Захист від дії ударної хвилі
Для захисту від дії ударної хвилі необхідно використовувати міцні природні екрани (захисні властивості місцевості, до яких можна віднести рослинний покрив, рельєф та складки місцевості), штучні перешкоди (насипи дороги, дамби тощо), об’єкти озброєння та військової техніки, заглиблені і герметичні (захисні) фортифікаційні споруди, які є стійкими до ударних навантажень, та фортифікаційні споруди відкритого типу (траншеї, щілини тощо).
2. Дослідження вражаючої дії світлового випромінювання
Світлове випромінювання ядерного вибуху являє собою електромагнітне випромінювання оптичного діапазону, яке включає у себе ультрафіолетову, видиму та інфрачервону області спектра.
У зоні ядерної реакції внаслідок вивільнення великої кількості енергії у невеликому об’ємі за короткий проміжок часу (мільйонні частки секунди) температура досягає десятків мільйонів градусів. Цей процес супроводжується інтенсивним потоком рентгенівського випромінювання, внаслідок чого повітря у місці ядерного вибуху перетворюється в область, що світиться, і складається з розпеченого повітря та газів. Саме ця область, що світиться, і є джерелом світлового випромінювання.
Основним параметром, який характеризує світлове випромінювання, є світловий імпульс, тобто кількість енергії, що припадає за весь час опромінення на одиницю площі нерухомої та неекранованої поверхні, яка розташована перпендикулярно до напрямку прямого випромінювання, без урахування випромінювання, що віддзеркалюється. Одиниця вимірювання – кал/см2.
Величина світлового імпульсу залежить від потужності та виду вибуху, відстані від центру вибуху та ступеня послаблення дії випромінювання атмосферою, а під час наземних та низьких повітряних вибухів – також від напрямку розповсюдження світлового випромінювання.
Основним видом уражаючої дії світлового випромінювання є теплове ураження, яке виникає внаслідок підвищення температури об’єкта, який підпав під його вплив до визначеного рівня. Тепловий вплив здатний викликати займання легкозаймистих матеріалів, зміну їх фізичних та хімічних властивостей.
Світлове випромінювання у разі впливу на людину може викликати опіки шкірного покриву як відкритих ділянок тіла, так і тих, що знаходяться під обмундируванням, а у разі впливу на органи зору – їх ураження, яке проявляється у короткочасній або повній його втраті.
Залежно від глибини ураження шкірного покриву розрізняють чотири ступені опіків.
Опіки першого ступеня являють собою поверхневе ураження шкірного покриву, яке проявляється у зовнішньому почервонінні. Одужання настає достатньо швидко.
Опіки другого ступеня характеризуються появою пухирців та потребують спеціального лікування.
Опіки третього ступеня викликають утворення виразок, відмирання глибоких шарів шкірного покриву людини та потребують тривалого лікування.
Опіки четвертого ступеня викликають обвуглювання шкірного покриву та підшкірної клітковини, а іноді й більш глибоких тканин.
Ступінь важкості термічного ураження залежить від ступеня опіків і площі ураженої ділянки тіла.
Розрізняють чотири ступені важкості термічних уражень:
– перший ступінь – легке ураження (боєздатність не втрачається);
– другий ступінь – ураження середньої важкості (серед особового складу можуть спостерігатися до 5 % смертельних випадків);
– третій ступінь – важкі ураження (20 – 30 % смертельних випадків);
– четвертий ступінь – вкрай важкі ураження (весь особовий склад гине впродовж 10 діб).
Захист від світлового випромінювання
Захист від світлового випромінювання більш простий, ніж від інших уражаючих факторів ядерного вибуху, оскільки будь-яка непрозора перешкода, будь-який об’єкт, що створює тінь, можуть бути використані як захист від світлового випромінювання.
Як додаткові заходи захисту від уражаючої дії світлового випромінювання рекомендується:
– використовувати екранувальні властивості місцевості (яри, пагорби, рослинний покрив тощо);
– встановлювати димові завіси для поглинання енергії світлового випромінювання;
– підвищувати віддзеркалювальні властивості матеріалів (побілка крейдою, покриття фарбою світлих тонів тощо);
– підвищувати стійкість до впливу світлового випромінювання (обмазка глиною, накриття шаром ґрунту, снігу, просочування тканин вогнетривкими сумішами);
– проводити протипожежні заходи (видалення сухої трави та інших легкозаймистих матеріалів, вирубка просік та облаштування загороджувальних смуг);
– використовувати, навіть у темну пору доби, засоби захисту очей (окуляри фотохромні ОФ, окуляри протиопікові фотохромні ОПФ, світлові затвори тощо).
