Характеристика очагов поражения. 3

Характеристика очагов поражения

Очаг ядерного поражения 

Ядерный взрыв боеприпаса или таковой, возникающий при  аварии на атомной электростанции, сопровождается выделением огромного  количества энергии. Он по своему разрушающему действию в сотни и тысячи раз  может превосходить взрыв самого крупного обычного боеприпаса и происходит в миллионные доли секунды. При этом в центре взрыва температура мгновенно  повышается до нескольких миллионов  градусов, а давление возрастает до нескольких миллионов атмосфер, и  в результате этого вещество заряда переходит в газообразное состояние. Сфера раскаленных газов, стремящаяся  расшириться, сжимает прилегающие  слои воздуха. На границе сжатого  воздуха создается перепад давления и образуется воздушная ударная  волна. 

Одновременно с  ударной волной из зоны взрыва распространяется мощный поток нейтронов и гамма-излучения, образующихся в ходе ядерной реакции. Светящаяся область взрыва в виде огненного шара через 1-2 секунды  достигает своих максимальных размеров, а мощные восходящие потоки воздуха, вызываемые разностью температур, поднимают  с земли пыль и частицы грунта, образуя при этом характерный  пылевой столб. Поднявшаяся пыль, смешавшись с радиоактивными осколками  ядерного деления, постепенно выпадая  из радиоактивного облака, заражает местность. 

Мгновенно действующее  гамма-излучение ионизирует атомы  воздуха и разделяет их на электроны  и положительно заряженные ионы. Причем электроны с большой скоростью  разлетаются в радиальном направлении  от центра взрыва, а положительно заряженные ионы практически остаются на месте. То есть происходит разделение положительных  и отрицательных зарядов, а это  приводит к возникновению электрических  и магнитных полей. Эти короткоживущие поля принято называть электромагнитным импульсом (ЭМИ) ядерного взрыва. 

Таким образом, при  ядерном взрыве поражения возможны в результате воздействия:

ударной волны (примерно 50-55% выделившейся при взрыве энергии);

светового излучения (около 35% энергии взрыва), продолжающегося  от нескольких секунд (при мощности боеприпаса до 20 кт) до 20 секунд (при  мощности боеприпаса более 1Мт);

проникающей радиации (примерно 5% энергии взрыва), продолжающейся до 15 секунд;

радиоактивного заражения  местности (до 5% энергии взрыва);

электромагнитного импульса, время действия которого измеряется миллисекундами. 

Ударная волна - наиболее сильный поражающий фактор ядерного взрыва, распространяется со сверхзвуковой  скоростью во все стороны от места  взрыва. Она представляет собой область  резкого сжатия воздуха и область  разрежения. Область сжатия движется впереди, а область разряжения - позади неё. Поражающее действие ударной волны  продолжается несколько минут и  обуславливается:

максимальным избыточным давлением во фронте волны;

скоростным напором  воздуха;

временем действия. 

Величина безопасного  давления на открытой местности для  людей составляет до 0,1 кг/см2 (примерно 9,8 кПа). Соответственно, давления, превышающие  эту величину, вызывают разной степени  повреждения, что представлено в  табл. 10.1.

Воздействие избыточного  давления на человекаВеличина избыточного  давления (кПа) Степени поражения

20-40 Легкие поражения: повреждение слуха, ушибы, вывихи конечностей и др.

40-60 Средние повреждения: повреждение слуха, кровотечения, вывихи, переломы конечностей и др.

60-100 Тяжелые повреждения: контузия, повреждение внутренних органов и др.

Более 100 Крайне тяжёлые повреждения: смертельный исход 
 

Полные разрушения от ударной волны характеризуются  обрушением стен и перекрытий, каркаса  и других несущих конструкций  сооружений, что возможно при избыточном: давлении 40-80 кПа. 

Сильные повреждения  вызывают обрушение значительной части  несущих стен и перекрытий при  сохранении подвальных помещений и  части каркаса. Такие повреждения  возможны при избыточном давлении 20-50 кПа. 

