Световое излучение.

3. Световое излучение.

Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток лучистой энергии, включающей ультрафиолетовые, инфракрасные и видимые лучи.

Источником светового излучения является светящаяся область, состоящая из раскаленных газообразных продуктов взрыва и воздуха, нагретых до высокой температуры. В начальный момент возникновения огненного шара температура его достигает 8000-100000º С, а затем температура постепенно снижается до 1000-20000º С. В это время прекращается световое излучение.

Время действия светового излучения зависит от мощности взрыва и может продолжаться от долей секунды до нескольких секунд. При взрыве ядерного заряда мощностью 20 кт световое излучение продолжается 3 с, термоядерного заряда 1 Мт - 10 с, а мощностью 10 Мт - ДО 23 с. Максимальные размеры светящейся области и время излучения с увеличением мощности взрыва увеличиваются.

Основным параметром, характеризующим световое излучение, является световой импульс. Световым импульсом называется количество световой энергии, падающей на 1 м² поверхности, перпендикулярной направлению распространения световых лучей, за все время свечения. Световой импульс измеряется в джоулях на квадратный метр (Дж/м²). Величина светового импульса зависит от мощности и вида взрыва, расстояния от центра взрыва и степени ослабления светового излучения в атмосфере. Световой импульс уменьшается пропорционально квадрату расстояния от центра взрыва.

Энергия светового излучения, падающая на поверхность объекта, частично поглощается поверхностным слоем материала, частично отражается от его поверхности, а если поверхность прозрачная, то часть энергии проходит сквозь объект. Поглощенная энергия светового излучения переходит в тепловую, что приводит к нагреванию поверхностного слоя материала. Нагрев может быт настолько сильным, что возможно обугливание или воспламенение горючего материала и растрескивание или оплавление негорючего.

При воздушном взрыве светящаяся область имеет форму шара, световая энергия меньше поглощается, поэтому радиус поражения световым излучением приобретает максимальное значение.

При наземном взрыве светящаяся область имеет вид полусферы, которая, поднимаясь над поверхностью земли, превращается в огненный шар. В этом случае основная масса световых лучей распространяется почти параллельно земной поверхности или падает на нее под очень острыми углами. Часть энергии светового излучения поглощается грунтом. Световые импульсы при наземном взрыве на близких расстояниях от места взрыва достигают огромных величин. На расстояниях, больших высоты подъема огненного шара, световые импульсы меньше, чем при воздушном взрыве, и расстояния, на которых действует световое излучение, при этом также меньше. Это происходит потому, что при наземном взрыве значительная часть световой энергии расходуется на оплавление грунта в центре взрыва.

Воздействие светового излучения на людей. Световое излучение действует на людей, вызывая ожоги открытых участков кожи и поражая глаза.

В зависимости от величины светового импульса ожоги подразделяются на три степени:

ожоги первой степени возникают при световом импульсе 100-200 кДж/м² и характеризуются поверхностным поражением кожи, покраснением, припухлостью, болезненностью; .

ожоги второй степени возникают при световом импульсе 200-400 кДж/м² и характеризуются образованием пузырей на коже, наполненных жидкостью;

ожоги третьей степени возникают при световом импульсе 400-600 кДж/м² и характеризуются омертвением кожи и появлением язв. Тяжесть поражения людей световым излучением зависит не только от степени ожогов, но и от размеров обожженных участков тела.

Степень ожогов световым излучением закрытых участков кожи зависит от характера одежды, ее цвета, плотности и толщины. Люди, одетые в свободную одежду белого цвета или других светлых тонов, обычно меньше поражаются световым излучением, чем люди, одетые в плотно прилегающую одежду темного цвета.

Ожоги у людей возможны также от пламени пожаров, возникающих под действием светового излучения.

Поражение глаз световым излучением возможно трех видов

1) временное ослепление, которое длится несколько минут;

2) ожоги глазного дна, возникающие на больших расстояниях при прямом взгляде на взрыв;

3) ожоги роговицы и век, возникающие на тех же расстояниях, что и ожоги кожи.

При закрытых глазах временное ослепление и ожоги глазного дна исключаются. Защитой от светового излучения могут служить различные предметы, создающие тень, но лучшие результаты достигаются при использовании убежищ, укрытий, защищающих одновременно от других поражающих факторов. .

Воздействие светового излучения на здания и сооружения. Световое излучение в зависимости от свойств материалов вызывает оплавление, обугливание и воспламенение, что ведет к загоранию различных предметов и пожарам в населенных пунктах и лесах.

