Электромагнитный импульс и защита от него

Электромагнитный импульс и защита от него

Кратковременные результирующие электрические и магнитные поля, возникающие во время ядерной реакции в вследствие распада атомов, представляют собой электромагнитный импульс (ЭМИ) ядерного взрыва. Электромагнитные поля создают импульсные электрические токи и напряжения в воздушных и наземных проводных и кабельных линиях, а так же радиоизлучения, распространяющиеся на большие расстояния.

При взрыве ядерного заряда образуется электромагнитное поле, которое вызывает наведенные электрические токи и напряжения в проводах, кабелях, антеннах радиостанций, электропроводящих коммуникаций. Одновременно излучаются радиоволны, распространяющиеся на большие расстояния. Радиоволны воспринимаются аппаратурой как помехи.

Электромагнитные поля в диапазоне радиочастот возникают в результате физических процессов, происходящих в момент взрыва. С точки зрения поражающего действия наибольшую опасность представляют импульсные электромагнитные поля, существующие несколько десятков миллисекунд. Эти электромагнитные поля принято называть электромагнитным импульсом (ЭМИ) ядерного взрыва. При наземном ядерном взрыве гамма-кванты, исходящие из зоны ядерной реакции, и гамма-кванты, возникающие в результате захвата нейтронов ядрами атомов азота, выбивают из атомов воздуха быстрые электроны, которые летят в том же направлении, что и гамма-кванты со скоростью света, а положительные ионы остаются на месте. В результате разделения положительных и отрицательных зарядов из образующихся элементарных электрических и магнитных полей возникает результирующее электромагнитное поле.

Электромагнитные поля, создаваемые ядерным взрывом, характеризуются напряженностью. Время действия ЭМИ около 200 мс, спектр частот — от единиц до сотен мегагерц. По поражающему действию более опасны импульсы низких частот (10— 15 кГц). ЭМИ наводит высокое напряжение, которое выводит из строя линии электроснабжения, нарушает изоляцию, расплавляет провода, выжигает элементы электросхем, вызывает ионизацию диэлектриков, может воспламенить аппаратуру, а через нее и здания, в которых она размещается.

При высотном ядерном взрыве ЭМИ возникает за счет быстрых электронов, выбиваемых гамма-квантами из оболочки боеприпаса, а также в результате взаимодействия рентгеновского излучения с атомами окружающей среды (атомами воздуха). Вследствие разделения положительных и отрицательных зарядов возникают сильные электромагнитные поля и излучения, достигающие поверхности земли.

Электрическое и магнитное поля ЭМИ характеризуются напряженностью. Напряженность электрического и магнитного полей зависит от мощности взрыва, расстояния от его центра или эпицентра, вида взрыва, состояния окружающей среды и других факторов.

Особенностью поражающего действия ЭМИ по сравнению с другими факторами является его способность почти мгновенно распространяться на десятки и сотни километров в окружающей среде и по различным коммуникациям.

В зависимости от условий ЭМИ ядерного взрыва может оказывать различное поражающее действие на людей и объекты, оборудованные радиоэлектронной и электротехнической аппаратурой.

Человека поражает кратковременный электрический ток, возникающий под воздействием ЭМИ.

Параметры возникающего тока зависят от параметров ЭМИ и степени электромагнитной связи человека с полями ЭМИ. Чем выше параметры ЭМИ и больше степень электромагнитной связи, тем сильнее воздействует ЭМИ на организм человека. Непосредственно ЭМИ не поражает человека из-за слабой электромагнитной связи. Однако, следует помнить, что напряжения и токи, наводимые ЭМИ на электропроводящие коммуникации (кабели, провода, металлические трубы), способны распространяться по ним со значительно меньшим ослаблением, чем при распространении ЭМИ по воздуху или грунту, и при отсутствии защитных мер могут вызвать поражение людей, находящихся в защитных сооружениях и при безопасном удалении от очага поражения.

Таким образом, для защиты людей от ЭМИ необходимо экранировать места расположения людей, устраивать заземлители, применять другие защитные средства. Основное проявление воздействия ЭМИ на аппаратуру — образование напряжений и токов в цепях, соединяющих элементы и составные части приборов, сами приборы и объекты в целом между собой. Эти цепи увеличивают электромагнитную связь приборов с полями ЭМИ.

Напряжения и токи, наводимые ЭМИ при наземных и низких воздушных взрывах, в радиусе нескольких километров вызывают пробой изоляции в электроустройствах и трансформаторах, поломку подвижных частей реле, генераторов, выход из строя полупроводников, устройств на микромодулях и микросхемах, перегорание предохранителей. При этом возникающее напряжение между линией и землей в 10— 100 раз больше, чем между проводами линии. Наиболее подвержены воздействию ЭМИ системы связи, сигнализации и управления. Для защиты радиоэлектронной и электротехнической аппаратуры от воздействия ЭМИ помещения, в которых она располагается, оборудуются защитными металлическими экранами, применяются грозозащитные средства, разрядники, плавкие вставки, устройства автоматического отключения аппаратуры от линий, надежное заземление аппаратуры.