Слабые и средние  повреждения зданий возникают при  избыточном давлении 10-30 кПа в зависимости  от конструкции сооружения. 

Считается, что зона пожаров и разрушений доходит  до границ, где избыточное давление от воздушной волны достигает 10 кПа. 

Окопы, траншеи, убежища  и особенности рельефа местности  резко снижают воздействие ударной  волны, что необходимо использовать для защиты людей и техники. 
 

Световое излучение - это поток лучистой энергии в  широком диапазоне. Источником светового  излучения является светящаяся область  взрыва. Время свечения огненного  шара измеряется секундами, однако этого  времени достаточно, чтобы вызвать  массовые пожары, сильные ожоги открытых участков кожи и повредить глаза  у незащищённых людей и животных. От воздействия светового излучения  защищают все виды защитных сооружений, предметы из негорючих материалов и  складки местности. 

Проникающая радиация - поток гамма-излучения и нейтронов, исходящих в течение секунд из зоны ядерного взрыва в окружающую среду на расстояния до 3 км. 

Проходя через биологическую  ткань, гамма-излучение и поток  нейтронов ионизируют молекулы, входящие в состав живых клеток. В результате этого нарушается характер жизнедеятельности  клеток и возникает специфическое  заболевание - лучевая болезнь. 

Время действия проникающей  радиации определяется временем подъема  на такую высоту, когда гамма-излучение  будет поглощаться толщей воздуха, не достигая поверхности земли. Поражающее действие проникающей радиации на людей  зависит от дозы излучения и времени, прошедшего после взрыва. Оно оценивается  суммарной дозой нейтронного  и гамма-излучения, т.е. энергией излучения, которая поглощена единицей массы  биологической ткани. 

Радиоактивное заражение  местности, атмосферы и различных  объектов при ядерных взрывах  вызывается:

продуктами деления  ядерного взрыва;

наведенной активностью (радиацией);

не прореагировавшей частью ядерного заряда. 

Основной компонент  при этом - продукты ядерной реакции(осколки  деления ядер тяжелых элементов). Они представляют собой сложную  смесь радиоактивных изотопов, выделяющих альфа-, бета- и гамма-излучения. 

Поражающее действие радиоактивных излучений заключается  в их ионизирующей способности, т.е. превращении нейтральных атомов в электрически заряженные ионы. Наибольшей ионизирующей способностью обладает альфа-излучение, наименьшей - гамма-излучение. Вместе с  тем, гамма-излучение обладает высокой  проникающей способностью (в воздухе - сотни метров). Степень ионизирующего  воздействия на биологическую ткань  зависит от величины поглощенной  энергии излучения (абсолютно смертельная  доза поглощённой ионизирующей энергии  составляет примерно 1000 рад или 10 грей). 

Размеры и конфигурация зон радиоактивного заражения при  ядерных взрывах зависят от вида и мощности взрыва, направления и  скорости ветра. Наиболее сильное заражение  наблюдается при наземных взрывах. 

Зоны радиоактивного заражения, имеющие разную степень  опасности для людей, характеризуются  как мощностью излучения на определенный момент времени после взрыва, так  и прогнозируемой дозой радиации, получаемой до полного распада радиоактивных  веществ. 

По степени опасности  зараженную местность, по следу облака взрыва, принято делать на следующие  четыре зоны. 

Зона А - умеренного заражения (40-400 рад), её площадь составляет 70-80% от всей поражённой площади. 

Зона Б - сильного заражения (400-1200 рад). На долю этой зоны приходится около 10% площади радиоактивного следа. 

Зона В - опасного заражения (1200-4000 рад). Эта зона занимает примерно 8-10% площади следа облака взрыва. 

Зона Г - чрезвычайно  опасного заражения (свыше 4000 рад). 

Радиационные последствия  от разрушения (аварии) ядерного объекта  сопоставимы с радиационными  последствиями, возникающими после  применения ядерного боеприпаса. Однако, мощность излучения на местности, в  случае разрушения реактора АЭС, всегда меньше, чем на следе ядерного взрыва, но сохраняется очень длительное время. При этом возможно заражение  населения на прилегающей к атомной  электростанции территории по пищевым  цепочкам. 

