Глава 3. Основы комплексной защиты населения в чрезвычайных ситуациях военного времени

3.1. Ядерное оружие. Ядерный взрыв и его поражающие факторы. Защита населения от поражающих факторов ядерного взрыва
3.2. Химическое оружие и его поражающие факторы. Защита населения от поражающих факторов химического оружия
3.3. Биологическое оружие и его поражающие факторы. Защита населения от поражающих факторов биологического оружия

 

3.1. Ядерное оружие. Ядерный взрыв и его поражающие факторы. Защита населения от поражающих факторов ядерного взрыва

3.1.1. Ядерное оружие. Ядерные боеприпасы. Виды ядерных боеприпасов
3.1.2. Ядерный взрыв. Виды ядерных взрывов
3.1.3. Поражающие факторы ядерного оружия
3.1.4. Правила поведения и действия населения в очаге ядерного поражения

 

3.1.1. Ядерное оружие. Ядерные боеприпасы. Виды ядерных боеприпасов

Ядерное оружие (ЯО) - оружие массового поражения взрывного действия, основанное на использовании внутриядерной энергии, выделяющейся при цепных реакциях деления тяжелых ядер некоторых изотопов урана и плутония или термоядерных реакциях синтеза легких ядер - изотопов водорода (дейтерия и трития) - в более тяжелые, например, ядра изотопов гелия.
Это оружие включает:
- различные ядерные боеприпасы (боевые части ракет и торпед, авиационные и глубинные бомбы;
- артиллерийские снаряды и мины, снаряженные ядерными зарядными устройствами);
- средства управления ими и доставки к цели.
Ядерное оружие на настоящий момент является самым мощным оружием массового поражения, обладающим такими поражающими факторами, как:
- ударная волна;
- световое излучение;
- проникающая радиация;
- радиоактивное заражение;
- электромагнитный импульс.
Поражающее действие того или иного ядерного взрыва зависит от:
- мощности использованного боеприпаса;
- вида взрыва;
- типа ядерного заряда.
Мощность ядерного взрыва принято характеризовать тротиловым эквивалентом. Это означает, что если мощность какого-либо ядерного взрыва равна 20 тыс. т, то при данном ядерном взрыве выделяется такая же энергия, как и при взрыве 20 тыс. т. обычного взрывчатого вещества, такого как тринитротолуола. Ядерные боеприпасы всех типов, в зависимости от мощности, подразделяются на:
- сверхмалые (менее 1 тыс.т);
- малые (1-10 тыс.т);
- средние (10-100 тыс. т);
- крупные (100-1000 тыс. т);
- сверхкрупные (более 1000 тыс. т).
Источником энергии ядерного взрыва являются процессы, происходящие в ядрах атомов химических элементов. При различных превращениях ядер - разделении тяжелых ядер на части (осколки) или соединении легких ядер - за малый промежуток времени освобождается огромное количество энергии, называемой ядерной энергией. Иногда, в зависимости от типа заряда, употребляют более узкие понятия:
- атомное (ядерное) оружие (устройства, в которых используются цепные реакции деления);
- термоядерное оружие (основанное на цепной реакции синтеза);
- комбинированные заряды;
- нейтронное оружие.
В качестве ядерного заряда в атомных боеприпасах используется плутоний-239, уран-235 и уран-233. Деление атомных ядер радиоактивных химических элементов может происходить самопроизвольно или при воздействии на них различных элементарных частиц.
В ядерных боеприпасах ядра атомов вещества делятся при помощи нейтронов, которые сравнительно легко проникают в ядро атомов, не преодолевая электрические силы отталкивания. При массе заряда большей его критической массы в миллионные доли секунды протекает цепная ядерная реакция деления атомных ядер, сопровождающаяся выделением огромного количества энергии.
Критическая масса зависит от вида делящего вещества, его чистоты и плотности, а также формы заряда. Критическая масса урана-233 и плутония-239 при нормальной плотности и чистоте 93,5 % составляет около 17 кг, а урана-235 - 48 кг. Критическая масса уменьшается обратно пропорционально квадрату плотности делящегося вещества.
Основными частями ядерного боеприпаса являются:
- ядерное зарядное устройство (ядерный заряд);
- блок подрыва с предохранителями и источниками питания;
- корпус боеприпаса.
В составе ядерного заряда находится главная часть - ядерное взрывчатое вещество. Существуют два способа осуществления ядерного взрыва.
Первый из них состоит в том, чтобы два или несколько подкритических кусков ядерного взрывчатого вещества (ЯВВ) быстро соединить в один, размеры и масса которого больше критических. Для этого используется выстрел одной частью заряда в другую его часть, закрепленную в противоположном конце металлического цилиндра. Такие боеприпасы называют боеприпасами «пушечного типа» (рис. 2).

