Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Презентации / Урок-лекция Создание атомной бомбы

Урок-лекция Создание атомной бомбы

  • Физика

Название документа present_2.ppt

Поделитесь материалом с коллегами:

Ядерное оружие От проекта Тринити до Царь-бомбы
Ядерный взрыв — неуправляемый процесс высвобождения большого количества тепло...
Цепная ядерная реакция
Пушечная схема подрыва U-235 Скорость сближения частей U-235 ~ 2-4 км/с
Имплозия. Подрыв Pu-239 Осуществляется перевод Pu в альфа-фазу Пушечная схема...
Первые атомные боеприпасы Толстяк, Pu-239 ~20Кт Малыш, 80% U-235 ~15Кт
Трудности при создании атомной бомбы Необходимо обогащенное ядерное горючее U...
Термоядерный синтез и оружие геноцида В современных боеприпасах: Условия прот...
Схема термоядерного заряда Сахаровская «слойка», ограниченная по мощности схема
Схема термоядерного заряда Теллера-Улама
Кузькина мать (Царь-бомба) >50 Мт!
Сравнительная мощность взрывов
Поражающие факторы ядерного взрыва 1.Световое излучение (ожоги, язвы, ядерная...
Поражающие факторы ядерного взрыва
Жертвы атомных бомбардировок
1 из 16

Описание презентации по отдельным слайдам:

№ слайда 1 Ядерное оружие От проекта Тринити до Царь-бомбы
Описание слайда:

Ядерное оружие От проекта Тринити до Царь-бомбы

№ слайда 2 Ядерный взрыв — неуправляемый процесс высвобождения большого количества тепло
Описание слайда:

Ядерный взрыв — неуправляемый процесс высвобождения большого количества тепловой и лучистой энергии в результате цепной ядерной реакции деления или реакции термоядерного синтеза за очень малый промежуток времени Ядерное оружие обладает колоссальной разрушительной силой.

№ слайда 3 Цепная ядерная реакция
Описание слайда:

Цепная ядерная реакция

№ слайда 4 Пушечная схема подрыва U-235 Скорость сближения частей U-235 ~ 2-4 км/с
Описание слайда:

Пушечная схема подрыва U-235 Скорость сближения частей U-235 ~ 2-4 км/с

№ слайда 5 Имплозия. Подрыв Pu-239 Осуществляется перевод Pu в альфа-фазу Пушечная схема
Описание слайда:

Имплозия. Подрыв Pu-239 Осуществляется перевод Pu в альфа-фазу Пушечная схема тут непригодна

№ слайда 6 Первые атомные боеприпасы Толстяк, Pu-239 ~20Кт Малыш, 80% U-235 ~15Кт
Описание слайда:

Первые атомные боеприпасы Толстяк, Pu-239 ~20Кт Малыш, 80% U-235 ~15Кт

№ слайда 7 Трудности при создании атомной бомбы Необходимо обогащенное ядерное горючее U
Описание слайда:

Трудности при создании атомной бомбы Необходимо обогащенное ядерное горючее U-235 или Pu-239 Большая «реактивность» при делении материала Точное соблюдение условий имплозии Приведение бомбы в боевое состояние 5 кг PU-239, заряд «Толстяка» И причиненные им разрушения (Нагасаки)

№ слайда 8 Термоядерный синтез и оружие геноцида В современных боеприпасах: Условия прот
Описание слайда:

Термоядерный синтез и оружие геноцида В современных боеприпасах: Условия протекания ТЯ реакции: Температура >106 Кельвин Давление > 5*107 Атмосфер Подобные условия достигаются при взрыве атомной бомбы 1 ноября 1952 США взорвали первый термоядерный заряд на атолле Бикини. Первая советская водородная бомба была взорвана 12 августа 1953 года.

№ слайда 9 Схема термоядерного заряда Сахаровская «слойка», ограниченная по мощности схема
Описание слайда:

Схема термоядерного заряда Сахаровская «слойка», ограниченная по мощности схема

№ слайда 10 Схема термоядерного заряда Теллера-Улама
Описание слайда:

Схема термоядерного заряда Теллера-Улама

№ слайда 11 Кузькина мать (Царь-бомба) >50 Мт!
Описание слайда:

Кузькина мать (Царь-бомба) >50 Мт!

