Ядерный взрыв

Ядерные взрывы природного происхождения происходят в космосе и связаны с гибелью и рождением новых звезд.

Ядерные взрывы искусственного происхождения проводятся на земле или околоземном пространстве и вызываются применением стратегического ядерного оружия. Кроме того, ядерные взрывы могут проводиться и в мирных целях.

К возможности управления ядерной энергией и осуществления ядерных взрывов современная ядерная физика подошла сравнительно недавно - в начале Второй мировой войны. Первое ядерное взрывное устройство (его назвали атомной бомбой) была создано в США, группой ученых, в которую входили и европейские ученые, эмигрировавшие в США из-за гитлеровского режима. Первый испытательный ядерный взрыв был произведён 16 июля 1945 года близ Аламогордо (штат Нью-Мексико, США).

Единственное в истории человечества боевого применения ядерного оружия было проведено вооружёнными силами США в конце Второй мировой войны. Стратегические бомбардировщики США сбросили две атомные бомбы на японские города: 6 августа 1945 года – на город Хиросима и 9 августа 1945 года на город Нагасаки.

Ядерное оружие — самое мощное по своим поражающим свойствам. Образующиеся в процессе ядерного взрыва мощная ударная волна, интенсивное световое излучение и проникающая радиация, электромагнитный импульс, а также возникающее впоследствии радиоактивное заражение местности и объектов называют поражающими факторами ядерного взрыва.

Светящаяся область (огненный шар) через 1-2 сек после взрыва достигает своих максимальных размеров и из-за уменьшения плотности газов в ней начинает подниматься вверх, при этом постепенно остывая и утрачивая яркость свечения, превращаясь в клубящееся облако.

Из-за большой разности температур мощные восходящие потоки воздуха поднимают с поверхности земли в районе взрыва большое количество пыли и грунта и образуют пылевой столб, который при наземном взрыве соединяется с клубящимся облаком взрыва и приобретает характерную для ядерного взрыв форму в виде гриба..

Пыль, которая втягивается в облако с поверхности земли, содержит радиоактивные вещества, состоящие из осколков деления части ядерного заряда, которое не прореагировало и искусственных радиоактивных изотопов. При остывании радиоактивные вещества в облаке частично смешиваются с расплавленным грунтом, и частично оседают на поверхности с пылинками и капельками конденсирующихся паров воды, содержащихся в воздухе, и под влиянием силы тяжести выпадают вместе с ними на землю как в районе взрыва, так и по пути движения по воздействием ветра облака взрыва. Выпавшие на поверхность земли и на различные объекты радиоактивные вещества создают радиоактивное заражение местности и объектов.

В результате воздействия гамма-излучения ядерного взрыва на атомы окружающей среды и образования в этой среде потока электронов и положительных ионов возникают мощные электрические и магнитные поля, которые вызывают повреждения радиоэлектронной аппаратуры, нарушают работу радио – и радиоэлектронных средств. Образование электрических и магнитных полей происходит в очень короткий промежуток времени и это явление называют электромагнитный импульс.

Температура в центре взрыва за доли секунды повышается до нескольких миллионов градусов, в результате чего вещество заряда переходит в газообразное состояние. Давление газов мгновенно достигает нескольких миллиардов атмосфер. Расширяясь, раскаленные газы сжимает прилегающие слои воздуха и создают резкий перепад давления на границе сжатого слоя, образуя тем самым ударную волну, которая распространяется в различные направления от центра взрыва.

Она вызывает различные по характеру и тяжести поражения людей и животных, разрушает здания, сооружения. С удалением от центра (эпицентра) взрыва ее разрушительная сила ослабевает. От воздействия ударной волны защищают убежища, в большой степени ослабляют ее воздействие укрытия. На значительном расстоянии от места взрыва защитой могут служить складки местности и местные предметы.

В момент ядерного взрыва возникает яркая ослепительная вспышка, видимая на десятки километров. Вслед за вспышкой образуется огненный шар (при воздушном взрыве, а при наземном — полушарие), который, в свою очередь, образует светящуюся область. Световое излучение представляет собой поток лучистой энергии, исходящий из светящейся области ядерного взрыва и многократно превосходящий яркость солнца. Световое излучение включает видимые, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Оно вызывает ожоги кожи и поражение глаз у незащищенных людей и животных, массовые пожары. Светящаяся область является источником мощного светового излучения,

От воздействия светового излучения защищают убежища и укрытия, а также полностью или частично — предметы из негорючих материалов, складки местности.

Одновременно с ударной волной из зоны ядерного взрыва распространяется мощный поток гамма-лучей и нейтронов, которые образуются в ходе ядерной реакции и в процессе распада радиоактивных осколков деления. Испускание гамма-лучей и нейтронов при ядерном взрыве называется проникающей радиацией. Гамма-лучи и нейтроны, испускаются в окружающую среду из зоны ядерного взрыва в течение нескольких секунд. У людей и животных проникающая радиация вызывает лучевую болезнь различной степени тяжести. Защитой от проникающей радиации являются убежища. Ослабляют воздействие проникающей радиации на человека укрытия, складки местности и местные предметы.

