мР /ч).
Со временем мощность дозы излучения уменьшается. Для сравнения, мощность дозы излучения через час после взрыва и через два часа различается в два раза, по истечении трех суток - в четыре раз, через неделю – в десять раз, через 50 суток в сто раз.
Уровень заражения радиацией и радиационный след напрямую зависит от вида и мощности ядерного взрыва, погодных условий при которых он был произведен, от качества грунта и особенностей местности.
Размеры радиоактивного следа разграничивают по зонам:
- Зона чрезвычайно опасного радиоактивного заражения. После выпадения радиации из облака и до момента распада радиоактивных веществ, доза излучения равна четырем тысячам рентгенам, а мощность дозы по истечении часа после взрыва- 800 рентген в час;
- Зона опасного радиоактивного заражения. Доза излучения – 400 Рентген, мощность дозы ядерного излучения – 80 рентген в час;
- Зона умеренного радиоактивного заражения ( 40 рентген и соответственно 8 рентген в час).
Ионизирующие излучения также как и проникающая радиация провоцирует развитие у человека лучевой болезни. Доза излучения в 150-250 рентген сможет спровоцировать лучевую болезнь 1-ой степени, вторая степень лучевой болезни - доза в 250 -400 рентген, третья степень – 400-700 рентген, четвертая степень- доза излучения свыше 700 рентген.
Доза однократного облучения в течение четырех суток до 50 Р, как и многократного до \00 Р за 10-30 дней, не вызывает внешних признаков заболевания и считается безопасной.
Методы защиты
Наиболее надежным средством защиты от всех поражающих факторов ядерного взрыва являются защитные сооружения.
Планируются и проводятся в комплексе три основных способа защиты:
-укрытие населения в защитных сооружениях;
-рассредоточение в загородной зоне рабочих и служащих предприятий, учреждений и организаций, продолжающих свою деятельность, а также эвакуация из городов населения;
-использование населением средств индивидуальной защиты.
Помимо этого организуется и проводится всеобщее обязательное обучение населения способом защиты. Предусматриваются оповещение по сигналам гражданской обороны, защита продовольствия, сооружений на системах водоснабжения и водозаборов, на подземных источниках воды, от заражения радиоактивными, отравляющими веществами, радиационная, разведка, установление режимов защиты рабочих, служащих и производственной деятельности объектов, а также дозиметрический и лабораторный контроль. Планируются профилактические, противопожарные, противоэпидемические и санитарно-гигиенические мероприятия, спасательные и неотложные аварийно-восстановительные работы в очагах поражения, санитарная обработка людей, обеззараживание техники, одежды, обуви, территории и сооружений.
Защитные сооружения – это сооружения, специально предназначенные для защиты населения от ядерного, химического, бактериального оружия, а также от воздействия возможных вторичных поражающих факторов при ядерных взрывах и применении обычных средств поражения. Эти сооружения подразделяются, в зависимости от защитных свойств, на убежища и противорадиационные укрытия (ПРУ). Кроме того, могут быть использованы простейшие укрытия (щели, погреба, овоще- зернохранилища и т.п.).
В случае угрозы нападения противника при недостатке заблаговременно построенных убежищ и противорадиационных укрытий могут строиться быстро возводимые убежища и укрытия из готовых строительных элементов (конструкций), кирпича, бетона, лесоматериалов. Могут быть приспособлены под ПРУ подвальные и другие заглубленные помещения, а также строиться силами населения простейшие укрытия из подручных средств и материалов.
Существуют два типа противорадиационных укрытий (ПРУ).
ПРУ быстровозводимое котлованного типа.
Роется котлован, в него опускаются готовые части укрытия (рамы из толстых досок, канализационные трубы диаметром 2 и более метра, шестиметровые полукольца из гофрированного материала). Затем укрытие засыпается землей до уровня окружающей местности и накрывается водонепроницаемой пленкой, поверх которой делается земляная насыпь.
Оставляют два входа: в начале и в конце укрытия.
При действиях в зонах заражения для защиты органов дыхания, глаз и открытых участков тела от радиоактивных веществ используются средства защиты органов дыхания (противогазы, респираторы, противопыльные тканевые маски и ватно-марлевые повязки), а также средства защиты кожи.
Простейшие средства защиты кожи служат массовым средством всего населения и применяются при отсутствии табельных средств. К простейшим средствам защиты кожи относятся обычная одежда и обувь. Плащ и накидки из хлорвиниловой или прорезиненной ткани, пальто из драпа, кожи, защищают от радиоактивной пыли и бактериальных средств. Для защиты ног рекомендуется использовать резиновые сапоги, боты, обувь из кожи. Для защиты рук используют резиновые, кожаные перчатки, брезентовые рукавицы, а для защиты головы и шеи – капюшон.
К медицинским средствам защиты относится аптечка индивидуальная АИ-2, предназначенная для оказания самопомощи при ранениях и ожогах, а также для предупреждения и ослабления воздействия отравляющих веществ, бактериальных средств и ионизирующих излучений. Содержит лекарственные средства, антидот и радиопротекторн.