Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
* * *
ЯДЕРНА ЗБРОЯ
Під ЯЗ розуміють боєприпаси, у яких уражуюча дія заснована на використанні внутрішньоядерної енергії, яка виділяється у результаті вибухової ядерної реакції.
В залежності від виду ядерної реакції, що відбувається (ділення важких ядер ізотопів урану, плутонію або синтезу легких ядер ізотопів водню – дейтерію, тритію) боєприпаси поділяють на ядерні та термоядерні. Різновидом термоядерних боєприпасів є нейтроні боєприпаси.
Потужність ядерних боєприпасів прийнято вимірювати тротиловим еквівалентом, тобто кількістю звичайної вибухової речовини (тротилу) при вибуху якого виділяється стільки ж енергії, скільки й при вибуху даного ядерного боєприпасу. Тротиловий еквівалент висловлюється у тонах, кілотоннах і мегатоннах (т, кт, Мт).
По потужності ядерні боєприпаси умовно поділяють на:
В залежності від тактичних задач, які вирішуються можливі, такі види ядерних вибухів:
висотний, що здійснюється на висотах більше 10 км;
повітряний, що здійснюється на висоті до декількох кілометрів. Характерним для повітряного вибуху є те, що область яка випромінює, не торкається поверхні землі і має форму сфери;
наземний (надводний), що здійснюється на поверхні землі (води) або на такій висоті, коли область яка випромінює не торкається їхньої поверхні і має, як правило, форму півсфери;
підземний (підводний), що здійснюється під землею (водою).
Засобами доставки ядерних боєприпасів (зарядів) до цілі є: ракети наземного та морського базування, стратегічна бомбардувальна авіація та артилерія.
При вибусі ядерного боєприпасу за мільйонні долі секунди виділяється величезна кількість енергії. Температура в зоні проходження реакції підвищується до декількох мільйонів градусів, а максимальний тиск досягає мільярдів атмосфер. Високі температура і тиск утворюють потужну ударну повітряну хвилю. Разом з ударною повітряною хвилею виникає світлове випромінювання і проникаюча радіація, яка складається із потоку нейтронів і гама-квантів. Нерівномірний рух електричних зарядів в повітрі, виникаючи під дією іонізуючих випромінювань, викликає потужний електромагнітний імпульс. Хмара ядерного вибуху включає в себе дуже велику кількість радіоактивних речовин. По шляху руху цієї хмари радіоактивні речовини випадають на землю, внаслідок чого виникає радіоактивне зараження місцевості, об'єктів, повітря.
Ядерний вибух характеризується такими уражаючими факторами: ударною хвилею (УХ), світловим випромінюванням (СВ), проникаючою радіацією (ПР), радіоактивним зараженням (РЗ) та електромагнітним імпульсом (ЕМІ).
Розподіл енергії між уражуючими факторами ядерного вибуху залежить від виду вибуху. При вибуху у атмосфері приблизно 50% енергії вибуху витрачується на утворення УХ, 35% - СВ, 4% - ПР, 10% - РЗ, 1% - ЕМІ.
Для вибуху нейтронного боєприпасу характерні ті ж самі уражуючи фактори, однак декілька по іншому розподіляється енергія вибуху: 40% - на утворення УХ, 20% - СВ, 30% - ПР, 5% - РЗ.
УДАРНА ХВИЛЯ
Ударна хвиля ядерного вибуху — це один із основних уражаючих факторів. Ударною хвилею називається область різкого стиску повітря, яка розповсюджується радіально від центру вибуху з надзвуковою швидкістю. Параметром, який визначає механічну дію ударної хвилі, є максимальний надмірний тиск повітря безпосередньо у фронті ударної хвилі ( її передня границя), ΔРф - це різниця між максимальним тиском у фронті ударної хвилі Рф і нормальним атмосферним тиском Р0: ΔРф = Рф - Р0. Одиницею виміру надмірного тиску в системі СІ є паскаль: 1Па = 0,102кгс/м2 або 1кгс/см2=100кПа.
Найбільша руйнівна дія швидкісного напору проявляється в місцях, в яких надмірний тиск більше 50 кПа. В цих місцях швидкість вітру досягає 100 м/с.
Осередок ядерного ураження (ОЯУ) в залежності від тиску у фронті ударної повітряної хвилі умовно поділяється на зони зруйнування: повні, сильні, середні і слабкі (мал. 1).
Мал.1. Зони зруйнувань в залежності від величини надмірного тиску ударної повітряної хвилі.
