Виды ядерных взрывов


В зависимости от задач, решаемых при применении ядерного оружия, вида и местонахождения объектов ядерных ударов, харак­тера предстоящих действий войск и других условий ядерные взры­вы могут осуществляться в воздухе на различной высоте, у поверх­ности земли (воды) и под землей (под водой). В соответствии с этим, а также по характеру физических процессов, сопровождаю­щих взрыв и зависящих от среды, в которой он произведен, ядерные взрывы разделяют на следующие виды: высотный, воз­душный, наземный, надводный, подземный и подводный.

Высотным взрывом называется взрыв выше границы тропосфе­ры. В зависимости от географической широты местности высота границы тропосферы изменяется от 8 до 18 км.Наименьшая вы­сота высотного взрыва условно принимается равной 10 км.

Высотный взрыв применяют для поражения в полете воздушных и космических целей (самолетов, крылатых ракет, головных частей баллистических ракет и других летательных аппаратов). Наземная боевая техника и вооружение, а также фортификационные и дру­гие инженерные сооружения при высотном взрыве существенных разрушений, как правило, не получают

Воздушным взрывом называется взрыв в воздухе на такой вы­соте, когда светящаяся область не касается поверхности земли (воды). Воздушные взрывы подразделяются на низкие и высокие.

Воздушные взрывы применяются главным образом для пораже­ния наземных (надводных) объектов.

Низкий воздушный взрыв применяется в тех случаях, когда тре­буется на наибольшей площади вывести из строя танки, броне­транспортеры, орудия наземной и зенитной артиллерии и другие устойчивые к ядерному взрыву виды боевой техники, а также раз­рушить сравнительно прочные наземные сооружения и вместе с тем избежать сильного радиоактивного заражения местности.

Высокий воздушный взрыв применяется тогда, когда по усло­виям обстановки недопустимо радиоактивное заражение местности и требуется обеспечить разрушение на большей площади, чем при низком воздушном взрыве, малопрочных наземных объектов (на­пример, городской застройки, самолетов, ракет на открытых стар­товых позициях и т. п.).

         Наземным (надводным) взрывом называется взрыв на поверх­ности земли или воды (контактный взрыв) или же в воздухе.При наземном (надводном) взрыве светя­щаяся область касается поверхности земли (воды).

Наземный взрыв наиболее целесообразно применять для пора­жения объектов, состоящих из сооружений большой прочности, и войск, находящихся в прочных укрытиях. При этом наземный взрыв может применяться только в том случае, если по условиям обста­новки допустимо или желательно сильное радиоактивное зараже­ние местности.

          Надводный взрыв применяется для поражения надводных ко­раблей и гидротехнических сооружений. Характерной особенно­стью этого взрыва, как и наземного, является сильное радиоак­тивное заражение прибрежной полосы местности и объектов, нахо­дящихся на суше и акватории.

          Подземным (подводным) взрывом называется взрыв, произве­денный под землей (под водой).

          Подземный взрыв в боевых условиях осуществляется, как пра­вило, при заблаговременной установке ядерного боеприпаса. Он применяется с целью создания заграждений, а также для разруше­ния особо прочных подземных сооружений.

          Подводный взрыв применяется для поражения подводных ло­док и надводных кораблей, для разрушения гидротехнических со­оружений, средств противодесантной обороны, минных и противо­лодочных заграждений.

Точка на поверхности земли (воды), над (под) которой про­изошел взрыв, называется эпицентром взрыва.

Развитие воздушного и наземного ядерных взрывов. Поражающие факторы ядерного взрыва

Развитие взрыва ядерного заряда любого вида начинается с цепной ядерной реакции деления. В ходе этой реакции из зоны взрыва в окружающую среду испускаются нейтроны и гамма-излучение, называемые мгновенными, поток которых является   ча­стью проникающей радиации ядерного взрыва.