Световые лучи на близких расстояниях (R<H) от центра взрыва падают вертикально или под углами, близкими к 90º, а набольших расстояниях (R>H) - под небольшими углами, практически параллельно поверхности земли. В этом случае световое излучение проникает через окна в комнаты и может воспламенить домашние предметы: ковры, занавески, обивку мебели, книги и др. (рис. 8).

Рис. 8. Направление светового излучения ядерного взрыва:

при R < H световое излучение направлено в крышу; при R >H световое излучение проникает через окна.

Под действием светового излучения и ударной волны в городе могут возникать отдельные, массовые, сплошные пожары или огневые штормы, являющиеся разновидностью сплошных пожаров.

Отдельным пожаром называется пожар, охвативший один дом или группу зданий. При ядерном взрыве на 1 га может возникнуть несколько отдельных пожаров, которые могут превратиться в массовые и сплошные пожары.

Массовым пожаром называется совокупность возникающих от ядерного взрыва отдельных пожаров, охватывающих более 25% зданий в данном населенном пункте.

Сплошным пожаром считается такой массовый пожар, когда огнем охвачено более 90% зданий.

Огневой шторм - это особый вид сплошного пожара, когда территория города (не менее 250 га) охвачена сплошным пожаром при сильном (ураганном) ветре, дующем со всех сторон к центру взрыва со скоростью 50-60 км/ч и более, так как в центре пожара возникают мощные восходящие токи, создающие условия для ураганного ветра.

Борьба с огневым штормом невозможна, даже мощные средства пожаротушения не позволяют справиться с огнем. Поэтому исключительно важно принять все меры, не допускающие развития огневого шторма в случае применения противником ядерного оружия.

Скорость распространения пожаров в городе зависит от характера застройки и скорости ветра. Если ветер имеет скорость 6-7 м/с, то в городе с кирпичными зданиями пожар может распространяться со скоростью 100 м/ч и более. В населенных пунктах со сгораемой застройкой - со скоростью 120-300 м/ч. В сельской местности пожары распространяются со скоростью 600-900 м/ч и более.

Большое значение имеет также наличие горючих материалов вокруг зданий.

К материалам, способным легко воспламеняться от светового излучения, относятся: толь, бумага, солома, камыш, торф, древесина, нефтепродукты и др. В городах и населенных пунктах, где имеется большое количество подобных материалов, могут возникнуть массовые пожары от действия светового излучения. Воспламенение материалов под воздействием светового излучения зависит от характера материала, толщины и содержания влаги.

Распространение пожаров в городе зависит от огнестойкости конструкций и зданий, плотности застройки, характера местности, условий погоды, а также расстояния от центра взрыва.

Особенно большое влияние на распространение пожаров оказывает плотность застройки. Чем меньше плотность застройки, тем меньше возможность распространения пожара от одного зданий к другому. На рис. 9 показана кривая, выражающая в процентах вероятность распространения огня в зависимости от расстояния между зданиями. Из графика видно, что при расстояниях между зданиями 15 м в 50 случаях из 100 огонь распространяется на соседние здания. При расстояниях между зданиями 90 м переброска огня с одного здания на другие исключается.

Рис. 9. Вероятность распространения огня в зависимости от расстояния между зданиями

В результате действия светового излучения могут возникнуть большие лесные пожары. Пожар в лесу возникает от воспламенения сухих листьев, травы и сухого дерева. Распространение пожара в лесу зависит от времени года и метеорологических условий. Особенно большую опасность представляет хвойный лес в сухую летнюю погоду. Как правило, лиственный лес, в особенности, когда листья еще не опали, загорается не так быстро и горит с меньшей интенсивностью, чем хвойный.

Из сказанного можно сделать вывод, что ядерный взрыв представляет большую опасность в пожарном отношении, так как световое излучение в большинстве случаев является причиной возникновения массовых пожаров в населенных пунктах и лесных районах. К тому же радиус действия светового излучения значительно больше радиуса действия ударной волны.

4. Проникающая радиация.

Проникающая радиация представляет собой поток гамма-лучей и нейтронов, излучаемых из зоны ядерного взрыва.

Источниками проникающей радиации являются ядерная реакция и радиоактивный распад продуктов ядерного взрыва.

Время действия проникающей радиации не превышает 10-15 с с момента взрыва. За это время заканчивается распад коротко живущих осколков деления, образовавшихся в результате ядерной реакции. Кроме того, радиоактивное облако поднимается на большую высоту, и радиоактивные излучения поглощаются толщей воздуха, не достигая поверхности земли.