При повних зруйнуваннях в будинках, спорудах знищені несучі конструкції. Обвалені перекриття. Обладнання, технічні засоби ремонту не підлягають На електромережах розриви кабелів, на всіх трубопроводах, які знаходяться на Поверхні (відкриті) - значні зруйнування, повітряні лінії зв'язку і електропередач порвані, стовпи ліній звалені. При повних зруйнуваннях встановлення пошкоджень недоцільно. Виникають суцільні завали і задимленість від палаючих предметів.
При сильних зруйнуваннях значно деформуються несучі конструкції споруд і будинків, більша частина стін і перекрить обвалена. Механізми, обладнання дуже здеформовані. На трубопроводах, мережах зв’язку і електропостачання розриви і деформації. Виникають суцільні пожежі, окремі і суцільні завали.
При середніх зруйнуваннях в будинках обвалено дах перегородки, стіни, вибиті вікна, двері. Перекриття і підвали не зруйновані. Частину приміщення можна використовувати. Окремі вузли обладнання техніки потребують капітального ремонту. Комунально-енергетичні мережі мають окремі розриви і деформацію. Будинки, споруди, обладнання, комунально-енергетичні мережі, техніка потребують капітального ремонту. Виникають окремі завали і суцільні пожежі.
При слабких зруйнуваннях будинки і споруди можуть мати внутрішні пошкодження перегородок, віконних і дверних отворів. На комунально-енергетичних мережах незначні порушення і поломки. Елементи обладнання, техніки, мережі потребують дрібного ремонту. В цій зоні виникають окремі пожежі. Ударна повітряна хвиля уражає людей внаслідок безпосередньої дії і непрямої дії.
При безпосередній (прямій) дії повітряної ударної хвилі причиною ураження є надмірний тиск.
При непрямому ураженні люди отримують різні травми від обломків споруд, будинків, обладнання, скла і т.д., які летять з великою швидкістю під дією напору повітря. Таке ураження можливе при надмірному тиску 3 кПа і більше. Травми, які отримують люди, поділяються на легкі, середні, важкі і дуже важкі.
До легких травм (ΔРф=20-40кПа) віднесено тимчасове пошкодження слуху, вивихи суглобів, легку загальну контузію.
До середніх травм (ΔРф=40-60кПа) віднесено сильні вивихи і переломи, контузію, пошкодження органів слуху, кровотечу з носа і вух.
До тяжких травм (ΔРф=60-100кПа) віднесено сильну контузію всього організму, пошкодження внутрішніх органів і мозку, тяжкі переломи.
До дуже важких травм (ΔРф більше 100кПа) віднесено травми, які призводять до смерті.
Заподіяні матеріальні збитки та людські втрати при впливі УХ ядерного вибуху можуть досягати набагато більших значень у порівнянні з масштабами наслідків при вибуху газоповітряної суміші, особливо, якщо йдеться про застосування великих та дуже великих ядерних боєприпасів. Так, наприклад, розрахунки показують, що при наземному вибуху ядерного боєприпасу у 1 Мт площа ОУ , в той час, як при вибуху цистерни з вуглеводним продуктом вагою у 50 т (випадок найбільш імовірний для умов транспортування по залізниці), вона складає .
Надійним захистом населення від впливу УХ ядерного вибуху є укриття його в захисних спорудах ЦО (сховищах).
СВІТЛОВЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ
Світлове випромінювання (СВ) ядерного вибуху це потік електромагнітної енергії у широкому діапазоні частот, включаючи ультрафіолетову, інфрачервону та видиму дільниці спектру.
Джерелом світлового випромінювання є світлова область (вогняна куля) ядерного вибуху, яка складається з нагрітих до високої температури продуктів вибуху, повітря та ґрунту (при наземному вибуху). Максимальна температура області, що світиться на початковій та першій фазі може досягати діаметр 5000 м (для дуже великих боєприпасів).
Тривалість світлового випромінювання залежить від потужності вибуху і може бути визначена по формулі:
,
де q – тротиловий еквівалент ядерного боєприпасу у кт.
Світловий імпульс () – є основний параметр, що визначає уражуючу дію світлового випромінювання ядерного вибуху.
– це кількість променевої енергії, що падає на одиницю поверхні, перпендикулярної до направлення розповсюдження випромінювання, за весь час поки світиться “вогняна куля”.
Одиниця виміру Ісв – джоуль на квадратний метр (). Несистемна одиниця – (), .