Наиболее опасно поступление с продуктами питания  местного производства изотопов йода (J-131), цезия (Cs-137) и стронция (Sr-90). Короткоживущий J-131 опасен в первые два месяца, а Cs-137 и Sr-90 при попадании внутрь организма  облучают его длительное время, так  как период полураспада Cs-137 - 30,2 года, Sr-90 - 28,5 лет. 

Поражающее действие электромагнитного импульса (ЭМИ) обусловлено  возникновением напряжений и токов  в различных проводниках. Действие ЭМИ проявляется, прежде всего, по отношению  к электрической и радиоэлектронной аппаратуре. При этом может произойти  пробой изоляции, повреждение трансформаторов, порча полупроводниковых приборов и др. Наиболее уязвимы линии связи, сигнализации и управления. Высотный взрыв способен создать помехи в  этих линиях на очень больших площадях. Защита от ЭМИ достигается экранированием линий энергоснабжения и аппаратуры. 

Нейтронные бомбы  и снаряды представляют собой  разновидность ядерных боеприпасов  с термоядерным зарядом малой  мощности. Поражающее действие нейтронных боеприпасов обусловлено повышенным нейтронным излучением. Для защиты от нейтронного поражения используются те же средства, что и при ядерном  взрыве, основным из них является укрытие  в защитных сооружениях. 

Учитывая вышеизложенное, дадим следующее определение. 

Очагом ядерного поражения называется территория, в  пределах которой в результате воздействия  ядерного оружия или катастрофы на АЭС произошло радиоактивное  заражение местности, массовое поражение  людей, сельскохозяйственных животных и растений, разрушение и повреждение  различных сооружений, возникли пожары. 

Размеры очага ядерного поражения зависят от мощности и, вида ядерного взрыва, от рельефа местности  и характера застройки, погодных условий и других факторов. 

Поражающие факторы, причины их возникновения и характеристики 

В результате стихийных  бедствий, производственных аварий и  катастроф, применения оружия массового  поражения в случаях конфликтных  ситуаций возникают поражающие факторы, вызывающие поражения людей, с/х  животных, растительности, разрушения зданий, сооружений, загрязнение и  заражение окружающей среды. 

К поражающим факторам относятся: 

ударная волна (воздушная, подземная, подводная); 

световое излучение; 

химическое загрязнение  окружающей среды и местности; 

биологическое заражение  местности; 

радиоактивное загрязнение  местности; 

электромагнитные  импульсы в случаях ядерных взрывов  в ионосфере; 

сейсмические волны  в случаях землетрясений. 

В результате воздействия  поражающих факторов возникают зоны разрушений, пожаров, загрязнений, т. е. образуются зоны, опасные для безопасности жизнедеятельности людей и оказывающие  влияние на устойчивость функционирования объектов связи. Под зоной разрушения, загрязнения, заражения, пожаров и  т. д. понимают территорию, на которой  распространилось действие поражающих факторов. На территории зоны могут  возникать очаги поражения. 

Очаги поражения  — это территории, на которых  произошло массовое поражение людей, с/х животных, растительности, разрушение зданий, сооружений. Очаги поражения  являются следствием воздействия поражающих факторов, вызванных стихийными бедствиями, производственными авариями и катастрофами, а также результатом воздействия  оружия массового поражения. 

В результате стихийных  бедствий возникают очаги поражения  при землетрясении и наводнении. 

Очаги поражения  при землетрясении. Очагом поражения  при землетрясении называется территория, в пределах которой произошли  массовые разрушения и повреждения  зданий, сооружений, сопровождающиеся поражением и гибелью людей, животных, растений. 

