Ударная волна ядерного взрыва и защита от нее

Ударная волна ядерного взрыва и защита от нее

Ударная волна является основным поражающим фактором ядерного взрыва, она вызывает различные по характеру и тяжести поражения людей и животных, разрушает здания, сооружения с удалением от центра (эпицентра) взрыва разрушительная сила ударной волны ослабевает.

Степень поражения и разрушения ударной волной зависит от мощности боеприпаса, вида и расстояния от центра (эпицентра) взрыва конструкции и расположения зданий и сооружений, положения людей. техники во время воздействия ударной волны, рельефа местности и других факторов.

Распределение энергии ядерного взрыва зависит от вида взрыва и условий, в которых он происходит.

При взрыве ядерного боеприпаса более 90% внутриядерной энергии, освобожденной в результате ядерной реакции, за миллионные доли секунды превращайся в энергию. При этом температура в зоне ядерного взрыва повышается до десятков миллионов градусов, а давление достигает 105 МПа.

Практически мгновенно испарившиеся вещества заряда и окружающей среды (воздух, вода, грунт) образуют область раскаленных газов, с огромной скоростью расширяющихся в разные стороны. Вслед за расширением в среде, окружающей место взрыва, распространяется волна сильного сжатия, называемая ударной, или взрывной. В зависимости от того в какой среде (в воздухе, воде или грунте) распространяется волна, ее называют, соответственно, воздушной ударной волной, ударной волной в воде и сейсмовзрывной волной в грунте.Характерной особенностью ударной волны является наличие очень резкой передней границы, называемой фронтом. Скорость движения фронта волны и среды во фронте, давление, плотность и температура взаимосвязаны.

Механизм воздействия ударной волны на различные объекты заключается в повышении давления воздуха при прохождении волны на поверхности. Величина этого давления, кроме давления воздуха во фронте волны, зависит также и от ориентации поверхности объекта по отношению к направлению распространения волны. Основными параметрами, определяющими поражающее действие ударной волны, являются избыточное давление в ее фронте, скоростной напор воздуха и время действия избыточного давления. Скоростной напор воздуха, например, при избыточном давлении во фронте ударной волны 30 кПа, достигает 63,3 м/с, т. е. превышает 200 км/ч.

Порыв такого «ураганного ветра», который в зависимости от мощности взрыва может длиться от долей секунды до нескольких секунд, способен сбить с ног и отбросить на значительное расстояние человека, перевернуть тяжелый автомобиль, причинить значительные повреждения зданиям и сооружениям.

Особенностью действия ударной волны является ее способность затекать внутрь защитных сооружений сквозь воздухозаборные отверстия, поэтому воздухозаборные каналы убежищ снабжены специальными волногасительными устройствами. В очаге ядерного поражения выделяют четыре основных зоны разрушений, обусловленных воздействием воздушной ударной волны. Это зоны полных, сильных, средних и слабых разрушений.

Зона полных разрушений возникает там, где избыточное давление во фронте ударной волны достигает 50 кПа (0,5 кгс/см2) и выше. В этой зоне жилые и промышленные здания всех типов, наземные и частично подземные сооружения коммунально-энергетического хозяйства, воздушные линии электропередач и связи разрушаются полностью. Убежища и укрытия, находящиеся вблизи внешней границы зоны, получают различные повреждения, остальные разрушаются. Разрушенные здания и сооружения создают сплошные завалы. Люди, находящиеся вне защитных сооружений, погибают. В районе эпицентра наблюдается высокий уровень радиоактивного заражения.

Зона сильных разрушений возникает при избыточном давлении во фронте ударном волны от 50 до 30 кПа. Промышленные и гражданские здания и наземные сооружения коммунально-энергетического хозяйства разрушаются полностью или сильно повреждаются. Подземные сети коммунально-энергетического хозяйства сохраняются. В районах плотной застройки образуются как сплошные, так и отдельные участки завалов. Входы и воздухозаборные устройства убежищ могут быть завалены. Воздушные линии электроснабжения и связи, металлические и железобетонные мосты и путепроводы разрушаются полностью или очень сильно. Укрытия могут сохраниться. Зона средних разрушений возникает при избыточном давлении во фронте ударной волны от 30 до 20 кПа. Многоэтажные здания различных конструкций в этой зоне, а также воздушные линии электроснабжения и связи получают средние и слабые повреждения. Убежища и подземные коммуникации коммунально-энергетических систем, большинство подвальных помещений сохраняются. В зоне образуются отдельные участки завалов.

Зона слабых разрушений образуется при избыточном давлении во фронте ударной волны от 20 до 10 кПа. В этой зоне здания получают слабые повреждения. Могут быть разрушены кровля, остекление, внутренние перегородки, дверные заполнения. Деревянные здания в большинстве случаев разрушаются полностью. Возможны очаги вторичных пожаров. Все защитные сооружения сохраняются. Воздушные линии электропередач и связи получают слабые и средние повреждения.

Размеры зон поражения от общей площади очага ядерного взрыва ориентировочно составляют: зона полных разрушений — 12%, сильных — 10%, средних — 18%, слабых — 60%.

Ударная волна может поражать человека непосредственно (воздействие избыточного давления и скоростного напора воздуха) и косвенно (поражения, наносимые обломками зданий, деревьев, осколками стекла и др.). Травмы, наносимые людям ударной волной, по степени тяжести подразделяются на легкие, средней тяжести, тяжелые и смертельные. Так, незащищенные люди, находящиеся на открытой местности, при избыточном давлении во фронте ударной волны 120—140 кПа получают смертельные травмы, 50—120 — тяжелые, 28—50 — средней тяжести, 14—2В — легкие, давление во фронте ударной волны 10 кПа и меньше уже не опасно. Поражающее действие ударной волны на человека, лежащего на поверхности земли, значительно меньше, чем на человека, стоящего в момент прихода фронта ударной волны.

Простейшие природные средства защиты (овраги, курганы, ямы, лесные массивы и др.) в 1,5—2 раза уменьшают радиус зоны поражения ударной волной. Примерно так же уменьшают радиус зоны поражения и открытые щели. Значительно ослабляют избыточное давление и скоростной напор воздуха, замкнутые по контуру заглубленные в грунт сооружения (убежища, укрытия, подвалы с усиленными перекрытиями, подземные полости и переходы, сети коммунального хозяйства). Заглубленные в грунт даже на небольшую глубину сооружения при воздействии ударной волны выдерживают значительно большие давления, чем сооружения, возвышающиеся над поверхностью земли.