Величина у даному місці пропорційна потужності ядерного вибуху та зворотно пропорційна квадрату відстані до центру вибуху. Вона також залежить від виду вибуху, стану (прозорості) атмосфери та інших факторів.
Світлове випромінювання ядерного вибуху при безпосередньому впливі на людину викликає займання одягу, опіки відкритих дільниць тіла, ураження очей, опіки 1-го, 2-го, 3-го та 4-го ступеню. Надійний захист людей від впливу СВ може забезпечити будь-яке непрозоре укриття.
Впливаючи на різноманітні конструкційні матеріали, СВ викликає їх деформацію, утворення тріщин, обвуглювання або запалення, що в кінцевому підсумку призводить до пожеж.
Можливе виникнення вогненного шторму, який викликає ураганний вітер, спрямований до центру пожежі, стовп вогню підіймається на висоту до 5 км. Виникненню вогненного шторму сприяє густа забудова, розтікання горючих рідин на площі більше 100га, відсутність вітру і відносна вологість повітря менша 30%, наявність в житлових кварталах дерев'яних будівель.
ПРОНИКАЮЧА РАДІАЦІЯ
Радіоактивність - властивість радіонуклідів спонтанно перетворюватися в атоми інших елементів (нукліди чи радіонукліди) внаслідок переходу ядра з одного енергетичного стану в інший, що супроводжується іонізуючим випромінюванням.
Радіонуклід - радіоактивні атоми з даним масовим числом і атомним номером.
Радіоактивними ізотопами називаються радіонукліди одного й того ж хімічного елемента.
При вибусі ядерного боєприпасу протягом 10-25с діє дуже потужне радіоактивне випромінювання, яке в своєму складі має альфа-, бета-, гама- і нейтронне випромінювання. Їх загальна подібність — можливість іонізувати атоми і молекули речовини, в якій вони розповсюджуються.
Суть процесу іонізації полягає в тому, що під дією радіоактивних випромінювань електрично нейтральні в нормальних умовах атоми і молекули речовин розпадаються на пари позитивно і негативно заряджених частинок-іонів. Іонізація речовин супроводжується змінами їх основних фізико-хімічних властивостей, а для біологічної тканини - порушенням її життєдіяльності. Це може порушити роботу окремих елементів, приладів і систем промислового обладнання, а також викликати ураження людей.
Альфа-випромінювання — це потік α-частинок з початковою швидкістю 20000 км/с, довжина пробігу в повітрі становить 3-11см, а в рідких та твердих речовинах-соті частки міліметра. При α-розпаді з ядра вилітає порівняно важка α-частинка, яка являє собою ядро атому гелію. Енергія α-частинки, яка вилетіла, досить висока - 5-10 МеВ - майже в мільйон раз більша від енергії електрону в атомі. В зв'язку з цим α-частинки, проходячи через речовину, призводять в ній до значних змін внаслідок іонізації і збудження атомів.
α-частинка взаємодіє з речовиною найбільш ефективно тому, що має великий заряд і відносно малу швидкість. Внаслідок цього велика її іонізаційна можливість, а проникаюча радіація незначна. Аркуш паперу повністю затри мує α -частинки. Надійним захис том від α -час тинок при зов нішньому опро міненні є одяг людини.
Бета-випромінювання — це потік β-частинок. β-частинкою називається електрон або позитрон, який випромінює енергію і його швидкість близька до швидкості світла — 3х108м/с. Довжина пробігу в повітрі становить до 20м, в рідких та живих речовинах до 3см, а в металі - до 1см. Їх заряд менший, а швидкість більша, ніж у α-частинок. В зв'язку з цим β-частинки мають меншу іонізуючу і більшу проникаючу здат ність, ніж α-частин ки. β-частинки повністю поглинаються віконними та автомобільними заскленнями і металевими екранами товщиною в декілька міліметрів. Одяг людини поглинає біля 50% β-частинок. Оскільки α- і β-випромінювання мають невелику проникаючу здатність, то вони більш небезпечні при попаданні в організм людини або безпосередньо на шкіру (особливо в очі).
