Рис. 6.3. Форма ЭМИ наземного ядерного взрыва
Район, где гамма-излучение взаимодействует с атмосферой, называется районом источника ЭМИ. Плотная атмосфера на малых высотах ограничивает эффективное распространение гамма-квантов до сотен метров, то есть при наземном ядерном взрыве площадь этого района занимает несколько квадратных километров. При высотном ядерном взрыве гамма-кванты проходят сотни километров до полной потери энергии из-за большой разреженности воздуха, то есть район источника ЭМИ значительно больше: диаметр до 1600 км, а глубина до 20 км. Его нижняя граница находится на высоте около 18 км. Большие размеры района источника ЭМИ при высотном ядерном взрыве приводят к поражению электромагнитным импульсом в местах, где не действуют другие поражающие факторы этого ядерного взрыва. И такие районы могут отстоять от места взрыва на тысячи километров. Показательным примером подобного случая является проведение ядерных испытаний в атмосфере в августе 1958 г. В момент произведенного США термоядерного взрыва за пределами атмосферы над островом Джонстон в 1000 км от эпицентра взрыва, на Гавайях, погасло уличное освещение. Это произошло в результате воздействия ЭМИ на линии электропередач, которые сыграли роль протяженных антенн. Аналогичные явления наблюдались и при ранее проведенных воздушных взрывах, но с такими масштабами воздействия ЭМИ люди встретились впервые, так как впервые был произведен взрыв за пределами атмосферы.
Величина ЭМИ в зависимости от степени асимметрии взрыва может быть разной: от десятков до сотен киловольт на метр антенны, в то время как чувствительность обычных входных устройств составляет несколько десятков или сотен микровольт. Так, при наземном ядерном взрыве мощностью в 1 Мт напряженность поля на расстоянии 3 км составляет 50 кВ/м, а на расстоянии 16 км - до 1 кВ/м. При высотном взрыве той же мощности напряженность поля составляет 1000 кВ/м. Так как время нарастания ЭМИ составляет миллиардные доли секунды, то обычные электронные системы могут не обеспечить защиту работающего в момент действия ЭМИ электронного оборудования, которое получит огромную перегрузку и может выйти из строя. Поскольку энергия ЭМИ распределена в широком диапазоне частот, то в лучшем положении находится радиоаппаратура, работающая в узком частотном диапазоне. Защитными мероприятиями против ЭМИ являются: соединение аппаратуры подземными кабельными линиями, экранирование проводов вводов и выводов, заземление и экранирование всей аппаратуры. Но полное экранирование постоянно действующей аппаратуры связи выполнить невозможно.
Воздействие ЭМИ может привести к выходу из строя электро- и радиотехнических элементов, связанных с антеннами и длинными линиями связи, из-за появления значительных токов (разности потенциалов), которые наводятся и распространяются на десятки и сотни километров от места взрыва, то есть за пределами действия других поражающих факторов. Если через эти зоны будут проходить линии указанной длины, то наведенные в них токи будут распространяться за пределы указанных зон и выводить из строя аппаратуру, особенно ту, что работает при малых напряжениях (на полупроводниках и интегральных схемах), вызывать короткие замыкания, ионизацию диэлектриков, портить магнитные записи, лишать памяти ЭВМ (табл. 6.4). По этой же причине могут быть выведены из строя системы оповещения, управления и связи, установленные в убежищах. Поражение людей из-за воздействия ЭМИ может возникнуть при контакте с токоведущими объектами.
Космические объекты могут быть выведены из строя из-за наводок, возникающих в токопроводящих областях корпуса от жесткого из лучения (когда из-за появления потока свободных электронов возникает импульс тока). Напряженность на корпусе космического объекта может достичь 1 млн В/м. Ядерный взрыв мощностью 1 Мт может вывести из строя незащищенный спутник, находящийся в радиусе 25 тыс. км от места взрыва.
Таблица 6.4
Радиусы зон, км, в которых наводятся напряжения при наземных и низких воздушных ядерных взрывах
| Мощность ЯБП, кт | Антенны выше 10 м или воздушные линии | Неэкранированный относительно земли провод длиной более 1 км |
| 1 | 2/1 | 1,1/0,4 |
| 10 | 2,5/1,3 | 1,6/0,6 |
| 100 | 3,0/1,5 | 2,0/0,7 |
| 1000 | 3,3/1,7 | 2,4/0,9 |
Примечание. Числителем показаны радиусы зон, в которых наводятся потенциалы до 10 кВ, а знаменателем - до 50 кВ.
Наиболее надежным способом защиты аппаратуры от воздействия ЭМИ может оказаться экранирование блоков и узлов аппаратуры, но в каждом конкретном случае надо найти наиболее эффективные и экономически допустимые методы защиты (оптимальное пространственное размещение, заземление отдельных частей системы, применение специальных устройств, препятствующих перенапряжению). Так как импульс тока от ЭМИ действует в 50 раз быстрее, чем разряд молнии, то обычные разрядники здесь малоэффективны.