Очаги поражения  возникают в районе землетрясения, где его интенсивность по шкале  Рихтера достигает 7–8 баллов. В этих случаях большинство зданий и  сооружений получают средние и сильные  разрушения. Поражающим фактором при  землетрясении является сейсмическая волна, вызывающая движение грунта. По характеру разрушений, очаги поражения  при землетрясениях сравнимы с очагами  поражения при воздействии избыточного  давления во фронте ударной волны. В  качестве критерия оценки воздействия  берется не избыточное давление D Рф, а интенсивность землетрясения I в баллах. 

Очаг поражения  при наводнениях. Очаг поражения  при наводнениях — это территория, в пределах которой произошло  затопление местности, вызвавшее разрушение и повреждение зданий, сооружений, сопровождающееся поражением и гибелью  людей, животных растений, порчей и  уничтожением сырья, топлива, продуктов  питания и т. д. 

Масштабы наводнений зависят от высоты и продолжительности  стояния опасных уровней воды, площади затопления, времени года. 

В результате аварий, сопровождающихся взрывом, возникают  воздушная ударная волна и  световое излучение. 

Воздушная ударная  волна. Воздушная ударная волна  — это область резкого и  сильного сжатия среды, которая распространяется в виде сферического слоя во все  стороны со сверхзвуковой скоростью. Ударная волна возникает в  результате взрыва, мощность которого оценивается тротиловым эквивалентом в килограммах, тоннах, килотоннах, мегатоннах или, когда речь идет о  жидкостях, газовоздушных смесях, весом  в тоннах. 

В случае подземных  взрывов образуется не воздушная, а  сейсмическая волна. 
 
 

При воздушной ударной  волне передняя граница сжатого  воздуха характеризуется резким увеличением давления и образует фронт ударной волны DРф. Кроме  того, ударная волна характеризуется  давлением скоростного напора Рск, временем действия максимального избыточного давления t+ — фаза сжатия и временем действия пониженного давления t– — фаза разрежения (рис. 1). DРф и Рск измеряются в кг . с/см2 или паскалях (1 кгс/см2 » 100 кПа). 

В зависимости от мощности q и расстояния до точки  взрыва R избыточное давление, в кПа, во фронте ударной волны для наземного  взрыва определяется по эмпирической формуле 

,  

где qув = 0,5q; q — тротиловый эквивалент мощности взрыва, кг; R —  расстояние до центра взрыва, м. 

Избыточное давление во фронте ударной волны D Рф оказывает  на объект ударное действие, и объект испытывает повышенное давление со всех сторон, если его геометрические размеры  меньше длины фазы сжатия. Если это  давление выше критических величин, то объект получает различные повреждения, вплоть до разрушения. Степень разрушения зданий, сооружений также определяется величиной скоростного напора Рск, т. е. торможения масс воздуха, следующих  за фронтом ударной волны. В результате создается динамическая нагрузка, т. е. скоростной напор. 

Давление скоростного  напора 
 
 

Из формулы следует, что давление скоростного напора Рск меньше величины избыточного  давления во фронте ударной волны D Рф и всегда положительно. 

Фаза сжатия —  это отрезок времени, когда избыточное давление во фронте ударной волны  и давление скоростного напора имеют  наибольшие значения. Фаза сжатия зависит  от мощности взрыва q. 

По окончании действия фазы сжатия t+ объект попадает в фазу разрежения t-, в которой давление, оказываемое на объект, существенно  уменьшается, а поэтому и разрушения в этой фазе существенно меньше, чем в фазе сжатия. При практических расчетах давление в фазе сжатия не учитывается. 

В случае возникновения  ударной волны люди, здания, сооружения могут находиться под прямым или  косвенным воздействием ударной  волны. Прямое воздействие ударной  волны на человека носит травматический характер, а при воздействии на здания, сооружения — разрушительный характер. 

Прямое воздействие  ударной волны на человека приводит к травматическим последствиям, тяжесть  которых зависит от величины давления во фронте ударной волны. Все травмы подразделяются по степени тяжести  на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые. Открыто расположенные  люди получают легкие травмы при избыточном давлении во фронте ударной волны 20–40 кПа. В этом случае человек может  получить незначительные повреждения: ушибы, вывихи конечностей, временное  повреждение слуха, легкие контузии. 