Гама-випромінювання представляє собою електромагнітне випромінювання, яке виділяється ядрами атомів при радіоактивних перетвореннях, γ-випромінювання супро воджує β-розпад, а деколи α-розпад. В повітрі розповсюджується на сотні метрів. За своєю приро дою γ-випромінювання подібне до рентгенів ського. Воно має знач но більшу енергію (менша довжина хвилі), яка випускаєтья окремими порціями (квантами) і розповсюджується із швидкістю світла (3х108м/с). γ-кванти не мають електричного заряду. У зв'язку з цим іонізуюча можливість γ-випромінювання в сотні раз менша ніж у β- і в десятки тисяч, ніж у α-частинок. Поряд з цим γ-випромінювання має найбільшу проникаючу здатність і є основним фактором вражаючої дії радіоактивних випромінювань. Для послаблення енергії випромінювання в два рази необхідно шар речовини: води-23см, сталі-3см, бетона-10см, дерева-30см.
Нейтронне випромінювання являє собою потік нейтронів. Швидкість розповсюдження нейтронів досягає 20 000 км/с. Нейтрони не мають електричного заряду, тому легко проникають в ядра атомів і захоплюються ними. Нейтронне випромінювання має сильну вражаючу дію при зовнішньому опромінюванні. Найкращими захисними матеріалами є легкі речовини, що містять водень: поліетилен, парафін, вода...
Характеристики радіоактивних речовин
Через те, що іонізацію безпосередньо в тканинах виміряти не можливо, вимірюють іонізацію в повітрі та роблять перерахунки на тканини.
Іонізуючу властивість проникаючої радіації в повітрі характеризують дозою випромінювання.
Доза випромінювання – це кількість енергії радіоактивних випромінювань поглинутих одиницею об’єму середовища, яке опромінюється. Розрізняють експозиційну поглинуту та еквівалентну дозу.
Експозиційну дозу випромінювання γ - променів вимірюють несистемною одиницею – рентген (Р). Один рентген – це така доза рентгенівського або γ - випромінювання, яка в 1 сухого повітря при температурі С і тиску 760 мм рт.ст. створює 2 млрд. пар іонів (або точніше ). На практиці застосовують менші часткові одиниці: мілірентген (; ) і мікрорентген (; ).
У системі Сі експозиційна доза вимірюється в кулонах на кілограм (; ). Звідси виходить, що одиниця опромінення в системі Сі (вона не має спеціальної назви) дорівнює 3876Р. Експозиційна доза в рентгенах досить надійно характеризує потенційну небезпеку дії іонізуючих випромінювань при загальному і рівномірному опроміненні організму людини чи тварини. Рентген як одиниця вимірювання за своїм визначенням є кількісною характеристикою γ чи рентгенівського випромінювання і нічого не говорить про кількість енергії, поглинутої об’єктом, який опромінюється. Через це для оцінки ступеня впливу випромінювання на організм введено поняття поглинута доза.
Поглинута доза випромінювання – це кількість енергії різних видів іонізуючого випромінювання, поглинута одиницею маси речовини, яка опромінюється.
Одиниця випромінювання поглинутої дози тканинами організму в системі Сі – джоуль на кілограм Дж/кг. Крім цього, одиницею вимірювання поглинутої дози є грей – Гр, . Застосовують несистемні одиниці – рад (це скорочення від англійського radiation absopbend dose – поглинута доза випромінювання), при якій кількість енергії, поглинутої 1г речовини, що опромінюється, відповідає 100 ерг. поглинутої речовини в тканинах.
Поглинута доза більш точно визначає вплив іонізуючих випромінювань на біологічні тканини організму, у яких різний атомний склад і щільність.
Уражаюча дія нейтронів пропорційна дозі, яка вимірюється також в радах, нейтрони і γ - випромінювання ядерного вибуху діють на об’єкт практично одночасно. Тому уражаюча дія проникаючої радіації визначається сумою доз γ - випромінювання і нейтронів (нуль біля символів доз показує, що вони визначаються перед захисною перепоною):
,
де - сумарна поглинута доза випромінювання, рад;
- поглинута доза γ - випромінювання, рад;
- поглинута доза нейтронів, рад.
Доза опромінювання залежить від типу ядерного заряду, потужності та виду вибуху, а також від відстані до центру вибуху. Рентген і рад визначають кількість енергії (дозу), яку одержує об’єкт, а не характеризують час, за який вона одержана. Для оцінки дії іонізуючого випромінювання за одиницю часу застосовується поняття потужність дози.
Потужність дози – це доза, одержана за одиницю часу. Потужність дози випромінювання в повітрі вимірюють рентгенами за хвилину (Р/хв), рентгенами за годину (Р/год) або частковими одиницями: мілірентген за хвилину або за годину (мкР/хв, мкР/год). Відповідно прийнятим одиницям потужність поглинутої дози вимірюють радами за секунду або за хвилину (рад/c, рад/хв).