№ слайда 12 Сравнительная мощность взрывов
Описание слайда:

Сравнительная мощность взрывов

№ слайда 13 Поражающие факторы ядерного взрыва 1.Световое излучение (ожоги, язвы, ядерная
Описание слайда:

Поражающие факторы ядерного взрыва 1.Световое излучение (ожоги, язвы, ядерная катаракта, пожары) 2.Ударная волна (разрушение зданий и построек) 3.Электромагнитный импульс (выведение из строя электроники в радиусе >300км) 4. Радиационное загрязнение местности на многие годы

№ слайда 14 Поражающие факторы ядерного взрыва
Описание слайда:

Поражающие факторы ядерного взрыва

№ слайда 15
Описание слайда:

№ слайда 16 Жертвы атомных бомбардировок
Описание слайда:

Жертвы атомных бомбардировок

Название документа Лекция о принципах действия и устройстве ядерного оружия.doc

Поделитесь материалом с коллегами:

Лекция о принципах действия и устройстве ядерного оружия.

(10-11 класс)


1.Введение


Джинн был выпущен из бутылки в августе 1942 года, когда официально были начаты работы по созданию атомной бомбы - "Манхэттенский проект". 16 июля 1945 года в 5:29:45 на полигоне в штате Нью-Мексико в ходе операции "Trinity" был взорван первый плутониевый заряд "Gadget", мощностью в 20 кТ.


Итак, что же такое ядерный взрыв?

Действие ядерного оружия основано на использовании внутриядерной энергии, выделяющейся при цепных реакциях деления тяжелых ядер некоторых изотопов урана или плутония и при термоядерных реакциях синтеза легких ядер изотопов водорода в более тяжелые.

Развитие взрыва ядерного заряда любого вида начинается с цепной ядерной реакции деления. Осколки деления, нейтроны, бета частицы и гамма-излучения, несущие энергию, освободившуюся при взрыве, взаимодействуя с атомами не прореагировавшей части вещества заряда, передают им большую часть своей энергии, в результате чего в зоне реакции возникает температура в десятки миллионов градусов.

При ядерном взрыве происходит чрезвычайно быстрое (доли мкс) выделение энергии, при этом температура в зоне реакции достигает десятков миллионов градусов, а давление - около миллиарда атмосфер. Он сопровождается ослепительной вспышкой и громовым звуком. После вспышки образуется огненный шар, а при наземном взрыве - огненное полушарие, исчезающее через несколько секунд. На месте огненного шара появляется клубящееся грибовидное облако, увлекающее за собой на большую высоту сотни, тысячи тонн измельченного и подвергшегося радиоактивному заражению грунта. Облако может разносится ветром на сотни километров от взрыва.

Мощность ядерных боеприпасов принято измерять в тротиловом эквиваленте, т.е. количеством обычного взрывчатого вещества (тротила), при взрыве которого выделяется столько же энергии, что и при взрыве данного ядерного боезапаса. По мощности ядерные боеприпасы условно подразделяют на сверхмалые (мощностью до 1 кт), малые (1 - 10 кт), средние (10 - 100 кт), крупные (100 кт - 1 Мт), сверхкрупные (свыше 1 Мт).

2.Пушечная схема


Прежде чем создать простейшую атомную бомбу необходимо разделить изотопы природного урана газодиффузионным способом с тысячекратными повторениями цикла. Почему возможно и почему так много циклов? Потому что уран оружейный – У-235 – имеет массовое различие с неоружейным изотопом У-238 на целых три нуклона: 238 – 235 = 3. Это достаточно много: 0.0127659, или, грубо, 1.28 %. Соответственно, на этот процент и даже меньше произойдёт разделение при одной прогонке через разделительную систему ( не вдаваясь в её подробности ) – возможности разделения таки успевают «поймать», «зацепить» это массовое отличие изотопов урана и сработать, хотя и слабо, но сработать. А для увеличения степени разделения это «слабо» повторяют 3-5 тысяч раз. В итоге разделённость накапливается, и мы получаем У-235.

Подрыв боеприпаса осуществляется крайне быстрым (1-2 км/с) соединением 2-х кусков урана, которые вместе образуют критическую массу. При этом необходимо как можно дольше удерживать уран в критическом состоянии для получения достаточной мощности взрыва. Иначе бомба разрушится раньше чем прореагирует большая часть вещества.





