Ядерное оружие и его поражающие факторы.

Ядерным оружием называется оружие, поражающее действие которого обусловлено внутриядерной энергией, выделяющейся в результате взрывных процессов деления или ядер химических элементов. Оно включает различные ядерные боеприпасы, средства доставки их к цели (носители) и средства управления.

Все ядерные боеприпасы могут быть разделены на две основные категории:

– «Атомные» – однофазные или одноступенчатые устройства, в которых основной выход энергии происходит от ядерной реакции деления тяжелых элементов (урана-235 или плутония) с образованием более лёгких элементов.

– «Водородные» – двухфазные или двухступенчатые устройства, в которых последовательно развиваются два физических процесса, локализованных в различных областях пространства: на первой стадии основным источником энергии является реакция деления ядер, а на второй реакции деления и термоядерного синтеза используются в различных пропорциях, в зависимости от типа и настройки боеприпаса. Первая стадия запускает вторую, в ходе которой выделяется наибольшая часть энергии взрыва. Термин термоядерное оружие используется в качестве синонима для «водородного».

Иногда в отдельную категорию выделяется нейтронное оружие – двухфазный боеприпас малой мощности (от 1 кт до 25 кт), в котором 50 — 75 % энергии получается за счет термоядерного синтеза. Поскольку основным переносчиком энергии при синтезе являются быстрые нейтроны, то при взрыве такого боеприпаса выход нейтронов может в несколько раз превышать выход однофазных ядерных устройств сравнимой мощности. За счет этого достигается существенно больший вес поражающих факторов нейтронное излучение и наведённая радиоактивность (до 30 % от общего энерговыхода), что может быть важным с точки зрения задачи уменьшения радиоактивных осадков и снижения разрушений на местности при высокой эффективности применения против танков и живой силы.

Мощность ядерного заряда измеряется в тротиловом эквиваленте – количестве тринитротолуола, которое нужно взорвать для получения той же энергии. Обычно его выражают в килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт). Тротиловый эквивалент условен: во-первых, распределение энергии ядерного взрыва по различным поражающим факторам существенно зависит от типа боеприпаса и, в любом случае, сильно отличается от химического взрыва; во-вторых, просто невозможно добиться полного сгорания соответствующего количества взрывчатого вещества.

Принято делить ядерные боеприпасы по мощности на пять групп:

– сверхмалые (менее 1 кт);

– малые (1 — 10 кт);

– средние (10 — 100 кт);

– крупные (100 кт — 1 Мт);

– сверхкрупные (свыше 1 Мт).

Ядерным взрывом называется взрыв, происходящий в результате освобождения энергии, в результате цепной ядерной реакции деления или реакции термоядерного синтеза за очень малый промежуток времени. Ядерные взрывы обычно классифицируют по двум признакам: мощности заряда, инициировавшего взрыв, и местоположению точки нахождения заряда в момент подрыва (центр ядерного взрыва). Проекция этой точки на поверхность земли называется эпицентром ядерного взрыва. В зависимости от окружающей зону взрыва среды различают воздушные (выше 10 км), подземные, наземные, подводные, надводные и высотные (выше 10 км) ядерные взрывы.

При высотных и воздушных взрывах светящийся огненный шар не касается поверхности земли или воды, при наземных и надводных взрывах он касается их поверхности (видна только часть светящегося шара), при подземных и подводных взрывах этого шара не видно.

Очаг ядерного поражения – территория, на которой под воздействием поражающих факторов ядерного оружия возникли массовые разрушения зданий и сооружений, пожары, радиоактивное заражение местности и потери среди населения.

Поражающие факторы ядерного оружия: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение местности и электромагнитный импульс, на которые приходится соответственно 50, 35, 4, 10 и 1% энергии ядерного взрыва.

Ударная волна – основной поражающий фактор ядерного взрыва. Она возникает в результате выделения огромной энергии в крайне короткое время ядерной реакции (порядка долей микросекунды).