Еквівалентна доза опромінення враховує, що різні види іонізуючого випромінювання при опромінюванні організму однаковими поглинутими дозами приводять до різного біологічного ефекту. Щоб урахувати нерівномірність ураження від різних видів випромінювань введено "коефіцієнт якості" - К, на який необхідно перемножити величину поглинутої дози від певного виду випромінювання, щоб одержати еквівалентну дозу:
,
де - еквівалентна доза опромінювання, бер;
- коефіцієнт якості випромінювання (К=1 для γ–променів та рентгенівського випромінювання, К=5-20 для нейтронів з різною енергією, К=1 для β–частинок , К=20 для α–частинок );
- поглинута доза, рад.
Для обліку біологічної ефективності випромінювань введена одиниця еквівалентної дози – біологічний еквівалент рентгена – бер.
Один бер – це доза будь-якого виду випромінювання, яка створює в організмі такий же біологічний ефект, як 1рентген рентгенівського або γ -випромінювання.
Всі міжнародні та національні норми встановлені в еквівалентній дозі опромінення. Несистемною одиницею цієї дози є бер, а в системі Сі – зіверт (Зв), .
Для вибухів великої потужності радіус ураження проникаючої радіації значно менший радіусів ураження ударною хвилею і світловим випромінюванням. Особливо важливого значення проникаюча радіація набуває при вибуху нейтронних боєприпасів, коли основна частина дози випромінювання утворюється швидкими нейтронами.
ОСОБЛИВОСТІ РАДІОАКТИВНОГО ЗАРАЖЕННЯ
при ядерному вибуСІ
1. Масштаби і ступінь РЗ місцевості залежать від потужності та виду вибуху, метеорологічних умов, рельєфу місцевості, типу ґрунту та рослинності. Найбільш сильне зараження виникає при наземних та неглибоких підземних вибухах, у результаті яких утворюється потужна хмара з радіоактивних продуктів. Так при наземному ядерному вибуху потужністю 1 Мт втягується в “вогняну кулю” біля 20 тис. т ґрунту, який теж під впливом наведеної радіації стає радіоактивним. При повітряних ядерних вибухах РЗ місцевості буде незначним.
2. Вісь радіоактивного сліду на місцевості при ядерному вибуху орієнтується не за вектором приземного вітру, а по вектору середнього вітру.
Середній вітер – це середній по напрямку та швидкості вітер у всьому шарі атмосфери від поверхні землі до максимальної висоти підйому хмари від ядерного вибуху. Для визначення середнього вітру гідрометеослужби декілька разів на добу проводять вітрове зондування атмосфери з допомогою куль – пілотів або радіозондів. Значення середнього вітру одержують геометричним додаванням векторів швидкості вітру в окремих шарах атмосфери, як показано на малюнку.
Таким чином, середній вітер характеризується швидкістю у кілометрах за годину і направленням (азимутом) – у градусах, що відраховують за годинною стрілкою від направлення на північ до лінії, що співпадає з напрямком звідки дує вітер. Використання вектору середнього вітру зумовлюється тим, що радіоактивна хмара, що утворюється при ядерному вибуху, може досягати значних висот.
Характеристики радіоактивної хмари
|
Потужність ядерного вибуху, кт |
Максимальна висота підіймання хмари, км |
Розміри радіоактивної хмари, км |
|
|
Висота |
Діаметр |
||
|
1 |
3,5 |
1,3 |
2,0 |
|
10 |
7,0 |
2,0 |
4,0 |
|
100 |
12 |
4,5 |
10,0 |
|
1000 |
19 |
8,5 |
22,0 |
|
10 000 |
25 |
15 |
43,0 |
При Цьому напрямок середнього вітру може суттєво відрізнятись від напрямку вітру в шарі атмосфери біля землі.
3. Рівні радіації (потужності доз) на радіоактивному сліді значно вище рівнів радіації, якими характеризується радіоактивний слід, що утворюється при аваріях на радіоактивно-небезпечних об’єктах. Спочатку з хмари випадають крупніші частинки, які мають високий ступінь активності. Із збільшенням відстані від місця вибуху випадають дрібніші частинки з меншим ступенем активності.
Значення рівня радіації на сліді відповідає рівням на 1годину після вибуху.
Мал.2. Виникнення небезпечних радіоактивних зон.