3. Имплозия


А вот плутоний разделить центрифугирование нельзя. Почему? А потому что у него два изотопа, оружейный и не оружейный, отличаются лишь на один нуклон – их атомные массы соседние: оружейный 239 и не оружейный 240 ( другие изотопы, Пл-238, Пл-241, Пл-242, Пл-243 и Пл-244 не рассматриваем в данном эссе ). 1/239 = 0.0041841, или 0.42%. Такое различие промышленные «урановые методы» разделения уже «не зацепляют». Оружейный плутоний получают синтетическим путем в специальных оружейных реакторах. Металлургия плутония – крайне сложная технология, доступная только развитым в промышленном отношении странам.


Плутоний компактной отливки всегда тёплый на ощупь, он имеет температуру 50-60 градусов от непрерывно идущей реакции. Сто грамм плутония выделяют примерно столько же тепла, сколько сто грамм человеческого тела за счёт метаболизма. Плутоний заманчив, поскольку его критическая масса может быть 5 кг, а не 50, как у урана. 5 кг плутония – это примерно размер куриного желтка. Кусок размером в яйцо даст взрыв в 20 килотонн. Но как его подорвать? При сближении он начнёт ускорять энерговыделение с такой скоростью, что никакая пушечная схема не поможет. Нужны скорости 10-12 и более км в сек. Никакая взрывчатка до таких скоростей никакой осколок разогнать неспособна. Разгон массы – затраты энергии, и чем выше скорость разгоняемой массы, тем больше в неё надо вложить энергии. А взрывные процессы скоротечны. Да и напора энергии того нет – химическая реакция имеет свои ограничения в этом смысле.


Но плутоний – удивительный металл во многих отношениях. Он имеет, например, шесть ( а смотря как считать и семь ) разных фазовых состояний – более, чем любой другой химический элемент. В некоторых своих фазовых формах он при нагревании сжимается, а не расширяется, как все нормальные металлы и вещества. При переходе из одной фазы в другую он может менять аномально плотность - на 25% ! Причем при трёхстах градусах он находится в легкой дельта-фазе, а с понижением температуры оседает в плотную альфа-фазу с этим самым увеличение плотности на 25%. Дельта-фаза нестабильна и возвращается в альфа-фазу при комнатной температуре и атмосферном давлении, но если добавить в плутоний чуточку галлия, процента три, стабилизировав его, то дельта-фаза будет метастабильна – останется таковой уже и при комнатной температуре. А вот если её обжать давлением 1 килобар, то он сожмётся в плотную альфа-фазу с ростом плотности.

Вот отсюда и начали подбираться к его взрыву. Если кусок плутония поместить в сильное нейтронное поле, в плотный импульс нейтронов, чтобы до критических условий оставалось немного, а потом увеличить плотность на 25% так, чтобы эти критические условия были пройдены и наступили условия сверхкритические, то цепная ядерная реакция запустится и кусок взорвётся. Нужно два фактора: создать мощное нейтронное поле исходного куска и затем в этом плотном нейтронном поле обжать его для перевода в сверхкритическое состояние. Чем? Взрывом взрывчатки со всех сторон куска! Если взять очень мощную взрывчатку, то скорость её ударной волны будет ( а тем более в металле ) порядка 5-6 км/сек с каждой стороны куска. С обоих сторон сложить – будет 10-12 км в сек. А взрывное давление в этой ударной волне, проходя по куску, обожмёт его в плотную альфа-фазу. Причем скорость 5-6 км/сек будет реальной – мы ведь не разгоняем массу, это скорость не тела, а ударной волны! Скорость звука в рельсе от удара молотком тоже несколько км/сек.


Вот оно, решение, ключ к подрыву плутония: надо организовать точный и быстрый подрыв взрывчатки со всех сторон куска плутония в исходной «лёгкой» фазе, который очень быстро переведёт плутоний из лёгкой кристаллической фазы в плотную, и погрузить его одновременно в очень плотное нейтронное поле. Это поле создаётся специальным устройством, или компонентом бомбы, так называемым ИНИ, импульсным нейтронным инициатором. Он, при срабатывании даёт пиковый выброс нейтронов и нейтронный поток высокой плотности. В этот момент со многих точек строго одновременно, с управлением на микросекундном уровне, то есть с точностью одна миллионная секунды, даётся подрыв слоя взрывчатки вокруг плутония. Возникает направленный внутрь сферический взрыв – имплозия. Главное – это взрыв, направленный внутрь и обжимающий объект. При этом она должна быть очень точной – при малейших перекосах и неравномерностях ударной волны ядро из плутония будет раздроблено в пыль бризантным действием. И только при совершенно симметричном, со всех сторон, нажатием ударной волной плутониевому ядру некуда будет дробиться, все потенциальные осколки, наоборот, будут сжиматься к центру – плутоний без разрушения перейдёт в плотную альфа-фазу. Поэтому имплозия должна быть очень высокого качества – прежде всего по скорости и равномерности, ну и по стабильному давлению во фронте волны. Качество имплозии – ключ к подрыву.


