Ядерное оружие.Поражающие факторы

Формирование импульса теплового  излучения и образование ударной  волны происходит на самых ранних стадиях существования облака взрыва. Поскольку внутри облака содержится основная доля радиоактивных веществ, образующихся в ходе взрыва, дальнейшая его эволюция определяет формирование следа радиоактивных осадков. После  того как облако взрыва остывает настолько, что уже не излучает в видимой  области спектра, процесс увеличения его размеров продолжается за счет теплового расширения и оно начинает подниматься вверх. В процессе подъема  облако увлекает за собой значительную массу воздуха и грунта. В течение  нескольких минут облако достигает  высоты в несколько километров и  может достичь стратосферы. Скорость выпадения радиоактивных осадков  зависит от размера твердых частиц, на которых они конденсируются. Если в процессе своего формирования облако взрыва достигло поверхности, количество грунта, увлеченного при подъеме облака будет достаточно велико и радиоактивные вещества оседают в основном на поверхности частиц грунта, размер которых может достигать нескольких миллиметров. Такие частицы выпадают на поверхность в относительной близости от эпицентра взрыва, причем за время выпадения их радиоактивность практически не уменьшается.

В случае если облако взрыва не касается поверхности, содержащиеся в нем радиоактивные вещества конденсируются в гораздо меньшие частицы с характерными размерами 0.01-20 микрон. Поскольку такие частицы могут достаточно долго существовать в верхних слоях атмосферы, они рассеиваются над очень большой площадью и за время, прошедшее до их выпадения на поверхность, успевают потерять значительную долю своей радиоактивности. В этом случае радиоактивный след практически не наблюдается. Минимальная высота, взрыв на которой не приводит к образованию радиоактивного следа, зависит от мощности взрыва и составляет примерно 200 метров для взрыва мощностью 20 кт и около 1 км для взрыва мощностью 1 Мт.

Ударная волна, формирующаяся  на ранних стадиях существования  облака взрыва, представляет собой  один из основных поражающих факторов атмосферного ядерного взрыва. Основными  характеристиками ударной волны  являются пиковое избыточное давление и динамическое давление во фронте волны. Способность объектов выдерживать  воздействие ударной волны зависит  от множества факторов, таких как  наличие несущих элементов, материал постройки, ориентация по отношению  ко фронту. Избыточное давление в 1 атм (15 фунтов/кв. дюйм), возникающее на расстоянии 2.5 км от наземного взрыва мощностью 1 Мт, способно разрушить многоэтажное здание из железобетона. Для противостояния воздействию ударной волны военные объекты, особенно шахты баллистических ракет проектируют таким образом, чтобы они могли выдержать избыточные давления в сотни атмосфер. Радиус области, в которой при взрыве в 1 Мт создается подобное давление составляет около 200 метров. Соответственно, для поражения укрепленных целей особую роль играет точность атакующих баллистических ракет.

На начальных стадиях  существования ударной волны  ее фронт представляет собой сферу  с центром в точке взрыва. После  того как фронт достигает поверхности, образуется отраженная волна. Так как  отраженная волна распространяется в среде, через которую прошла прямая волна, скорость ее распространения  оказывается несколько выше. В  результате, на некотором расстоянии от эпицентра две волны сливаются  возле поверхности, образуя фронт, характеризуемый примерно в два  раза большими значениями избыточного  давления. Поскольку для взрыва данной мощности расстояние, на котором образуется подобный фронт, зависит от высоты взрыва, высоту взрыва можно подобрать для  получения максимальных значений избыточного  давления на определенной площади. Если целью взрыва является уничтожение  укрепленных военных объектов, оптимальная  высота взрыва оказывается очень  малой, что неизбежно приводит к  образованию значительного количества радиоактивных осадков.