Зони: А, Б, В, Г – відповідно зони помірного, сильного, небезпечного і надзвичайно небезпечного зараження.
Джерелами радіоактивного випромінювання при ядерному вибуху є:
Продукти ділення, що випадають з хмари вибуху, є первісною сумішшю біля 80 ізотопів 35 хімічних елементів середньої частини періодичної системи Д.І.Менделєєва. Майже всі утворені ядра ізотопів перевантажені нейтронами, тому нестабільні і зазнають β - розпад з випусканням γ - квантів. Первинні ядра осколків ділення далі зазнають у середньому 3 – 4 розпади і в кінці перетворюються у стабільні ізотопи. Всього на різних етапах радіоактивного розпаду виникає біля 300 різноманітних радіонуклідів.
Склад продуктів ядерного ділення в реакторі АЕС відрізняється від складу продуктів, які утворюються при вибусі ядерного боєприпасу. При ядерному вибусі основна маса його радіоактивних продуктів оплавлюється або конденсується на частинках грунту і втягується в зону вибуху, утворюючи хмару радіоактивного пороху. За 8-10 годин вона осідає на поверхню грунту і утворює достатньо чіткий слід радіоактивної хмари, яку можна прогнозувати за розмірами і рівнями радіації.
В зв’язку з тим, що при ядерному вибуху у складі радіонуклідів, що утворюється, ведуче місце займають “не тривало живучі” радіонукліди, то спад рівня радіації на місцевості буде визначатись більш зігненою функцією.
Де: – рівень радіації на год t, р/год;
– рівень радіації на 1 годину після вибуху, р/год;
– поточний час після вибуху, год.
Таким чином при кожному семикратному збільшенні часу відбувається десятиразове зменшення рівня радіації.
ЕЛЕКТРОМАГНІТНИЙ ІМПУЛЬС
Електромагнітний імпульс (ЕМІ) ядерного вибуху являє собою електромагнітне поле, що виникає у результаті взаємодії γ - випромінювання, що утворюється при вибуху, з атомами навколишнього середовища. Енергія ЕМІ розподілена у широкому діапазоні частот (від десятків герц до декількох мегагерц).
Район, де γ - кванти взаємодіють з атмосферою, називають районом джерела ЕМІ. Щільна атмосфера біля земної поверхні обмежує область розповсюдження γ - квантів (середня довжина вільного пробігу складає сотні метрів). Тому при земному вибуху район джерела займає площу всього у декілька квадратних кілометрів та приблизно співпадає з районом, де впливають інші уражуючи фактори ядерного вибуху (УХ, СВ та ПР).
При висотному ядерному вибуху (20-40км від поверхні землі) γ - кванти можуть пройти сотні кілометрів до взаємодії з атомами атмосфери. Тому розміри району джерела ЕМІ можуть досягати сотень та тисяч квадратних кілометрів.
Основними параметрами ЕМІ, що визначають уражуючу дію, є характер змін напруги електричного та магнітного полів в часі (форма імпульсу) та його амплітуда.
По формі ЕМІ - одиночний імпульс з крутим переднім фронтом і тривалістю декілька десятків мілісекунд.
ЕМІ безпосередньої дії на людину не виявляє.
Під дією ЕМІ у лініях електропередачі, зв'язку, управління та сигналізації, у антенах радіостанцій і т.п. можуть наводитись електрична рухома сила великих амплітуд, що може призвести до виходу їх з ладу.
Особливого впливу ЕМІ зазнає радіоелектрона та обчислювальна техніка, виконана на напівпровідникових приладах та інтегральних схемах.
За відсутності відповідного захисту електро- та радіотехнічні системи і прилади виходять з ладу або дають збій.
Захистом від ЕМІ можуть служити спеціальні автоматичні вимикаючи прилади (розрядники), екрани, заземлення та ін.
ЯДЕРНІ МІНІ-БОМБИ
Поряд з потужною ядерною зброєю виготовляється ядерна міні-бомба, яку називають "атомний рюкзак". Нею можна руйнувати військові об'єкти, промислові підприємства, тунелі, населені пункти та інше. Така бомба має потужність 1 кілотонну, розміри циліндра: діаметр — 30см, висота — 65см. Переноситься в рюкзаці. При вибусі такої бомби утворюється вогненнії куля діаметром 105м. Люди, які знаходяться на відкритій місцевості, можуть отримати смертельну дозу опромінення на відстані до 1,5км. При швидкості вітру 16км/год на вісі радіоактивного сліду рівень радіації буде таким: на відстані від центру вибуху біля 7,5 км — 500 Р/год, 16,5 км — 50 Р/год. Надмірний тиск на відстані 100м — 700кПа, 160м — 280кПа, 320м — 70кПа, 640м — 20кПа, 850м — 14кПа. Дерев'яні будівлі руйнуються в радіусі 850м, цегляні — 600м, багатоповерхові - 250м.