3. Дослідження вражаючої дії проникаючої радіації
Проникаюча радіація як уражаючий фактор ядерного вибуху являє собою потік гамма-квантів та нейтронів, які випускаються із зони ядерної реакції, області, що світиться, та хмари вибуху в усі боки. Це призводять до іонізації середовища.
Проникаючими ці випромінювання названі тому, що, на відміну від світлового випромінювання, вони проникають і через непрозорі матеріали, включаючи ґрунт, бетон, сталь тощо.
У звичайних ядерних боєприпасах на долю проникаючої радіації приходиться – 5 % енергії ЯВ, а у нейтронних – 25 %. Час дії на наземні об’єкти становить 10¼25 с на відстані 1,5¼6 км від центру вибуху. Зі збільшенням висоти вибуху радіус дії ПР на радіоелектронну апаратуру збільшується.
Джерела гамма-випромінювання:
- реакція поділу. Миттєві гамма-кванти з енергією Еg = 1,6 МеВ. Час дії 10‑7¼10-8 с;
- уламки поділу. У процесі розпаду уламків поділу виникає уламкове гамма-випромінювання, яке є одним з основних компонентів гамма-випромінювання ядерного вибуху. Його вклад у сумарну дозу гамма-випромінювання на поверхню землі є визначальним. Еg = 1,5 – 2 МеВ. Час дії 10 – 25 с;
- реакція радіаційного захоплення (вторинне гамма-випромінювання):
. (1.1)
Еg = 6 – 6,5 МеВ. Час дії 0,3 – 0,5 с.
Джерела нейтронного випромінювання:
– реакція поділу та синтезу (миттєві нейтрони).
Епод = 1,5 – 2 МеВ; Есинт = 14 МеВ. Час дії 10-7¼10-8 с. Вони складають 99 % загальної кількості нейтронів, що виникають у результаті поділу ядер урану або плутонію. У цей час оболонка боєприпасу ще не перейшла у плазму, при цьому близько 70 % нейтронів втрачають свою енергію і переходять у теплові, а потім поглинаються повітрям у радіусі 500 м;
– уламки поділу (запізнюючі нейтрони). Еср =0,25 – 0,61 МеВ. Час дії 30 с. Близько 1 % від загальної кількості нейтронів. Джерелом буде хмара вибуху, яка становить небезпеку для об’єктів, що пролітають через цю хмару і поблизу неї.
Види взаємодії гамма-випромінювання з речовиною:
Фотоелектричне поглинання (фотоефект) – гамма-квант взаємодіє з одним із електронів внутрішньої орбіти атома, при цьому передає йому всю свою енергію, у результаті чого електрон вибивається із оболонки. Цей процес можливий, якщо енергія гамма-кванта більше енергії зв’язку електрона з ядром.
Комптонівське розсіювання – гамма-квант взаємодіє з одним з електронів зовнішньої орбіти, передає йому частину своєї енергії, внаслідок чого той покидає атом і відбувається процес іонізації. Сам гамма-квант з меншою енергією вилітає у простір:
. (1.2)
Ефект утворення електронно-позитронних пар . У важких речовинах у разі великих енергій гамма-квант взаємодіє з полем ядра атома. У результаті виділяються дві частинки: електрон і позитрон. Оскільки вага спокою електрона еквівалентна енергії у 0,51 МеВ, вказаний процес можливий, якщо енергія гамма-кванта Еg > 1,02 МеВ.
Види взаємодії нейтронів з речовиною:
Пружне розсіювання – нейтрон передає частину своєї кінетичної енергії ядру речовини за законами співударяння абсолютно пружних шарів та змінює напрямок свого попереднього руху. Більш ефективним таке розсіювання є на ядрах легких елементів. Багатократні пружні розсіяння призводять до уповільнення руху нейтронів до теплових швидкостей.
Непружне розсіювання – нейтрон захоплюється ядром, збуджує його. Зі збудженого ядра випускаються гамма-квант і нейтрон з меншою енергією. У результаті енергія нейтронів зменшується і більш ймовірним стає процес пружного розсіяння.