Радиоактивное заражение является результатом выпадения радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва (радиоактивный след).Оно может быть умеренным, сильным и опасным. Радиоактивное заражение, как и проникающая радиация, вызывает лучевую болезнь. Защитой от радиоактивного заражения служат убежища, противорадиационные укрытия, а от попадания радиоактивных веществ на поверхность тела и внутрь организма, кроме того, и средства индивидуальной защиты.

Территория, на которой ядерный взрыв вызвал массовые поражения людей и животных, разрушения зданий и сооружений, пожары и радиоактивное заражение, называется очагом ядерного поражения. Его размеры зависят от мощности и вида ядерного взрыва, от рельефа местности, характера застройки и ряда других факторов.

Электромагнитный импульс (ЭМИ) — сильнейшее переменное электромагнитное поле, возникающее при ядерном взрыве в результате сильных токов в ионизированном радиацией и световым излучением в воздухе. Оно не оказывает никакого влияния на человека, но воздействует и повреждает электронную аппаратуру, электроприборы и линии электропередач. Кроме того, большое количество ионов, возникшее после взрыва, препятствует распространению радиоволн и нарушает работу радиолокационных станций и может привести к «ослеплению» системы предупреждения о ракетном нападении (СПРН).

Сила ЭМИ меняется в зависимости от высоты взрыва: в диапазоне ниже 4 км он относительно слаб, сильнее при взрыве 4-30 км. Наибольшее воздействие ЭМИ оказывает при высоте подрыва более 30 км.

Ядерные взрывы принято классифицировать по двум признакам:

Мощность ядерного взрыва характеризуется тротиловым эквивалентом (массе тринитротолуола, при взрыве которого выделится столько же энергии, сколько при ядерном взрыве). Единицами измерения мощности ядерного взрыва являются 1 килотонна (кт) или 1 мегатонна (Мт) тротилового эквивалента.

В зависимости от задач, решаемых с применением ядерного оружия, ядерные взрывы подразделяются на следующие виды:

Космическим называется ядерный взрыв, осуществляемых на высотах свыще 100 км.

Отличие воздушного ядерного взрыва от других видов взрыва состоит в том, что светящаяся область ядерного взрыва не касается поверхности земли. Еще одним признаком воздушного взрыва является то, что пылевой столб, как правило, не соединяется с облаком взрыва. Воздушный взрыв может быть высоким воздушным и низким воздушным.

Высокий воздушный взрыв вызывает поражение людей на большей площади по сравнению с наземным взрывом, и не создает сколько-нибудь значительного радиоактивного заражения местности, поэтому он применяется для нанесения поражения живой силе и боевой технике войск противника, расположенных на открытых местностях.

Низкий воздушный взрыв применяется для поражения войск и боевой техники противника, укрытых в различного рода защитных сооружениях (окопах, траншеях и убежищах).

Ядерные взрывы, происходящие в ионосферной области, создают в атмосфере районы или области повышенной ионизации, которые могут влиять на распространение радиоволн (УКВ-диапазона) и нарушать работу радиотехнических средств. На высотах до 25 км основными поражающими факторами ядерного взрыва являются: ударная волна, световое излучение и проникающая радиация. Ввиду уменьшения плотности воздуха с высотой зона поражающего действии проникающей радиации увеличивается. Основную долю суммарной дозы излучения на этой высоте составляет нейтронный поток (в 1, 5-2 раза больше доли гамма-излучения).

Высотный взрыв применяется для поражения летательных аппаратов: самолетов, реактивных снарядов, ракет и пр. На высотах до 25 км их поражение происходит от действия унарной волны и светового излучения, а пилотируемых средств, кроме того, и от действия проникающей радиации. Взрывы на высоте 50 км и более применяются для поражения баллистических ракет, головных частей, системы автоматики и корпуса которых разрушаются под действием рентгеновского излучения, газового потока или потока нейтронов, создаваемых взрывом.

Наземным называется взрыв, происходящий непосредственно на земной поверхности (контактный) или на таком удалении от нее, когда огненный шар (светящаяся область) касается поверхности земли.

При наземном взрыве светящаяся область имеет форму полусферы, лежащей основанием на поверхности земли. В зоне соприкосновения светящейся области с землей поверхностный слой грунта под действием огромных давлений и высокой температуры размельчается, расплавляется, испаряется и, перемешиваясь при этом с радиоактивными продуктами взрыва, превращается в радиоактивный шлак и пыль, которые покрывают поверхность земли в радиусе нескольких сотен метров от центра взрыва.

Основным отличием наземного взрыва от воздушного является то, что при наземном взрыве образуется большая конусообразная воронка, размеры которой зависят от мощности взрыва, а также от типа грунта.