ВТОРИННІ УРАЖУЮЧІ ФАКТОРИ ЯДЕРНОГО ВИБУХУ
У результаті впливу УХ та СВ ядерного вибуху на об’єкті господарювання можуть виникати вторинні уражуючи фактори. До них відносяться: вибухи, пожежі, затоплення, зараження атмосфери та місцевості, руйнування пошкоджених конструкцій будинків та споруд.
У деяких випадках руйнування та пошкодження від вторинних факторів по своїм масштабам можуть перевершити безпосередній вплив УХ та СВ ядерного вибуху. Це може бути, наприклад, при руйнуванні атомних електростанцій, підприємств нафтопереробної, газової та хімічної промисловості, великих складів пальних та вибухонебезпечних речовин, гребель гідроелектростанцій, які викликають катастрофічні затоплення на великих територіях по течії ріки та ін.
Проникаюча радіація не виявляє помітного впливу на більшість предметів. Проте під її впливом темніє скло оптичних приладів і засвітлюються фотоматеріали, які знаходяться в світлозахисній упаковці, виводяться з ладу електроні прилади або такі прилади часто дають нереальні показники. При дії на електрообладнання виникають тимчасові (зворотні) і залишкові (незворотні) зміни електричних параметрів. Погіршуються діелектричні властивості ізоляційних матеріалів, виникають струми витоку. Деякі полімери (гума) залежно від характеру радіації твердіють або, навпаки, стають дуже м’якими.
ОСОБЛИВОСТІ РАДІОАКТИВНОГО ЗАРАЖЕННЯ
при аварії на АЕС
При роботі реактора в процесі ділення ядер урану або плутонію під дією нейтронів в їх активній зоні накопичуються продукти ядерного ділення, які являють собою біля 450 радіонуклідів більше 30 хімічних елементів. Ці елементи займають середину таблиці Менделєєва — від германія з атомним номером 32 до европія з номером 63, а також ізотопи наведеної активності - цезій-134 і нептуній-239. Вони мають періоди напіврозпаду від 30 секунд (радій-106) до 30 років (цезій-137) і є бета-гама-випромінювачами. При опроміненні повільними нейтронами урану-238 утворюються трансуранові альфа-активні елементи — плутоній, америцій, кюрій. Кількість і радіонуклідовий склад продуктів ядерного ділення залежать від тривалості роботи реактора: чим вона довша, тим більше розділиться ядер урану і більше накопичиться продуктів ядерного ділення.
Вихід продуктів ядерного ділення в атмосферу внаслідок аварії на АЕС (перегрівання і розплавлення активної зони, порушення герметичності реактора) визначається ступенем їх летючості. На фоні тугоплавкості більшості радіонуклідів телур, йод і цезій мають високу летючість. В зв'язку з цим аварійні викиди збагачуються радіонуклідами. При аварії на Чорнобильській АЕС було викинуто в атмосферу в процентному відношенні: йоду-131 — 20%, цезію-137 — 13%, цезію-134 — 10%, інших радіоактивних речовин було викинуто від 2 до 5%, в тому числі і стронцію-90 — 4%.
Серед продуктів ядерного ділення є радіоактивні гази — криптон і ксенон. При нормальній роботі реактора вони постійно випускаються через фільтровентиляційну систему, а при аварії — вільно виходять в атмосферу.
Склад продуктів ядерного ділення в реакторі АЕС відрізняється від складу продуктів, які утворюються при вибусі ядерного боєприпасу. При ядерному вибусі ізотопи, радіонукліди розпилюються до молекулярного, атомного стану і на зараженій місцевості поводяться як хімічно активні речовини (окислюються, розчиняються, мігрують...), тобто переходять з почви в повітря, воду, рослини... Таким чином відбувається природнє самоочищення. Вибух на ЧАЕС був не ядерним, а механічним (тепловим) і радіонукліди не було розпилено до атомного стану, вони опинились зв’язаними в аерозольних частках, хімічно не активні, в більшості не розчинні. Тому рослини їх не засвоюють, вітер і вода переносять їх з місця на місце, а природні механізми самоочищення працюють дуже повільно.