Проникающая радиация характеризуется дозой излучения, т. е. количеством энергии радиоактивных излучений, поглощенной единицей объема облучаемой среды. Доза излучения количественно характеризуется ионизацией, которую поток гамма-лучей и нейтронов может произвести в воздушном объеме или другой среде.

За единицу измерения дозы излучений гамма-лучей принят рентген - это такое количество гамма-излучения, которое при температуре 0º С и давлении 760 мм рт. ст. создает в 1 см³ сухого воздуха 2 млрд. пар ионов (точнее, 2,08 · ). Обозначается рентген буквой Р. Тысячная часть рентгена - миллирентген (мР).

Дозы излучения потоком нейтронов измеряются специальной единицей - биологическим эквивалентом рентгена (БЭР). БЭР- это доза нейтронов, биологическое воздействие которой эквивалентно воздействию 1 Р гамма-излучения.

Поражающее действие проникающей радиации на людей вызывается облучением, которое оказывает вредное биологическое действие на живые клетки организма. Оно зависит от величины дозы облучения и времени, в течение которого эта доза получена.

Однократная доза облучения в течение четырех суток, до 50 Р, как и систематического облучения до 100 за десять-тридцать дней, не вызывает внешних признаков заболевания и считается безопасной.

Дозы однократного облучения свыше 100 Р вызывают лучевую болезнь. В зависимости от дозы облучения различают три степени лучевой болезни: первую (легкую), вторую (среднюю) и третью (тяжелую).

Лучевая болезнь первой степени возникает при общей дозе облучения 100-200 Р. Скрытый период продолжается две-три недели, после чего появляется недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, периодическое повышение температуры. В крови уменьшается содержание белых кровяных шариков. Лучевая болезнь первой степени излечима.

Лучевая болезнь второй степени возникает при общей дозе облучения 200-300 Р. Скрытый период длится около недели, после чего появляются такие же признаки заболевания, что и при первой степени лучевой болезни, но в более ярко выраженной форме. При активном лечении наступает выздоровление через 1,5-2 месяца.

Лучевая болезнь третьей степени возникает при общей дозе облучения 300-500 Р. Скрытый период сокращается до нескольких часов. Болезнь протекает более интенсивно и тяжело. При активном лечении и благоприятном исходе выздоровление наступает через 6-8 месяцев. Доза облучения свыше 500 Р для человека обычно считается смертельной.

Дозы проникающей радиации зависят от вида, мощности взрыва и расстояния от центра взрыва. Радиус поражения проникающей радиацией значительно меньше радиусов поражения ударной волной и световым излучением. .

Проникающая радиация на большинство предметов заметного действия не оказывает. Однако под действием проникающей радиации могут темнеть стекла оптических приборов, а фотоматериалы, находящиеся в светонепроницаемой упаковке, засвечиваются.

Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие гамма-лучи и нейтроны. Степень ослабления гамма-лучей и нейтронов зависит от свойств материалов и толщины защитного слоя. Ослабление интенсивности гамма-лучей и нейтронов характеризуется слоем половинного ослабления, который зависит от плотности материалов.

Слой половинного ослабления - это слой вещества, при прохождении которого интенсивность гамма-лучей или нейтронов уменьшается в два раза (рис. 10). Численно он определяется по формуле

где dпол - слой половинного ослабления, см; ρ- плотность материала, г/см³; 23 – слой половинного ослабления воды, см.

Величины слоев половинного ослабления гамма-лучей и нейтронов приводятся в табл. 1.

Рис. 10. Сравнительная толщина слоя половинного ослабления гамма-лучей для различных материалов:

1 – свинец; 2 – сталь; 3 – бетон; 4 – грунт; 5 – дерево.

Таблица 1.

Из табл. 3 видно, что гамма-лучи и нейтроны различно ослабляются материалами. Для наиболее распространенных строительных материалов (бетона и грунта) слои половинного ослабления приблизительно одинаковы, что позволяет вести расчеты только на гамма–излучение.

Для обеспечения эффективной защиты людей от проникающей радиации учитывается степень ее ослабления защитными сооружениями, называемая иначе коэффициентом защиты сооружения и обозначаемая Kосл. Коэффициент защиты Kосл показывает во сколько раз данное сооружение ослабляет проникающую радиацию. Он определяется по формуле

где h - толщина защитного слоя, см; dцол – слой половинного ослабления, см.

Коэффициент защиты сооружений равен 500-1000 и более.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 Следующая ⇒