Рис. 2. Ядерный боеприпас «пушечного типа»:

1- детонатор;
2 - заряд взрывчатого вещества;
3 - отражатель нейтронов;
4 - ядерное взрывчатое вещество;
5 - источник нейтронов;
6 - корпус
Второй способ заключается в сильном обжатии подкритической массы (Крр<1) ЯВВ, что повышает плотность вещества заряда в несколько раз и переводит систему в надкритическое состояние (Крр>1), так как критическая масса обратно пропорциональна квадрату плотности вещества. Необходимое для этого обжатие можно получить путем взрыва обычных взрывчатых веществ, окружающих со всех сторон сферический заряд с ЯВВ. Направленная внутрь взрывная волна от обычных взрывчатых веществ сжимает сферический заряд ЯВВ, что способствует развитию цепной реакции деления. Такой способ называется имплозивным (рис. 3).

Рис. 3. Ядерный боеприпас имплозивного типа:

1 - детонатор;
2 - заряд ВВ;
3 - отражатель нейтронов;
4 - ЯВВ;
5 - источник нейтронов;
6 - корпус
В термоядерных боеприпасах используются ядерные реакции синтеза атомных ядер легких элементов дейтерия и трития. Поскольку для протекания реакции синтеза необходима температура в десятки миллионов градусов, то в качестве инициирующего устройства в термоядерных боеприпасах используются ядерные заряды деления. Взрывная реакция деления вызывает нагрев термоядерного горючего, в результате чего происходит интенсивная реакция соединения ядер атомов дейтерия и трития, сопровождающаяся выделение огромного количества энергии. Применение дейтерида лития 3LiD в качестве термоядерного горючего позволяет отказаться от использования в подобных боеприпасах дорогостоящего радиоактивного трития.
Принципиальная схема устройства термоядерного боеприпаса (водородной бомбы) приведена на рис 4.

Рис. 4. Схема устройства термоядерного боеприпаса типа «деление-синтез»:

1 - ядерный детонатор;
2 - заряд дейтерида лития;
3 - корпус
Первой фазой взрыва такого боеприпаса является деление урана (плутония), находящегося в ядерном детонаторе. При взрыве ядерного детонатора испускаются нейтроны и рентгеновское излучение, которые облучают, а возникшая ударная волна обжимает заряд дейтерида лития. Образование трития и резкое повышение температуры инициируют термоядерную реакцию в боеприпасе (вторая фаза взрыва), в результате которой происходит соединение ядер дейтерия и трития. При этом 70% полного количества энергии, выделившейся в ходе протекания реакции синтеза, уносится быстрыми нейтронами, 20 % - ядрами атомов гелия и 2 % - гамма- квантами.
Если корпус заряда изготовить из природного U-238, то быстрые нейтроны могут вызвать деление ядер U-238. Это будет третья фаза взрыва. Такие боеприпасы, основанные на принципе «деление-синтез- деление», называют трехфазными или комбинированными. Таким образом могут создаваться различные ядерные заряды: однофазные, двухфазные и трехфазные, которые отличаются друг от друга не только мощностью взрыва, но и характером поражающего воздействия. Так, с увеличением коэффициента термоядерности, равного отношению количества энергии, выделившейся за счет реакции синтеза, к общему количеству энергии взрыва данной мощности, уменьшается выход радиоактивных продуктов на единицу мощности, а, следовательно, уменьшаются масштабы радиоактивного заражения.
Развитие ядерного оружия привело к созданию нейтронных боеприпасов.
Нейтронный боеприпас (рис.5) представляет собой термоядерный заряд мощностью не более 10 тыс.т, у которого основная доля энергии выделяется за счет реакции синтеза ядер дейтерия и трития, а количество энергии, получаемой в результате деления тяжелых ядер в детонаторе, минимально, но достаточно для начала реакции синтеза. Нейтронная составляющая проникающей радиации малого по мощности ядерного взрыва будет оказывать основное поражающее воздействие на население. Так, для нейтронного боеприпаса на одинаковом расстоянии от эпицентра взрыва доза проникающей радиации примерно в 5-10 раз больше, чем для заряда деления той же мощности.

Рис.5. Схема устройства нейтронного боеприпаса «пушечного» типа:

1 - корпус боеприпаса;
2 - смесь дейтерия и трития;
3 - отражатель нейтронов;
4 - заряд Pu-239;
5 - заряд ВВ;
6 - детонатор;
7 - источник нейтронов