Складність аварії на Чорнобильській АЕС полягала в тому, що після зруйнування енергоблоку реактор перейшов у режим саморегулюючого енерговиділення і перетворився в джерело безперервного пульсуючого виділення в атмосферу продуктів ядерного ділення. Крім того, хмара газоаерозольного викиду значно довше знаходиться в атмосфері і значно довше випадає на землю. Все це дуже ускладнило радіаційну обстановку: наземний слід мав плямистий характер з великими перепадами рівнів радіації. Мало місце перенесення радіоактивних речовин на великі відстані.
Згідно з метеоумовами в перші два-три дні після аварії радіоактивність розповсюдилась в північно-західному, північному і північно-східному напрямках в залежності від висоти викиду, напрямку і швидкості вітру. Висота викиду була від 200 до 1200 метрів. Вранці 28 квітня (аварія сталася 26 квітня 1986 року) в Швеції і Фінляндії було зареєстровано підвищення рівнів радіації. 30 квітня при значно меншому виході радіоактивних речовин в атмосферу, в приземних шарах атмосфери вони перенеслись на південь на висоті 700 метрів в сторону Кишинева, а на висоті 1500 метрів в напрямку Відня і Будапешту. На територіях північних областей України і південних Бєларусі сформувався наземний слід, де випала основна частина радіоактивних речовин.
РАДІАЦІЙНЕ УРАЖЕННЯ ЛЮДЕЙ
Особливості дії іонізуючого випромінювання на живий організм:
Наприклад, енергія в 5Дж на 1кг маси людини у вигляді теп лової енергії підвищує температуру тіла людини на 0,001°С, а у ви гляді іонізуючого випромінювання становитиме: 5Дж/кг = 5Гр = 500рад і викличе тяжку форму променевої хвороби людини.
Етап радіолізу води називається прямим впливом іонізу ючого випромінювання на організм людини:
Під дією випромінювання у воді утвориться позитивно заря джений іон молекули води (Н2О):
Випромінювання → Н2О → Н2О+ + е-.
Електрон, що звільнився, може з'єднатися з іншою молеку лою води, яка отримує в цьому випадку негативний заряд: Н2О + е- → Н2О- .
Етап біологічної дії іонізуючого випромінювання (утворення про дуктів радіолізу води) називається непрямим впливом іонізуючого випромінювання:
Іони молекули води, що утворилися, хімічно нестійкі і зазна ють таких перетворень:
Н2О+→Н++ОН0, Н2О →ОН+Н0, ОН0 +ОН0→Н2О2, Н0 + О 2 →НО20.
Речовини, які утворилися: перекис водню (Н2О2); радикал гідроперекису водню (НО20), радикал гідроксильної групи (ОН0), ра дикал водню (Н0), володіючи великою хімічною активністю, взаємодіють з біологічними речовинами і викликають їх зміни. Цей етап біологічної дії іонізуючого випромінювання за своїми наслідками є домінуючим і визна чає особливості й ефективність впливу цього виду енергії на ор ганізм людини.
Ніякий інший вид енергії в тій же кількості при впливі на лю дину не призводить до таких тяжких наслідків, як енергія іонізую чого випромінювання. Залежність ваги променевої хвороби від дози опромінення людини наведена в таблиці 2.
Таблиця 2.
|
Доза випромінювання |
Складність захворювання |
|
|
Зв |
Бер |
|
|
1,5-2,0 2,5-4,0 4,0-6,0 6,0-10,0 |
150-200 250–400 400-600 600-1000 |
легка форма середня тяжка дуже тяжка |
Нормами радіаційної безпеки встановлюються такі категорії осіб які зазнають опромінювання:
Категорія А (персонал) - особи, які постійно чи тимчасово працюють безпосередньо з джерелами іонізуючих випромінювань.
Категорія Б (персонал) - особи, які безпосередньо не зайняті роботою з джерелами іонізуючих випромінювань, але у зв'язку з розташуванням робочих місць в приміщеннях та на промислових майданчиках об'єктів з радіаційно-ядерними технологіями можуть отримувати додаткове опромінення.
Категорія В - все населення.
Додатково до ліміту річної ефективної дози встановлюються ліміти річної еквівалентної дози зовнішнього опромінення окремих органів і тканин:
- кришталика ока;
- шкіри;
- кистей та стіп.
PAGE 8