Поглинання нейтронів (захоплення). Захоплення нейтронів – процес, під час якого нейтрони, уповільнені до теплових швидкостей, захоплюються ядрами речовини. При цьому атомна маса збільшується на одиницю, тобто утворюється ізотоп. Такі реакції називаються реакціями радіаційного захоплення. При цьому з ізотопу викидається гамма-квант.
Час дії проникаючої радіації не перевищує декілька секунд і визначається часом підйому центру області вибуху на таку висоту, при якій гамма-випромінювання поглинається шаром повітря та практично не досягає поверхні землі.
Уражаюча дія проникаючої радіації характеризується дозою випромінювання, тобто кількістю енергії іонізуючого випромінювання, поглиненою одиницею маси середовища, яке опромінюється.
Вплив проникаючої радіації на будь-який живий організм полягає у тому, що, проходячи через біологічну тканину, гамма-кванти та нейтрони іонізують атоми та молекули, які входять до складу живих клітин. Внаслідок іонізації атомів та молекул порушується нормальний обмін речовин та змінюється характер життєдіяльності клітин, окремих органів, що в кінцевому рахунку призводить до виникнення специфічного захворювання – променевої хвороби.
Уражаючий вплив проникаючої радіації на особовий склад та на стан його боєздатності, як вже зазначалося, залежить від дози випромінювання та часу, який минув після вибуху. У залежності від дози випромінювання розрізняють чотири ступені променевої хвороби.
Променева хвороба першого ступеня (легка) виникає у випадку загальної дози випромінювання 150 – 250 рад. Прихований (латентний) період триває два – чотири тижні, після чого з’являється загальна слабкість, нудота, запаморочення, періодичне підвищення температури. У крові зменшується вміст білих кров’яних тілець. Променева хвороба першого ступеня виліковується.
Променева хвороба другого ступеня (середня) виникає у випадку загальної дози випромінювання 250 – 400 рад. Прихований період триває біля тижня. Симптоми захворювання виражені більш яскраво. За умови активного лікування одужання настає через 1,5 – 2 місяця. Смерть може настати у 5 – 15 % ураженого особового складу.
Променева хвороба третього ступеня (тяжка) виникає у випадку загальної дози випромінювання 400 – 600 рад. Прихований період складає декілька годин. Хвороба перебігає інтенсивно та тяжко. За сприятливих умов одужання може наступити через 6 – 8 місяців. Смерть може настати у 20 – 30 % ураженого особового складу.
Променева хвороба четвертого ступеня (вкрай тяжка) виникає у випадку загальної дози випромінювання понад 600 рад та є найбільш небезпечною. Перші ознаки ураження проявляються у першу годину після опромінення. Прихований період відсутній. У разі доз, що перевищують 5000 рад, особовий склад повністю втрачає боєздатність через декілька хвилин.
Одноразові дози до 50 Р не викликають будь-яких хворобливих явищ в організмі, при отриманні ж доз від 50 до 100 Р можуть виникати перші ознаки променевої хвороби без втрати працездатності.
Дії випромінювань на поверхневі покриви організму викликають променеві опіки, що супроводжуються запаленням, появою пухлин, пухирів, виразок, випадінням волосся, помутнінням кришталика ока.
Важкість ураження у значному ступені залежить від стану організму, його індивідуальних особливостей до сприйняття та реагування на випромінювання. Стомлення, голодування, хвороба, травми, опіки підвищують чутливість організму до впливу проникаючої радіації. Спочатку людина втрачає фізичну працездатність, а з часом і розумову.
В озброєнні та військовій техніці під впливом нейтронів може утворюватись наведена активність, яка у свою чергу впливає на боєздатність обслуги (екіпажу) та особового складу ремонтно-евакуаційних підрозділів.
У приладах радіаційної розвідки під впливом наведеної активності у блоках детектування можуть вийти з ладу елементи найбільш чутливих піддіапазонів вимірювання. При більших дозах випромінювання та впливу потоку швидких нейтронів втрачається працездатність елементів, якими комплектуються системи радіоелектроніки та електроавтоматики. При дозах, які перевищують 2000 рад, скло оптичних приладів темніє і набуває фіолетово-бурого кольору, що у свою чергу знижує або повністю виключає можливість їх використання для спостереження. Дози у 2 – 3 ради призводять до неможливості використання фотоматеріалів, які знаходяться у світлонепроникливій упаковці.