4. Термоядерная реакция


Термоя́дерная реа́кция (синоним: ядерная реакция синтеза) — разновидность ядерной реакции, при которой легкие атомные ядра объединяются в более тяжелые.


Для того чтобы произошла реакция синтеза, исходные ядра должны преодолеть силу электростатического отталкивания (см. ниже), для этого они должны иметь большую кинетическую энергию. Если предположить, что кинетическая энергия ядер определяется их тепловым движением то можно сказать, что для реакции синтеза нужна большая температура. Поэтому реакция названа «термоядерной».


5. Слойка


Идея "слойки", пришла на ум сначала Теллеру, потом в 1948 А. Д. Сахарову, затем британским ученым. Но будучи тупиковой ветвью развития термоядерных систем отмерла в СССР после американских тестов Ivy Mike и Castle Bravo. По схеме "слойка" в Советском Союзе создана бомба РДС-6с (12 августа 1953 400 кт с тритиевым усилением: 40 кт - триггер, 60-80 кт синтез, остальное - деление урановых оболочек; 250 кт без трития), а в Англии этот дизайн вылился в Orange Herald (31 мая 1957, 720 кт: 300 кт - триггер).

Одна из первых и самая ясная идея построения термоядерного заряда закдючается в простом окружении ядра делящейся атомной бомбы слоем термоядерного горючего. Излучение от атомного взрыва способно сжать 7-16 слоев горючего, перемежающегося со слоями делящегося материала и нагреть его примерно до такой же температуры, как и само делящиеся ядро. Впервые эту идею высказал Э. Теллер в 1946 году. Эта система обладала целым рядом потенциальных преимуществ. Быстрые нейтроны, рожденные при реакциях в слоях термоядерного горючего, должны были вызвать деления в соседних слоях делящихся материалов, что должно было приводить к заметному увеличению энерговыделения. В результате ионизационного сжатия термоядерного горючего в процессе взрыва должна была сильно увеличиться его плотность и резко возрасти скорость термоядерных реакций.
     Расчеты показывают, что при температурах атомного взрыва может начаться только одна реакция - дейтерия с тритием:

   D + T -> He4 + n + 17.588 MeV

это требовало бы использования очень дорогого и столь же неудобного трития.
    В сентябре 1947 Теллер предложил использовать новое термоядерное горючее - дейтерид лития-6. Это должно было привести к значительному увеличению производства трития в процессе самой реакции и тем самым заметно увеличить эффективность термоядерного горения
   Li6 + n -> T + He4 + 4.78 MeV

требовался по меньшей мере 12-см слой дейтерида, чтобы полностью утилизировать все поступающие от первичного заряда нейтроны. А еще реакция распада лития, кроме производства трития, еще больше повышала температуру, помогая начаться синтезу. Захват всех нейтронов создаст выделение энергии примерно в 2.5% от мощности триггера. И все это тепло поступит непосредственно в горючие.

Урановые оболочки, окружающие термоядерное топливо, первоначально выполняют роль теплоизоляторов, не давая энергии выйти за пределы капсулы с топливом. Без них горючие, состоящие из легких элементов и поэтому полностью ионизированное, было бы абсолютно прозрачно для теплового излучения, и не прогрелось бы до высоких температур. Непрозрачный уран, поглощая эту энергию, возвращает часть ее обратно в топливо. Кроме того, они увеличивают сжатие горючего путем сдерживания его теплового расширения. На втором этапе, уран подвергается распаду за счет нейтронов, появившихся при синтезе. Это настолько усиливает энергетический выход, что схема становится более-менее актуальной для реализации.