         Мгновенное гамма-излучение, взаимодействуя с атомами окру­жающей среды, создает поток быстрых электронов, летящих с большой скоростью преимущественно в радиальном направлении от центра взрыва, и положительных ионов, остающихся практиче­ски на месте. Таким образом, в пространстве на некоторое время происходит разделение положительных и отрицательных зарядов, что приводит к возникновению электрических и магнитных полей. Эти поля ввиду их кратковременности принято называть электро­магнитным импульсом ядерного взрыва.

           В зоне ядерной реакции вследствие выделения огромного коли­чества энергии в небольшом объеме в течение весьма малого промежутка времени (миллионных долей секунды) давление дости­гает десятков миллиардов килограммов на квадратный сантиметр, а температура — десятков миллионов градусов. В этих условиях энергия быстро передается окружающему зону реакции веществу, которое нагревается до очень высокой температуры (порядка деся­ти миллионов градусов). При такой температуре испарившееся ве­щество боеприпаса испускает интенсивный поток электромагнит­ного излучения, основная доля которого приходится на рентгенов­ский участок спектра. Поглощаясь окружающим воздухом, рентге­новское излучение нагревает его, в результате чего возникает све­тящаяся область, представляющая собой объем разогрето­го воздуха и газов, образующихся в зоне взрыва. Светящаяся об­ласть является источником светового излучения ядерного взрыва

           Светящаяся область ядерного взрыва в своем развитии прохо­дит три фазы: начальную, первую и вторую. В зависимости от мощ­ности взрыва длительность начальной фазы светящейся области со­ставляет доли миллисекунды, первой — от нескольких миллисекунд до десятков и сотен миллисекунд, а второй — от десятых долей секунды до десятков секунд. За время существования светящейся области температура внутри ее изменяется от миллионов до не­скольких тысяч градусов.

          В начальной фазе, пока температура внутри светящей­ся области более 300 тыс. °К, распространение ее границы проис­ходит в результате прогрева холодного воздуха излучением. В этот период давление и температура в светящейся области распределе­ны почти равномерно, а у ее границы, в тонком наружном слое, они резко уменьшаются до давления и температуры окружающего воз­духа. Перепад давления в поверхностном слое светящейся области обусловливает возникновение в нем газодинамических возмущений, распространяющихся со скоростью звука, соответствующей темпе­ратуре нагретого воздуха.

Когда температура внутри светящейся области составляет более 300 тыс. °К, скорость распространения границы светящейся области за счет прогрева холодного воздуха излучением выше скорости пе­редачи газодинамических возмущений. С понижением температуры скорость расширения границы светящейся области в результате прогрева воздуха излучением уменьшается быстрее, чем скорость распространения газодинамических возмущений. При температуре 300 тыс. °К скорости обоих процессов становятся равными, а затем скорость распространения газодинамических возмущений превышает скорость расширения светящейся области, что приводит к обра­зованию у ее границы фронта ударной волны, т.е. скачка давления, плотности и температуры. В дальнейшем фронт ударной волны вы­ходит на поверхность светящейся области и становится ее границей. Яркостная температура светящейся области в начальной фазе ее развития некоторое время остается равной температуре 10 тыс. °К. Это объясняется тем, что воз­дух, нагретый до температуры выше 10 тыс. °К, непрозрачен и не пропускает излучения в окружающую среду из внутренних, более горячих слоев светящейся области. В процессе выхода фронта ударной волны на границу светящейся области яркостная температура ее повышается от 10 до 100 тыс. °К.

            Момент выхода фронта ударной волны на поверхность светя­щейся области является окончанием начальной фазы и началом первой фазы.

            Развитие светящейся области в первой фазе определяется законами распространения фронта ударной волны.

По мере распространения фронта ударной волны температура в нем понижается. Пока температура фронта ударной волны оста­ется выше 10 тыс. °К, он, так же как и поверхностный слой светя­щейся области в начальной фазе ее развития, полностью поглоща­ет излучение, идущее из внутренних, более горячих слоев. Поэто­му яркостная температура светящейся области в этот период равна температуре фронта ударной волны. В дальнейшем фронт ударной волны остывает и постепенно стано­вится прозрачным, однако воздух за фронтом волны еще некото­рое время продолжает экранировать излучение внутренних слоев вследствие образования в нем окислов азота, поглощающих излу­чение.