Температура в зоне ядерной реакции достигает 20-30 млн. градусов. Боеприпас мгновенно превращается в раскаленные газы, которые в небольшом объеме создают давление порядка 1 млрд. атмосфер. Раскаленные газы в результате их высокого давления расширяются с большой скоростью, сжимают и приводят в движение окружающие слои воздуха. Перемещение воздуха распространяется со сверхзвуковой скоростью во все стороны от центра взрыва. Таким образом, ударная волна – это область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью.

Сила ударной волны – это величина избыточного давления во фронте ударной волны (ее передней границы) над атмосферным давлением воздуха, измеряемая в кг/см².

Скорость движения и расстояние, на которое распространяется ударная волна, зависят от мощности взрыва. Чем мощнее взрыв, тем больше скорость и радиус действия ударной волны. Кроме того, на радиус действия ударной волны оказывают влияние рельеф местности, метеорологические условия и ветер.

При быстром движении ударной волны происходит также перемещение частиц воздуха в сжатом слое в направлении распространения ударной волны. Воздух движется за фронтом волны со сверхзвуковой скоростью и представляет собой ураган огромной силы.

Поражающее действие ударной волны определяется главным образом избыточным давлением и скоростным напором воздуха.

Избыточное давление – это разница между нормальным атмосферным давлением перед фронтом волны и максимальным давлением во фронте ударной волны.

Скоростной напор воздуха – это динамическая нагрузка, создаваемая потоком воздуха. Величина скоростного напора воздуха зависит от скорости и плотности воздуха за фронтом волны и тесно связана со значением максимального избыточного давления ударной волны. Скоростной напор воздуха заметно сказывается при избыточных давлениях свыше 0, 5 кг/см².

Непосредственное поражение (первичное, прямое) человека ударной волной возникает в результате воздействия избыточного давления и скоростного напора. Мгновенное повышение давления в момент прихода ударной волны воспринимается как резкий удар. Ударная волна почти мгновенно охватывает человека и сжимает его со всех сторон, при этом тело человека сжимается, а затем расслабляется. По тканям и органам проходит как бы волна деформации (резкое сжатие и расслабление). В результате этого органы, содержащие воздух или жидкости, могут подвергнуться множественным разрывам (легкие, кровеносные сосуды, желудок, кишечник, желудочки мозга, легкие, мочевой и желчный пузыри и др.). Скоростной напор воздуха действует с одной стороны, обладает метательным действием и может отбросить человека, причинив ему травмы.

Косвенное (вторичное) воздействие ударной волны вызывает травмы летящими обломками разрушающихся зданий и сооружений и другими предметами, которые под действием скоростного напора воздуха перемещаются с большой скоростью.

Воздействуя на людей, ударная волна вызывает травмы различной тяжести, которые подразделяются на:

легкие, возникающие при избыточном давлении 0, 1-0, 3 кг/см². Однако иногда могут быть травмы и средней тяжести. У пораженных могут возникать неприятные субъективные ощущения (шум и звон в ушах), признаки легкой контузии (тошнота, рвота), иногда разрывы барабанных перепонок, сосудов носовой полости, вывихи. Могут быть и открытые повреждения от летящих предметов. Эвакуация: 50% в положении сидя, 50% пешим порядком. Большинство пострадавших не нуждаются в неотложной врачебной помощи. Лечение от 1 до 60 суток. Исход – трудоспособность восстанавливается полностью.

средние, появляющиеся при избыточном давлении 0, 3-0, 5 кг/см², у некоторых могут быть и тяжелые травмы. У пострадавших могут быть разрывы барабанных перепонок, кровохарканье, кровотечения из ушей, рта, проявления средней контузии (кратковременная потеря сознания, расстройство или потеря речи, тошнота, рвота, адинамия), возможны переломы длинных трубчатых костей. Эвакуация в положении лежа, лечение 2-3 месяца. Исход ­– летальность около 10%, инвалидность различной степени.