6. Схема с неограниченным энерговыделением


Идея Теллера-Улама использует тот факт, что при обычном атомном взрыве 80% энергии выделяется в виде мягких рентгеновских лучей, а не в виде осколков деления. Естественно, рентгеновские лучи намного опережают расширяющиеся (со скоростью около 1000 км/с) остатки плутония. Это позволяет использовать их для сжатия и поджога отдельной емкости с термоядерным горючим (второй ступени), путем обжатия излучением, до того, как расширяющийся первичный заряд разрушит ее.
В материале все это воплощается следующим образом. Компоненты бомбы помещаются в цилиндрический корпус с пусковым атомным зарядом ("триггером") на одном конце. Термоядерное топливо в виде цилиндра или эллипсоида помещается в корпус-толкатель - слой очень плотного материала - урана/вольфрама. Внутри цилиндра аксиально помещен стержень из Pu-239 или U-235, 2-3 см в диаметре. Все оставшееся пространство корпуса заполняется пластмассой. Триггер от цилиндра с горючим отделен защитной крышкой из урана или вольфрама.

После взрыва пускового заряда рентгеновские лучи, испускаемые из области реакции деления, распространяются по пластмассовому наполнителю. Основные составляющие пластмассы - атомы углерода и водорода, которые полностью ионизируются и становятся совершенно прозрачными для рентгена. Урановый экран между триггером и капсулой с горючим, а так же сам корпус капсулы предотвращают преждевременный нагрев дейтерида лития. Тепловое равновесие устанавливается чрезвычайно быстро, так что температура и плотность энергии сохраняются постоянными на всем пути распространения излучения. Когда урановый корпус бомбы нагревается, то начинает расширяться и охлаждаться путем уноса массы (абляции). Явление уноса, подобно огненной струи ракетного двигателя направленного внутрь капсулы, развивает огромное давление на термоядерное горючие, вызывая прогрессирующее его обжатие. Установившееся тепловое равновесие обеспечивает равномерность распределения давления со всех сторон.

Примечание. Безусловно, что после срабатывания первичного заряда "корпус" капсулы (да и вообще всё устройство) представляет собой многократно ионизированную плазму, именно так это и надо понимать в дальнейшем.
Прозрачная углеродно-водородная плазма тормозит раннее расширение плазм корпусов капсулы и всей бомбы, сохраняя канал для распространения рентгеновского излучения от перекрытия его тяжелыми атомами корпусов.
Сила, сжимающая и ускоряющая термоядерное горючие, развивается исключительно благодаря абляции. Два остальных возможных источника давления - давление плазмы (давление, развиваемое тепловым движением плазмы между корпусами) и давление рентгеновских фотонов - не оказывают непосредственного влияния на обжатие.
Оказываемое на капсулу (состоящую из уранового корпуса, горючего и стержня из делящегося материала) давление приводит к цилиндрической (либо сферической) имплозии, уменьшая ее диаметр примерно в 30 (10) раз. Плотность материала капсулы возрастает в 1000 раз. Это большее сжатие, чем производимое взрывчатой оболочкой триггера на его плутониевое ядро, поскольку энергия, достаточная для уничтожения небольшого города, тратится на сжатие нескольких килограммов топлива. Но этого еще недостаточно.
Вместе с тем маловероятно, что стержень внутри капсулы подвергается такому экстремальному сжатию. Находящийся в центре, он воспринимает очень сильное ударное воздействие и разогревается до высокой температуры, при этом сжимаясь в ~4 раза. Однако этого хватает для приведения его в надкритическое состояние. Быстрые нейтроны, в избытке имеющиеся при делении триггера, замедляются дейтеридом лития до тепловых скоростей и начинают цепную реакцию в стержне так скоро, как быстро он переходит в сверхкритическое состояние. Его взрыв, действующий наподобие "запальной свечи", вызывает еще большее увеличивает давления и температуры в центре капсулы, делая их достаточными для разжигания термоядерной реакции. Далее, самоподдерживающаяся реакция горения двигается к внешним областям капсулы с топливом. Корпус капсулы мешает выходу теплового излучения за ее пределы, значительно увеличивая эффективность горения. Температуры, возникающие в ходе термоядерной реакции многократно превышают образующиеся при цепном делении (до 300 миллионов °K). С ростом температуры растет и скорость прохождения реакций.
Все это происходит примерно в полтора миллиарда раза быстрее, чем заняло это описание - всего за несколько сотен наносекунд.
Для срабатывания этой схемы крайне важны условия симметрии заряда и точного соблюдения условий эффективной лучевой имплозии. Так, например, неудача эксперимента Koon, в ходе операции Castle, произошла из-за ошибки в проекте устройства. Нейтронный поток от пускового заряда достиг второй ступени, предразогрев ее, и таким образом, помешав ее эффективному обжатию. Остальные изделия, испытанные в Castle, содержали бор-10, служащий хорошим поглотителем нейтронов и снижающим этот эффект предварительного разогрева термоядерного топлива.
Двухступенчатая схема Теллера-Улама позволяет создавать столь мощные заряды, на сколько хватит мощности триггера для сверхбыстрого обжатия большого количества горючего. Для дальнейшего увеличения величины заряда можно использовать энергию второй ступени для сжатия третьей. Вообще, на каждой стадии в таких устройствах возможно усиление мощности в 10-100 раз.