             Когда температура фронта ударной волны понижается до 2— 4 тыс. °К, концентрация окислов азота уменьшается. В результате этого прозрачность воздуха за фронтом повышается и яркостная температура светящейся области, пройдя через минимум, вновь начинает увеличиваться. Примерно к этому момен­ту времени фронт ударной волны перестает светиться и уходит впе­ред. Поэтому принято говорить, что в момент достижения миниму­ма яркости происходит «отрыв» фронта ударной волны от по­верхности светящейся области.

             Во второй фазе развития светящейся области прозрач­ность воздуха в экранирующем слое увеличивается, поэтому яркостная температура ее вновь возрастает, достигая максимума в 8—10 тыс. °К. После достижения максимума яркостная температура постепенно уменьшается, и при температуре 2—3 тыс. °К светящаяся область превращается в облако взрыва.

            На вторую фазу приходится основная доля энергии светового излучения (до 98%).

Время существования светящейся области возрастает с увели­чением мощности взрыва. При взрывах боеприпасов сверхмалого калибра свечение продолжается десятые доли секунды, малого — 1—2 сек, среднего — 2—5 сек, крупного — 5—10 секи сверхкруп­ного — несколько десятков секунд.

             Размеры светящейся области также возрастают с увеличением мощности взрыва. При взрывах боеприпасов сверхмалого калиб­ра максимальный диаметр светящейся области составляет 50— 200 м, малого — 200—500 м, среднего — 500—1000 м, крупного — 1000—2000 м и сверхкрупного — несколько километров.

             Форма светящейся области зависит от высоты взрыва. При высоком воздушном взрыве она близка к сферической. Све­тящаяся область низкого воздушного взрыва, деформируясь удар­ной волной, отраженной от поверхности земли, принимает вид сфе­рического сегмента. При наземном взрыве светящаяся область со­прикасается с поверхностью земли и имеет форму полушария, диа­метр которого в 1,2—1,3 раза больше диаметра светящейся обла­сти воздушного взрыва той же мощности.

             Облако взрыва представляет собой клубящуюся массу воздуха, перемешанную с радиоактивными продуктами взрыва, частицами пыли (при наземных и низких воздушных взрывах) и парами воды (при подводных взрывах).

            В начальный момент плотность воздуха в облаке взрыва зна­чительно меньше атмосферной, вследствие чего оно быстро подни­мается. В процессе подъема в результате сопротивления окружаю­щего воздуха и охлаждения облака скорость его подъема умень­шается.

            Максимальная высота подъема облака зависит от мощности взрыва и изменяется от 4—7 км при взрывах боеприпасов малого калибра до 10—20 км при взрывах боеприпасов среднего и круп­ного калибров. Время подъема облака на максимальную высоту при взрывах боеприпасов малого и среднего калибров составляет до 10 мин, а при взрывах боеприпасов крупного калибра — до 7 мин, максимальный горизонтальный диаметр облака изменяется соответственно от 2—10 до 15—20 км.

              После достижения максимальной высоты облако под действием воздушных течений переносится на большие расстояния и рассеи­вается. При этом содержащиеся в нем радиоактивные частицы вы­падают на поверхность земли, воздавая радиоактивное заражение местности и объектов.

             Облако пыли и пылевой столб. В районе эпицентра взрыва под действием светового излучения поверхностный слой грунта нагре­вается, вследствие чего происходит быстрое испарение почвенной влаги, приводящее к распылению грунта и образованию облака пыли.

            Температура в облаке пыли имеет максимальное значение в центре и быстро спадает к его краям. Это обусловливает возник­новение воздушных потоков, направленных от периферии к цент­ру облака и образующих в районе центра мощный восходящий по­ток, который, увлекая за собой пыль, создает пылевой столб. Диаметр пылевого столба в зависимости от мощности взрыва изменяется от нескольких десятков до нескольких сотен метров. При наземных взрывах пылевой столб соединен с облаком взры­ва с начала его подъема.