Средние травмы человек  получает при давлении 40–60 кПа, которые  характеризуются серьезными контузиями, повреждениями слуха, кровотечением  из носа и ушей, вывихами, переломами конечностей. 

Тяжелые травмы наступают  при давлении 60–100 кПа и характеризуются  тяжелыми контузиями, значительными  переломами конечностей, сильным кровотечением  из носа и ушей. 

Крайне тяжелые  травмы человек получает при избыточном давлении более 100 кПа и такие  травмы, как правило, оканчиваются летальным  исходом. 

Прямое воздействие  избыточного давления во фронте ударной  волны и скоростной напор на здания, сооружения и т. д. приводит к их частичному или полному разрушению. Разрушения зданий, сооружений в зависимости  от величины давления могут быть слабыми, средними, сильными и полными. 

Косвенное воздействие  ударной волны происходит за счет действия на людей, здания, сооружения и другие объекты обломков (зданий, сооружений, падающих деревьев и др.), появляющихся в результате действия прямой ударной волны. 

Для уменьшения поражающего  действия ударной волны необходимо выполнять требования строительных норм и при строительстве не допускать  отклонений от проекта в сторону  ухудшения прочностных характеристик  для удешевления строительства. 

Под воздействием ударной  волны создаются очаги поражения, разрушения, размеры которых зависят  от мощности и вида взрыва, рельефа  местности. 

Граница очага поражения  на равнинной местности условно  ограничивается радиусом с избыточным давлением во фронте ударной волны 10 кПа (0,1 кгс/см). 
 
 

Очаги поражения  делятся на зоны полных, сильных, средних  и слабых разрушений (рис. 2).  

Зона полных разрушений на внешней границе имеет избыточное давление во фронте ударной волны 50 кПа. Зона сильных разрушений на внутренней и внешней границах имеет избыточное давление во фронте ударной волны 50 и 30 кПа соответственно. Зона средних  разрушений лежит между 30 и 20 кПа, и  на внешней границе зоны слабых разрушений избыточное давление во фронте ударной  волны 10 кПа. 

Ударная волна при  взрыве горюче-воздушной смеси. Очаги  поражения при взрыве горюче-воздушной  смеси могут возникать на взрывоопасных  объектах в результате разрушения емкостей с жидким топливом, продуктопроводов нефти, газа, взрыва древесной, текстильной, мучной пыли и т. д. В случаях взрыва емкостей с топливом взрывается не само топливо, а ГВС, т. е. пары топлива, скапливающиеся в свободном пространстве и смешивающиеся с кислородом воздуха. 

В результате взрыва ГВС образуются 3 зоны: 

бризантного действия в пределах облака ГВС с примерно одинаковым давлением во фронте ударной  волны 170 кПа. Радиус зоны R1 зависит  от массы продукта Q и может составить  при Q = 10, 100, 500, 1000 т соответственно R1 = 40, 90, 150, 190 м; 

действия продуктов  взрыва, где избыточное давление во фронте ударной волны резко падает и на внешней границе зоны составляет примерно 30 кПА. Радиус зоны R2 примерно в 1,7 раза больше радиуса зоны R1. Эта  зона охватывает зоны полных и сильных  разрушений; 

с избыточным давлением  во фронте ударной волны на внешней  границе 10 кПа. 

В зависимости от количества взрывоопасной смеси Q, и  расстояния до центра взрыва R: 

 при k < 2  

или 

 при k > 2,  

где k — коэффициент, зависящий от количества взрывоопасной  смеси Q (т) и расстояния до центра взрыва R (м): 

.  

Примечание. Твердые  взрывчатые вещества в своей формуле  содержат кислород. Так, на 100 кг ТНТ (тринитротолуол) приходится 42 кг кислорода, и взрыв  может происходить без доступа  воздуха. Для взрыва ГВС в качестве окислителя используется кислород воздуха (50 – 70 % от общего веса горючего), поэтому  общая масса при взрыве ГВС  увеличивается примерно на

50 – 70 %, что и  определяет увеличение мощности  взрыва. 