тяжелые, возникающие при избыточном давлении 0, 5-0, 8 кг/см², возможны и крайне тяжелые травмы. У пострадавших могут возникать разрывы внутренних органов, переломы костей конечностей, состояние шока, повреждение среднего уха, тяжелые контузии, проявляющиеся длительной потерей сознания, расстройством дыхания, падением артериального давления. Эвакуация в положении лежа. На I этапе медицинской эвакуации 50-60% пострадавших будут нуждаться в неотложной врачебной помощи в ближайшее время, из них около 50% станут нетранспортабельными. Лечение длительное. Летальный исход в 25% случаев и более; высокая инвалидность.

крайне тяжелые, наблюдающиеся при избыточном давлении свыше 0, 8-1 кг/см². В этой группе пострадавших повреждения будут чаще несовместимые с жизнью: разрывы брюшной и грудной стенок с размозжением внутренних органов, множественные переломы костей, отрывы конечностей, тяжелейший шок и контузии. Всем необходима неотложная врачебная помощь и все нетранспортабельны. Исход: почти 100% летальность, выжившие станут тяжелыми инвалидами.

Таким образом, ударная волна вызывает закрытые и открытые травмы, от высокой температуры воздуха возможны ожоги открытых частей тела и верхних дыхательных путей.

В зонах обильной запыленности может наступить закупорка дыхательных путей, а в горящих зданиях и сооружениях – отравления окисью углерода и ожоги.

Всю территорию ядерного очага делят на 4 кольцевых зоны: полных, сильных, средних и слабых разрушений.

Зона полных разрушений (при избыточном давлении свыше 0, 5 кгс/см²). Она характеризуется полным разрушением зданий и сооружений с полным обрушиванием всех зданий. При этом до 75% противорадиационных укрытий будут иметь сильные и средние разрушения, подземные коммунально-энергетические сети (до 95%) сохранится. На улицах сплошные завалы, движение транспорта невозможно. Зона сплошных пожаров. Общие потери среди населения – 90%, из них безвозвратных 80% и санитарных 10%.

Условия работы формирований ГОЗ крайне неблагоприятные. Объем спасательных работ минимален (проделывание подходов в убежища, извлечение людей из заваленных убежищ, подача в них воздуха).

Зона сильных разрушений (при избыточном давлении 0, 5-0, 3 кгс/см²). Она характеризуется сильным разрушением стен и перекрытий верхних этажей зданий и сооружений, образованием трещин в стенах и деформацией перекрытий нижних этажей, образованием местных завалов и массовых пожаров. Убежища сохраняются, но будут иметь средние и слабые разрушения, входы в них и воздухозаборные устройства могут быть завалены.

Большинство противорадиационные укрытия (ПРУ) подвального типа сохраняется. На улицах частичные и сплошные завалы. Движение транспорта затруднено. Это зона очаговых, а местами и сплошных завалов и задымления. Большая опасность отравления окисью углерода.

Общие потери могут достигать 50%, из них безвозвратные 35%, санитарные 15%. Условия работы формирований ГОЗ ограничены.

Зона средних разрушений (при избыточном давлении 0, 3-0, 2 кг/см2). Она будет характеризоваться средним разрушением промышленной и жилой застройки, образованием очагов завалов и массовых пожаров, средними и слабыми разрушениями противорадиационных укрытий. Проезд возможен только по магистральным улицам. Среди людей, находящихся в убежищах и в укрытиях, потерь, как правило, не будет. Травмы у людей возникают, главным образом, от летящих предметов и обломков конструкций зданий и сооружений. Здания медицинских сооружений будут непригодны для работы из-за сильных повреждений.

Общие потери среди населения могут составить 40%, из них безвозвратные 15%, санитарные 25%. Условия для развертывания и работы формирований ГОЗ ограничены.

Зона слабых разрушений (при избыточном давлении 0, 2-0, 1 кгс/см2). Она характеризуется незначительным разрушением второстепенных элементов зданий (перегородки, дверные и оконные переплеты, крыши и т.п.) и образованием многочисленнызх очагов отдельных пожаров, завалов не образуется, защитные сооружения всех типов сохраняются. Здания лечебных учреждений можно быстро привести в готовность к работе. Поражения людей чаще легкие, но могут быть и средней тяжести. Площадь этой зоны составит 2/3 площади очага.

Общие потери среди населения составят около 15% и почти все будут санитарными.