7. Кузькина мать


Сила взрыва в 100 Мт обеспечит полное уничтожение прилегающей территории на расстоянии в 35 км, серьезные повреждения на 50 км и ожоги третьей степени на дистанции в 77 км. Такое оружие способно разрушить целый регион - мегаполис со всеми пригородами.
Максимальная мощность бомбы 100 Мт для испытания была снижена вдвое, заменой урановой оболочки третьей ступени заряда на свинцовую. Это снизило вклад урановой части с 51.5 до 1.5 Мт. Однако заряд мощностью в 50 Мт все равно является максимальным из когда-либо произведенных и испытанных.
Бомба имеет трехступенчатую схему. Выход 50% мощности обеспечивался термоядерной частью, а вторые 50% - за счет деления урановых корпусов третьей и второй ступеней нейтронами термоядерной реакции.


Безусловно, это было экспериментальное устройство, испытание которого имело сугубо политическое и психологическое значение, необходимое для доказательства военной мощи Советского Союза. Ибо такой заряд, пусть даже в виде конструкционно завершенной бомбы, способный обеспечить выход 100 Мт - все-таки это не поставленный на вооружение образец, для которого решены проблемы доставки в боевых условиях и безопасного и длительного хранения.

Если бы бомба испытывалась с номинальным зарядом 100 Мт, это привело бы к сильнейшему радиоактивному заражению местности, увеличив общемировой выброс радиации (на тот момент) на 25%. Впрочем, даже несмотря на взрыв "чистой" версии, где 97% энергии выделялось за счет термоядерных реакций, испытание послужило причиной беспрецедентного выхода радиоактивных изотопов в атмосферу. Дальнейшее разработка, модернизация и производство бомбы не производилась.


8. Поражающие факторы ядерного взрыва


Ударная волна - область резкого сжатия среды, распространяющаяся во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью. В зависимости от среды распространения различают ударную волну в воздухе, в воде или грунте (сейсмовзрывные волны). Ударная волна образуется за счёт колоссальной энергии, выделяемой в зоне реакции, где образуется исключительно высокая температура, а давление достигает миллиардов атмосфер. Вблизи центра взрыва скорость распространения волны в несколько раз превышает скорость звука. На больших расстояниях она переходит в обычную акустическую волну и приближается к скорости звука.

Ударная волна может нанести незащищённым людям и животным травмы, контузии или быть причиной их гибели. Непосредственное поражение ударной волной приводит к перемещению тела человека в пространстве. Косвенные поражения люди и животные получают под воздействием летящих с большой скоростью осколков стекла, камней, дерева и других предметов. Ударная волна может нанести человеку от лёгких до крайне тяжёлых травм. Воздействуя на здания и сооружения, ударная волна наносит им слабые, средние, сильные или полные разрушения. Объём разрушений зависит от характера строений, их этажности и плотности застройки.

Световое излучение, по своей природе - поток лучистой энергии оптического диапазона - близок к спектру солнечного излучения. Источник светового излучения - светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высоких температур веществ ядерного боеприпаса, воздуха и грунта. Температура светящейся области некоторое время сравнима с температурой на Солнце (8000 - 10 000оС). Продолжительность действия - до десятков секунд.