             Поражающие факторы взрыва. В процессе развития физических явлений, сопровождающих ядерный взрыв в воздухе, возникают воздушная ударная волна, световое излучение, проникающая ра­диация, электромагнитный импульс, а также создается радиоактив­ное заражение местности и объектов.

            Воздушная ударная волна поражает людей, разрушает боевую технику, вооружение и различные сооружения.

           Световое излучение способно вызвать возгорание различных материалов, имущества, боевой техники и сооружений. У людей и животных оно вызывает ожоги кожи, поражение глаз и времен­ное ослепление.

           Проникающая радиация, воздействуя на людей и животных, вызывает у них специфическое заболевание — лучевую болезнь. Действуя на оптику, проникающая радиация может вызвать ее по­темнение. Светочувствительные фотоматериалы под действием проникающей радиации становятся непригодными к исполь­зованию.

           Радиоактивные излучения с местности и объектов, зараженных радиоактивными веществами, оказывают на людей и животных такое же поражающее действие, как и проникающая радиация.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               

 Электромагнитный импульс при отсутствии специальных мер защиты может повреждать аппаратуру управления и связи, нару­шать работу электрических устройств, подключенных к протяжен­ным наружным линиям.

         Ударную волну, световое излучение, прони­кающую радиацию, радиоактивное заражение местности и объектов и электромагнитный им­пульс принято называть — поражающими факторами ядерного взрыва. Последние четыре поражающих фактора присущи только ядерному оружию.

          Поражающие факторы ядерного взрыва отличаются один от дру­гого не только характером своего воздействия, но и тем, что в боль­шинстве случаев действие их на объект начинается в разное время и по продолжительности неодинаково.

           Раньше всего (практически в момент взрыва) на объект начина­ют действовать проникающая радиация, электромагнитный импульс и световое излучение. Общее время действия проникающей радиа­ции составляет несколько секунд при взрывах боеприпасов сверх­малого, и малого калибров и 15—25 сек при взрывах боеприпасов крупного калибра.                         Действие светового излучения продолжается от десятых долей секунды при взрывах боеприпасов сверхмалого и малого калибров до десятков секунд при взрывах мощностью бо­лее 1 млн. т. Действие электромагнитного импульса продолжается несколько десятков миллисекунд

           Воздушная ударная волна начинает действовать на объект че­рез некоторый промежуток времени после взрыва, продолжительность которого зависит от мощности взрыва и удаления объекта от центра (эпицентра). Действие ударной волны продолжается от нескольких десятых долей секунды при взрывах боеприпасов сверх­малого и малого калибров до нескольких секунд при взрывах бое­припасов большой мощности.

            Действие радиоактивных веществ начинается или с момента подхода облака взрыва к данному участку местности и выпадения на него радиоактивной пыли, или с момента образования радио­активных веществ в почве (наведенная активность). Образование наведенной активности в районе взрыва происходит практически мгновенно. Радиоактивные же вещества выпадают из облака зна­чительно позже: на ближних расстояниях от района взрыва — че­рез несколько минут после взрыва, на дальних расстояниях — че­рез несколько часов. Время от момента взрыва до выпадения ра­диоактивной пыли из облака на тот или иной участок местности равно отношению расстояния от центра (эпицентра) взрываданного участка к скорости среднего ветра.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

  В отличие от других поражающих факторов, действие которых в зависимости от мощности взрыва ограничено зоной с радиусом, достигающим нескольких километров или десятков километров, радиоактивное заражение может наблюдаться на расстоянии мно­гих десятков и даже сотен километров от места взрыва. Радиоак­тивными веществами при ядерном взрыве заражается не только местность, но и боевая техника, водоемы, посевы, здания и другие объекты, оказавшиеся на следе облака.