Ядерный взрыв

Характерной особенностью наземного взрыва является сильное радиоактивное заражение местности как в районе взрыва, так и по пути движения радиоактивного облака Масштабы и степень заражения местности зависят главным образом от мощности и высоты взрыва, времени, прошедшего с момента взрыва, расстояния от центра взрыва и метеорологических условий. Наиболее сильное заражение местности наблюдается при контактных наземных взрывах.
Основными поражающими факторами наземного взрыва являются: ударная волна, проникающая радиация и радиоактивное заражение местности и объектов.
В силу перечисленных выше особенностей наземный взрыв применяется для поражения объектов. состоящих из сооружений большой прочности, и войск, находящихся в прочных укрытиях.

Подземным взрывом называется ядерный взрыв, произведенный на некоторой глубине от земной поверхности. Чем больше глубина подземного взрыва, тем большее количество энергии взрыва расходуется на испарение и плавление грунта. Часть энергии взрыва расходуется на выброс грунта и образование воронки. Огненный шар и грибовидное облако при подземном взрыве имеют небольшие размеры и могут вообще отсутствовать. Если взрыв производится на достаточной глубине, то воздушная ударная волна не образуется, а энергия светового излучения поглощается грунтом. Интенсивность проникающей радиации по мере увеличения глубины взрыва также быстро снижается и теряет практическое значение. Степень радиоактивного заражения местности по следу облака с увеличением глубины взрыва сначала увеличивается, а затем вследствие осаждения все большего количества радиоактивных продуктов в непосредственной близости от места взрыва уменьшается.

Такие взрывы осуществляются для разрушения особо важных подземных хорошо защищенных сооружений и создания завалов в горах.

Основным поражающим фактором является волна сжатия, распространяющаяся в грунте. Ударная волна при таком взрыве в воздухе незначительна.

Надводный ядерный взрыв по своим характеристикам и параметрам имеет сходство с наземным взрывом и сопровождается теми же поражающими факторами, что и наземный взрыв. Разница заключается только в том. что грибовидное облако надводного взрыва состоит из плотного радиоактивного тумана или водяной пыли. Характерной особенностью этого вида взрыва является образование поверхностных волн.

Действие светового излучения значительно ослабляется вследствие экранирования большой массой водяного пара. Выход из строя объектов определяется в основном действием воздушной ударной волны.

Радиоактивное: заражение акватории, местности и объектов происходит вследствие выпадения радиоактивных частиц из облака взрыва.

Подводный взрыв

Подводный ядерный взрыв характеризуется образованием султана, базисной волны и поверхностных волн. Султаном называется образуемый при взрыве водяной столб правильной цилиндрической формы, полый внутри и увенчанный вверху большим клубящимся облаком, состоящим из прорвавшихся через полый столб радиоактивных паров и газов. При достижении высоты, соответствующей мощности взрыва, водяной столб обрушивается и образует кольцевое клубящееся облако водяных брызг, называемое базисной волной. По мере удаления от центра взрыва базисная волна все больше поднимается в воздух, и слившись с султаном, приобретает вид слоисто-кучевого облака, из которого выпадает радиоактивный дождь. Поверхностные волны, образующиеся при подводном (и надводном) взрывах, представляют собой серию концентрических расходящихся волн, от высоты и длины которых зависит степень их воздействия на корабли и береговые сооружения. Размеры и характер волн определяются мощностью и глубиной взрыва. Световое излучение при подводном взрыве отсутствует.

Основным поражающим фактором подводного взрыва является подводная ударная волна. Радиоактивное заражение акватории, местности и объектов происходит в результате выпадении радиоактивных частиц из облака взрыва и базисной волны. Форма зараженного участка в районе зрыва лизка к кругу, радиус которого определяется радиусом распространения базисной волны.

Подземные ядерные взрывы использовались в мирных целях при проведении крупномасштабных горных работ, дроблении руды, добычи полезных ископаемых, выемке грунта, и т.д. Существует две разновиднотси таких взрывов: заглубленный ядерный взрыв наружного действия и подземного (камуфлетного).

С помощью ядерного взрыва наружного действия можно направленно перемещать огромные массы горных пород (для вскрытия месторождений полезных ископаемых, строительства каналов, набросных плотин, водоёмов, искусственных гаваней и т. п.).при проведении таких взрывов используются ядерные устройства и методы их детонации, которые гарантируют отсутствие радиоактивного загрязнения атмосферы и полную безопасность окружающей биосферы.

Камуфлетные (подземные) ядерные взрывы производятся при заглублении заряда до нескольких км. При таком взрыве радиус разрушающего действия не достигает поверхности земли.Эти взрывы используются для интенсификации разработки истощённых нефтяных и газовых месторождений, создания (в пластичных породах) ёмкости-хранилища (для природного газа, нефтепродуктов, захоронения отходов и т. п.), для дробления крепкие рудные тел (для их извлечения), для ликвидации аварий на газовых и нефтяных скважинах.