Световое излучение  представляет собой электромагнитное излучение в ультрафиолетовой, видимой  и инфракрасной частях спектра. Источником светового излучения является светящаяся область, состоящая из нагретых до высоких  температур конструкционных материалов и воздуха. 

Поражающее действие светового излучения объясняется  поглощением лучистой энергии телом, что приводит к его нагреву, и  характеризуется световым импульсом, под которым понимают отношение  световой энергии за все время  действия светового излучения к  площади освещенной поверхности, расположенной  перпендикулярно распространению  световых лучей. За единицу светового  импульса принят джоуль на квадратный метр (Дж/м2). 

Световой импульс  зависит от мощности взрыва Q(q), в  кт, расстояния до центра взрыва R, в  км, и коэффициента ослабления светового  излучения средой распространения k, 1/км.  

Величина светового  импульса  

 или .  

При расчетах устойчивости k = 0,1, т. е. берутся наихудшие условия, когда поглощение светового излучения  средой минимально. 

Световое излучение, действуя на незащищенных людей, вызывает ожоги открытых участков тела и вызывает поражение глаз. 

Ожоги, в зависимости  от величины светового импульса, могут  быть трех степеней: 

1  — световое  излучение вызывает некоторые  болезненные ощущения, покраснения  кожи и ее припухлость, может  иметь место некоторое повышение  температуры тела ( И =100–200 кДж/м2); 

2 — на коже  человека могут возникнуть водяные  пузыри, сильные болезненные ощущения, повышение температуры тела (И  = 200-400 кДж/м2); 

3 — имеет место  омертвение кожи, появляются язвы  на коже человека, сильные болезненные  ощущения, значительное повышение  температуры тела (И  = 400–600 кДж/м2). 

Тяжесть поражения  от воздействия светового излучения  зависит не только от степени ожога, но и от размеров пораженных участков. 

Кроме ожогов кожи, световое излучение вызывает поражение глаз: 

временное ослепление после взгляда на светящуюся область  — длится в течение нескольких минут. Особенно действен световой импульс  в ночное время суток; 

ожоги глазного дна  возникают в результате прямого  взгляда на светящуюся область; 

ожоги роговицы и  век глаз возникают при тех  же условиях, что и ожоги незащищенных участков кожи.  

Следует учитывать, что роговица и веки глаз имеют  не такую грубую структуру как  кожный покров, поэтому и величины светового импульса, вызывающего  поражения, будут меньше. 

При защищенных глазах временное ослепление и ожоги  глазного дна сводятся к минимуму. 

Для защиты людей  от светового излучения можно  использовать любую тень, укрытие, жалюзи, шторы на окнах и т. д. 

Тепловое воздействие  светового излучения может вызвать  повреждения линий связи, деформацию металлических конструкций, возгорание деревянных сооружений, что может  привести к возникновению пожаров  в населенных пунктах, лесах. Вероятность  возникновения пожаров зависит  от мощности и длительности светового  импульса, огнестойкости материалов, плотности и характера городской  застройки. 

При небольшой мощности взрыва время действия светового  импульса τси незначительно и  промежуток времени между приходом светового импульса и ударной  волной мал, а поэтому еще не успеет произойти возгорания, как приходящая ударная волна успеет погасить очаг возгорания. При больших мощностях  взрыва время действия светового  импульса τси увеличивается, и приходящая ударная волна усиливает процесс  воспламенения, так как процесс  возгорания уже установился (ударная  волна отстает от светового излучения). 

Для защиты от воздействия  светового излучения необходимо принимать меры обычной пожарной безопасности. 

Вредные вещества. Все  вредные вещества делятся на три  класса: отравляющие (ОВ), сильнодействующие (СДЯВ), биологические (бактериологические). Отдельный класс вредных веществ, представляют радиоактивные вещества. 

Отравляющие вещества. Отравляющие вещества — это токсичные  химические соединения, обладающие свойствами, позволяющими применять их в боевых условиях для поражения людей, животных и заражения местности на длительный срок.