Проникающая радиация ядерного взрыва

        Проникающая радиация ядерного  взрыва представляет собой совместное g-излучение и нейтронное излучение.

        g-излучение и нейтронное излучение  различны по своим физическим  свойствам, а общим для них  является то, что они могут  распространяться в воздухе во все стороны на расстояния до 2,5—3 км. Проходя через биологическую ткань, g-кванты и нейтроны ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав живых клеток, в результате чего нарушается нормальный обмен веществ и изменяется характер жизнедеятельности клеток, отдельных органов и систем организма, что приводит к возникновению специфического заболевания — лучевой болезни.

        Источником проникающей радиации  являются ядерные реакции деления  и синтеза, протекающие в боеприпасах  в момент взрыва, а также радиоактивный распад осколков деления g-кванты могут быть мгновенными, испускаемыми в ходе протекания ядерных реакций взрыва, при взаимодействии нейтронов с конструкционными материалами боеприпаса и с ближайшими к нему слоями воздуха, осколочными, образуемыми при радиоактивном распаде осколков деления, или захватными, возникающими при ядерных реакциях захвата нейтронов атомами воздуха и грунта на значительных расстояниях от центра взрыва боеприпаса.

       Нейтроны проникающей радиации  могут быть мгновенными, испускаемыми в ходе протекания ядерных реакций взрыва, и «запаздывающими», образующимися в процессе распада осколков деления в течение первых 2—3 с после взрыва.

      Время действия проникающей радиации  при взрыве зарядов деления  и комбинированных зарядов не превышает нескольких секунд. При взрыве зарядов деления и комбинированных зарядов время действия проникающей радиации определяется временем подъема облака взрыва на такую высоту, при которой излучение поглощается толщей воздуха и практически не достигает поверхности земли.

       Поражающее действие проникающей  радиации характеризуется величиной  дозы излучения, т. е. количеством  энергии радиоактивных излучений,  поглощенной единицей массы облучаемой  среды. Различают дозу излучения  в воздухе (экспозиционную дозу) и поглощенную дозу.

       Экспозиционная доза ранее измерялась  внесистемными единицами — рентгенами  Р. Один рентген — это такая  доза рентгеновского или g-излучения,  которая создает в 1 см3 воздуха  2,1 • 109 пар ионов. В новой  системе единиц СИ экспозиционная доза измеряется в кулонах на килограмм (1Р = 2,58• 10-4 Кл/кг). Экспозиционная доза в рентгенах достаточно надежно характеризует потенциальную опасность воздействия ионизирующей радиации при общем и равномерном облучении тела человека.

       Поглощенную дозу измеряли в  радах (1 рад = 0,01 Дж/кг=100 Эрг/г поглощенной  энергии в ткани). Новая единица  поглощенной дозы в системе  СИ — грэй (1 Гр =  1 Дж/кг=100 рад). Поглощенная доза более точно  определяет воздействие ионизирующих  излучений на биологические ткани организма, имеющие различные атомный состав и плотность.

      В данном издании для характеристики  проникающей радиации используются  внесистемные единицы: рентген  — для  g-излучения и биологический  эквивалент рентгена (бэр)— для дозы нейтронов. Один бэр — это такая доза нейтронов, биологическое воздействие которой эквивалентно воздействию одного рентгена g-излучения. Поэтому при оценке общего эффекта воздействия проникающей радиации рентгены и биологический эквивалент рентгена можно суммировать.

       Доза проникающей радиации зависит от типа ядерного заряда, мощности и вида взрыва, а также от расстояния до центра взрыва.

          Проникающая радиация является одним из основных поражающих факторов при взрывах нейтронных боеприпасов и боеприпасов деления сверхмалой и малой мощности. Для взрывов большей мощности радиус поражения проникающей радиацией значительно меньше радиусов поражения ударной волной и световым излучением. Особо важное значение проникающая радиация приобретает в случае взрывов нейтронных боеприпасов, когда основная доля дозы излучения образуется быстрыми нейтронами. 

Таблица 1.

       Расчетные значения доз излучения при воздушном взрыве нейтронного боеприпаса мощностью 1 тыс. т 

Примечания:

      1. При взрыве нейтронного боеприпаса мощностью q тыс. т дозы излучения будут в q раз больше (меньше) указанных в таблице.

      2. При взрыве ядерною заряда деления той же мощности при |прочих равных условиях дозы излучения будут меньше в 5—10 раз.

      Из табл. 1 следует, что на близких расстояниях от эпицентра взрыва в зоне смертельных и тяжелых поражений доза нейтронов значительно превосходит дозу g-излучения и только на границе легких поражений, т. е. на расстоянии 1 500—1 800 м, их значения будут примерно одинаковыми.

     2. Поражающее воздействие проникающей радиации.

      Поражающее воздействие проникающей радиации на личный состав и на состояние его боеспособности зависит от величины дозы излучения и времени, прошедшего после взрыва. В зависимости от дозы излучения различают четыре степени лучевой болезни: первую (легкую), вторую (среднюю), третью (тяжелую) и четвертую (крайне тяжелую).