При воздействии на людей световое излучение вызывает ожоги открытых участков тела, временное ослепление или ожог сетчатки глаза. Возможны вторичные ожоги от горящих зданий, растительности, воспламенившейся или тлеющей одежды. По данным иностранной печати, в гг. Хиросима и Нагасаки примерно 50% всех смертельных случаев было вызвано ожогами, из них 20 - 30% - непосредственно световым излучением и 70 - 80% - ожогами от пожаров. Т.к. световое излучение распространяется прямолинейно, то любая непрозрачная преграда, любой объект, дающий тень, может служить защитой от него. Тепловое воздействие светового излучения на материалы приводит к пожарам за многие километры от эпицентра взрыва. Так, при воздушном ядерном взрыве мощностью 1 Мт в ясную солнечную погоду деревянные строения воспламеняются на расстоянии до 20 км от центра взрыва.

Проникающая радиация представляет собой гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва. Кроме этого, выделяются ионизирующие излучения в виде альфа- и бета-частиц, но из-за малого свободного пробега их воздействием на людей и материалы пренебрегают. Время действия проникающей радиации не превышает 10 - 15 секунд с момента взрыва.

Основные параметры, характеризующие ионизирующее излучение - доза и мощность дозы излучения, поток и плотность потока энергии. Ионизирующая (повреждающая) способность гамма-лучей характеризуется экспозиционной дозой излучения и на практике измеряется в рентгенах (Р). Мощность экспозиционной дозы измеряется в Р/ч.

Распространяясь в среде, гамма-излучение изменяет физическую структуру вещества. При ионизации атомы и молекулы клеток живой ткани за счёт нарушения химических связей и распада жизненно важных веществ погибают или теряют способность к дальнейшей жизнедеятельности.

При воздействии проникающей радиации у людей и животных может возникнуть лучевая болезнь, степень которой зависит от экспозиционной дозы излучения, времени воздействия, площади облаков излучения тела и общего состояния организма. Доза 50 - 80 Р, полученная за первые четверо суток (однократная доза), не вызывает поражения и потерю трудоспособности у людей, за исключением некоторых изменений крови. При общей экспозиционной дозе 100 - 200 Р возникает лучевая болезнь I степени, которая излечима; при дозе 200 - 400 Р - лучевая болезнь II степени (возможны смертельные исходы - до 20%); при 400 - 600 Р - лучевая болезнь III степени (20 - 70% смертельных исходов, чаще от инфекционных осложнений или кровотечений); 600 Р и более - лучевая болезнь IV степени (без лечения заканчивается смертью в течение двух недель).

Безопасной для человека является однократно поглощенная экспозиционная доза излучения - 50 Р. Проникающая радиация вызывает обратимые и необратимые изменения в материалах, элементах радиотехнической, оптической, электронной аппаратуры.

Электромагнитный импульс (ЭМИ) - кратковременное магнитное поле, возникающее при взрыве ядерного заряда в результате взаимодействия гамма-лучей и нейтронов с атомами окружающей среды. ЭМИ непосредственного действия на человека не оказывает. В момент взрыва на доли секунд возникает импульс электрического тока и появляется разность потенциалов относительно земли в линиях связи, сигнализации, на металлоконструкциях. При этом может произойти пробой изоляции кабелей, повреждение входных элементов аппаратуры, выгорание плавких вставок предохранителей и т.д. Кроме этого, высокие потенциалы относительно земли на металлоконструкциях опасны для обслуживающего персонала.

Радиоактивное заражение имеет ряд особенностей: большая площадь заражения; длительность сохранения поражающего действия (дни, недели, месяцы); трудность обнаружения радиоактивных веществ. При наземном взрыве огненный шар касается поверхности земли. Окружающая среда сильно нагревается. Значительная часть грунта и скальных пород испаряется и захватывается огненным шаром. Радиоактивные вещества оседают на расплавленных частицах грунта. В результате образуется мощное облако, состоящее из огромного количества радиоактивных и неактивных частиц. За 7 - 10 минут облако поднимается и достигает своей максимальной высоты, стабилизируется, приобретает грибовидную форму и под действием воздушных потоков перемещается в определённом направлении. Большая часть осадков выпадает в течение первых 10 - 20 часов. При этом происходит заражение поверхности земли, воздуха, воды, материальных объектов.

Местность считается зараженной при уровне радиации 0,5 Р/ч.






Выберите курс повышения квалификации со скидкой 50%:

Автор
Дата добавления 03.02.2016
Раздел Физика
Подраздел Презентации
Просмотров198
Номер материала ДВ-410923
Получить свидетельство о публикации

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх