Радиоактивное заражение местности

Другим поражающим фактором наземных ядерных взрывов явля­ется радиоактивное заражение местности (РЗМ), которое определяется несколькими источниками.

Первым источником РЗМ, как и для ПР, являются продукты де­ления ядерного взрыва. На каждую килотонну мощности взрыва образу­ется около 57г продуктов деления, которые по истечении одной минуты

с момента взрыва обладают γ -активностью, эквивалентной активности 30 тыс.тонн радия. И хотя эта активность очень быстро уменьшается, все же интенсивность излучения будет высокой длительное время.

Вторым источником радиоактивных излучений является непрореагировавшая часть ядерного заряда (уран-235 или плутоний-239, которые распадаются с испусканием α -частиц).

Третьим источником является наведенная радиоактивность, т.е. образование радиоактивных веществ в результате взаимодействия ней­тронов с элементами, находящимися в грунте, воздухе и других компо­нентах окружающей среды. Наведенная радиоактивность будет иметь место только в зоне действия потока нейтронов. Она может быть обу­словлена взаимодействием нейтронов с ядрами атомов алюминия, мар­ганца, кремния, железа, натрия и т.д. Эти изотопы распадаются с ис­пусканием Р-частиц и у-квантов.

Таким образом, при ядерном взрыве испускаются α - и β -частицы и γ -кванты.

α -частицы не представляют опасности как составляющая внешне­го облучения, но опасны при попадании внутрь организма.

β -частицы представляют опасность при попадании внутрь орга­низма и при скоплении большого количества изотопов, которые их ис­пускают на коже или одежде, что может привести к радиоактивному поражению кожи, называемому бета-ожогом.

γ -излучение играет основную роль во внешнем облучении.

При наземном ядерном взрыве в светящуюся область вовлекается значительное количество грунта. Часть грунта испаряется (примерно от 4 до 20 тонн на каждую килотонну мощности взрыва), а большая часть оплавляется (несколько сотен тонн на килотонну мощности). В светя­щейся области продукты деления осаждаются на частицах грунта и дру­гих материалах, вовлеченных в зону взрыва. Образующееся облако под­нимается вверх, расширяется и охлаждается. Высота подъема облака и его размеры зависят от мощности взрыва и, в меньшей степени, от ме­теорологических условий. При охлаждении, а также вследствие умень­шения восходящих потоков в районе взрыва, радиоактивные частицы начинают выпадать из облака на землю. Размеры выпадающих частиц грунта различны - от 1 см до долей микрона, что позволяет им нахо­диться в атмосфере длительное время.

Так как облако движется по направлению ветра, то частицы вы­падают на значительной площади, образуя, так называемый, след радио­активного облака (Рис.13.).

Форма и размеры следа зависят от ряда причин, главными из ко­торых являются мощность взрыва и скорость среднего ветра. Сначала выпадают крупные частицы, затем более мелкие, а самые мелкие оста­ются в атмосфере длительное время (иногда несколько лет). Таким об­разом, имеет место «раннее выпадение», в течение суток и менее и «позднее выпадение» - в течение месяцев или нескольких лет на рас­стояниях в несколько тысяч километров от места взрыва.

Уровни радиации и зоны при РЗМ.

Распределение радиоактивных веществ на местности в результате выпадения осадков может быть различным и зависит от многих причин, в том числе, от направления и скорости ветра на различных высотах, распределения радиоактивности внутри облака, размеров частиц и т.д. (см. рис.14.).

На основе наблюдений и теоретических расчетов были предложе­ны модели распределения радиоактивных веществ на местности. На равнине, при неизменном направлении ветра, как по высоте, так и по пути распространения облака, след будет иметь форму близкую к эл­липсу.

Наиболее высокая степень радиоактивности будет наблюдаться на участках следа близких к центру взрыва и на оси следа (см. рис.15.).

С наветренной стороны след радиоактивного облака будет иметь форму близкую к окружности.

Степень радиоактивного заражения местности характеризуется уровнями радиации на определенное время после взрыва P(t) и возмож­ной дозой D∞ в оцениваемой точке местности за период до полного распада РАВ в этой точке (условная характеристика).

Уровнем радиации называется мощность дозы, измеренная на высоте 0, 7 - 1 м над зараженной поверхностью (обычно измеряемая в рентген/часах в соответствии с градуировкой используемых приборов):

По степени опасности зараженную местность в следе облака взрыва принято делить на следующие четыре зоны.

Зона А - умеренного заражения. Дозы до полного распада РВ на внешней границе этой зоны D∞ = 40Р, на внутренней границе D∞ = 400 Р. Ее площадь составляет 70-80% площади всего следа. Уровень радиа­ции на внешней границе зоны через 1 ч после взрыва составляет Р(1) = 8 Р/ч.

Зона Б - сильного заражения. Дозы на границах D∞ = 400 Р и D∞ = 1200 Р. На долю этой зоны приходится примерно 10% площади радиоактивного следа. Уровень радиации на внешней границе зоны через 1 ч после взрыва составляет Р(1) = 80 Р/ч.

Зона В - опасного заражения. Дозы излучения на ее внешней гра­нице за период полного распада РВ D∞ =1200 Р, а на внутренней границе D∞ =4000 Р. Эта зона занимает примерно 8-10% площади следа облака взрыва. Уровень радиации на внешней границе зоны через 1 ч после взрыва Р(1) = 240 Р/ч.

Зона Г - чрезвычайно опасного заражения. Дозы излучения на ее внешней границе за период полного распада РВ D∞ = 4000 Р, а в сере­дине зоны D∞ = 10000 Р. Уровень радиации на внешней границе зоны через 1 ч после взрыва составляет Р(1) = 800 Р/ч.

Распад радиоактивных веществ приводит к спаду уровней радиа­ции с течением времени, особенно быстрому в первые часы после взрыва. Для учета зависимости уровня радиации от времени в большин­стве случаев используется зависимость

Приближенно спад уровня радиации со временем можно оценивать исходя из соотношения, согласно которому уровни радиации снижаются ориентировочно в 10 раз через отрезки времени, кратные 7. Например, через 7 ч после взрыва мощность дозы уменьшается в 10 раз, а через 49 ч - в 100 раз.

На зараженной местности возможны поражения людей как вслед­ствие внешнего облучения (в основном от γ -излучения), так и при попа­дании значительного количества радиоактивных веществ на тело или одежду ((3-частицы) или внутрь организма (β - и особенно α -частицы). Кроме того, следует иметь ввиду, что при нахождении человека на за­раженной местности на него осаждается радиоактивная пыль; поэтому даже после выхода на незараженную местность облучение продолжается от тех радиоактивных изотопов, которые человек несет на себе.

Допустимые дозы облучения и уровни радиации на военное время

Для военных условий установлены следующие допустимые дозы об­лучения:

Воздействие радиоактивного заражения на технические средства обычно не рассматривается.

Вопросы для самоконтроля

1. Радиоактивность, физический смысл

2. Виды ионизирующих излучений, характеристика

3. Механизм биологического действия ионизирующих излучений

4. Допустимые дозы облучения человека

5. Ионизирующее излучение при ядерном взрыве

6. Характеристика аварии на Чернобыльской АС