Еще одним поражающим фактором ядерного оружия является проникающая  радиация, представляющая собой поток  высокоэнергетичных нейтронов и гамма-квантов, образующихся как непосредственно в ходе взрыва так и в результате распада продуктов деления. Наряду с нейтронами и гамма-квантами, в ходе ядерных реакций образуются также альфа- и бета-частицы, влияние которых можно не учитывать из-за того что они очень эффективно задерживаются на расстояниях порядка нескольких метров. Нейтроны и гамма-кванты продолжают выделяться в течение достаточно длительного времени после взрыва, оказывая воздействие на радиационную обстановку. К собственно проникающей радиации обычно относят нейтроны и гамма-кванты появляющиеся в течение первой минуты после взрыва. Подобное определение связано с тем, что за время порядка одной минуты облако взрыва успевает подняться на высоту, достаточную для того, чтобы радиационный поток на поверхности стал практически незаметен.

Интенсивность потока проникающей  радиации и расстояние на котором ее действие может нанести существенный ущерб, зависят от мощности взрывного устройства и его конструкции. Доза радиации, полученная на расстоянии около 3 км от эпицентра термоядерного взрыва мощностью 1 Мт достаточна для того чтобы вызвать серьезные биологические изменения в организме человека. Ядерное взрывное устройство может быть специально сконструировано таким образом чтобы увеличить ущерб, наносимый проникающей радиацией по сравнению с ущербом, наносимым другими поражающими факторами (так называемое нейтронное оружие).

Процессы, происходящие в  ходе взрыва на значительной высоте, где  плотность воздуха невелика, несколько  отличаются от происходящих при проведении взрыва на небольших высотах. Прежде всего, из-за малой плотности воздуха поглощение первичного теплового излучения происходит на гораздо больших расстояниях и размер облака взрыва может достигать десятков километров. Существенное влияние на процесс формирования облака взрыва начинают оказывать процессы взаимодействия ионизированных частиц облака с магнитным полем Земли. Ионизированные частицы, образовавшиеся в ходе взрыва, оказывают также заметное влияние на состояние ионосферы, затрудняя, а иногда и делая невозможным распространение радиоволн (этот эффект может быть использован для ослепления радиолокационных станций).

Одним из результатов проведения высотного взрыва оказывается возникновение  мощного электромагнитного импульса, распространяющегося над очень  большой территорией. Электромагнитный импульс возникает и в результате взрыва на малых высотах, однако напряженность  электромагнитного поля в этом случае быстро спадает по мере удаления от эпицентра. В случае же высотного  взрыва, область действия электромагнитного  импульса охватывает практически всю  видимую из точки взрыва поверхность  Земли.

В случае если взрыв произведен под землей, на начальной стадии взрыва поглощение окружающей средой первичного теплового излучения  приводит к образованию полости, давление в которой в течение  менее чем микросекунды возрастает до нескольких миллионов атмосфер. Далее, в течение долей секунды  в окружающей породе формируется  ударная волна, фронт которой  обгоняет распространение полости  взрыва. Ударная волна вызывает разрушение породы в непосредственной близости от эпицентра и, ослабляясь по мере своего продвижения, дает начало серии  сейсмических импульсов, сопровождающих подземный взрыв. Полость взрыва продолжает расширяться с несколько  меньшей чем в начале скоростью, достигая в итоге значительных размеров. Так, радиус полости, образованной взрывом мощностью 150 кт может достичь 50 метров. На этом этапе стены полости представляют собой расплавленную породу. На третьем этапе газ внутри полости остывает, а расплавленная порода застывает на дне.

В течение следующей стадии, которая может длиться от нескольких секунд до нескольких часов, давление газов в полости падает так, что  они больше неспособны выдерживать  нагрузку верхних слоев породы, которые  обрушиваются вниз. В результате образуется вертикальная сигарообразная структура, заполненная обломками породы. Размеры  этой структуры зависят от характера  породы, в которой произведен взрыв. В верхнем конце этой структуры  остается полость, заполненная радиоактивными газами. В случае если взрыв произошел  на недостаточно большой глубине, часть  газов может выйти на поверхность.

Список использованной литературы

1. Атаманюк В.Г., Акимов Н.И.,  Ширшев Л.Г. «Гражданская оборона: Учебник для вузов» под ред. Д.И. Михайдова.
2. Левин В.Е. «Ядерная физика и ядерные реакторы»
3. Павел Подвиг, "Ядерная энциклопедия"