      Лучевая болезнь I степени возникает при суммарной дозе излучения 150—250 Р. Скрытый период продолжается две-три недели, после чего появляются недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, периодическое повышение температуры.

      В крови уменьшается содержание белых кровяных шариков. Лучевая болезнь I степени излечима.

       Лучевая болезнь II степени возникает при суммарной дозе излучения 250—400 Р. Скрытый период длится около недели. Признаки заболевания выражены более ярко. При активном лечении наступает выздоровление через 1,5—2 мес.

      Лучевая болезнь III степени наступает при дозе 400— 700 Р. Скрытый период составляет несколько часов. Болезнь протекает интенсивно и тяжело. В случае благоприятного исхода выздоровление может наступить через 6—8 мес.

      Лучевая болезнь IV степени наступает при дозе свыше 700 Р, которая является наиболее опасной. При дозах, превышающих 5000 Р, личный состав утрачивает боеспособность через несколько минут.

      Тяжесть поражения, в известной мере, зависит от состояния организма до облучения и его индивидуальных особенностей. Сильное переутомление, голодание, болезнь, травмы, ожоги повышают чувствительность организма к воздействию проникающей радиации. Сначала человек теряет физическую работоспособность, а затем — умственную.

     В боевой технике и вооружении под действием нейтронов может образоваться наведенная активность, которая оказывает влияние на боеспособность экипажей и личный состав ремонтно-эвакуационных подразделений.

     В приборах радиационной разведки под действием наведенной активности в детекторных блоках могут выйти из строя наиболее чувствительные поддиапазоны измерений. При больших дозах излучения и потоках быстрых нейтронов утрачивают работоспособность комплектующие элементы систем радиоэлектроники и электроавтоматики. При дозах более 2 000 Р стекла оптических приборов темнеют, окрашиваясь в фиолетово-бурый цвет, что снижает или полностью исключает возможность их использования для наблюдения. Дозы излучения 2—3 Р приводят в негодность фотоматериалы, находящиеся в светонепроницаемой упаковке.

       Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие g-излучение и нейтроны. При решении вопросов защиты следует учитывать разницу в механизмах взаимодействия g-квантов и нейтронов, что предопределяет выбор защитных материалов, g-излучение сильнее всего ослабляется тяжелыми материалами, имеющими высокую электронную плотность (свинец, сталь, бетон). Поток нейтронов лучше ослабляется легкими материалами, содержащими ядра легких элементов, например водорода (вода, полиэтилен).

        Дозы, Р, по каждому виду излучений после прохождения защитной среды (преграды) можно вычислить по формулам:

       где Дап и Д°g— дозы до защитной среды (преграды); Дп и Дg —дозы после защитной среды (преграды); h — толщина защиты, см; dп и dg —слои половинного ослабления соответственно по нейтронам и по g-излучению, см (табл. 2). 

Таблица 2.

 Толщина слоев половинного ослабления проникающей радиации.

Примечание. Интервалы значений толщины слоев  половинного ослабления обусловлены  различным устройством ядерных  зарядов, а также энергией нейтронов и g-квантов.

        В подвижных объектах для защиты от проникающей радиации необходима комбинированная защита, состоящая из легких водородсодержащих веществ и материалов с высокой плотностью. Без специальных противорадиационных экранов, например, средний танк имеет кратность ослабления проникающей радиации, равную примерно 4, что недостаточно для обеспечения надежной защиты экипажа. Поэтому вопросы защиты личного состава должны решаться выполнением комплекса различных мероприятий.

       Наибольшей кратностью ослабления дозы проникающей радиации обладают фортификационные сооружения (перекрытые траншеи — до 100, убежища — до 15000).

        В качестве средств, ослабляющих действие ионизирующих излучений на организм человека, могут быть использованы различные противорадиационные препараты (радиопротекторы).

      3. Радиоактивное заражение местности, приземного слоя атмосферы и объектов.

      Радиоактивное заражение местности, приземного слоя атмосферы, воздушного пространства, воды и других объектов возникает в результате выпадения радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва.

       Значение радиоактивного заражения как поражающего фактора определяется тем, что высокие уровни радиации могут наблюдаться не только в районе, прилегающем к месту взрыва, но и на расстоянии десятков и даже сотен километров от него. В отличие от других поражающих факторов, действие которых проявляется в течение относительно короткого времени после ядерного взрыва, радиоактивное заражение местности может быть опасным на протяжении нескольких суток и недель после взрыва.

      Наиболее сильное заражение местности происходит при наземных ядерных взрывах, когда площади заражения с опасными уровнями радиации во много раз превышают размеры зон поражения ударной волной, световым излучением и проникающей радиацией. Сами радиоактивные вещества и испускаемые ими ионизирующие излучения не имеют цвета, запаха, а скорость их распада не может быть изменена какими-либо физическими или химическими методами.

       Зараженную местность по пути движения облака, где выпадают радиоактивные частицы диаметром более 30— 50 мкм, принято называть ближним следом заражения. На больших расстояниях — дальний след — небольшое заражение местности не влияет на боеспособность личного состава.