الانفجار النووي وعوامله الضارة. الأضرار التي لحقت بالناس بسبب التعرض للإشعاع الضوئي الناتج عن انفجار نووي

انبعاث الضوء.

الإشعاع الضوئي(SI)هو تيار من الطاقة الإشعاعية الناشئة عن انفجار نووي.

إس.آي. ينتشر على الفور ويعمل لفترة قصيرة. السطوع S.I. أقوى بكثير من الشمس، ويمكن رؤية الكرة النارية الناتجة أثناء الانفجار النووي لمئات الكيلومترات.

المصدر إس.آي. الانفجار النووي هو منطقة مضيئة (S.O.)،تتكون من منتجات الانفجار الساخن والهواء الساخن.

يصل وزن الهواء في المنطقة المضيئة للانفجار بقوة 100 ألف طن في الطبقات السطحية للغلاف الجوي إلى عشرات الآلاف من الأطنان، ونواتج الانفجار (بما في ذلك قذيفة الشحنة المتبخرة وحاملتها) - صاروخ، قنبلة) - لا يزيد عن عدة أطنان. لذلك، فإن خصائص S.I. تحددها خصائص الهواء الساخن.

درجة حرارة الهواء في المنطقة المتوهجة هائلة. وتتراوح من ملايين الدرجات في بداية التوهج إلى عدة آلاف من الدرجات عندنهاية.

التركيب الطيفي لـ S.I. تعتمد نسبة الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء على درجة حرارة المنطقة المضيئة. في درجة حرارة عالية S.I. غنية بالأشعة فوق البنفسجية ومنخفضة نسبيًا في أشعة IPA. مع انخفاض درجة الحرارة، تقل نسبة الأشعة فوق البنفسجية، و

IFC-الأشعة-الزيادات. نظرًا لأن درجة حرارة المنطقة المضيئة تتغير باستمرار أثناء الانفجار، فإن التركيب الطيفي لـ SI يتغير أيضًا. متوسط ​​التركيب الطيفي للإشعاع قريب من التركيب الطيفي للإشعاع الشمسي

ويعتمد زمن توهج الغازات الساخنة والهواء في المنطقة المضيئة على قوة الانفجار. كلما زاد التوهج، زادت قوة الانفجار.عندما تنفجر ذخيرة من العيار الصغير، يستمر التوهج لمدة 1-2 ثانية، من العيار المتوسط ​​- 2-4 ثواني، من العيار الكبير - 4-8 ثواني. يمكن أن تصل مدة التوهج أثناء انفجارات الإمدادات النووية الحرارية القوية إلى عدة عشرات من الثواني.

يمكن استخدام مدة التوهج لتحديد قوة الانفجار تقريبًا.كلما كان الانفجار أقوى، كلما زاد حجم المنطقة المضيئة، والتي تصل إلى قيمتها القصوى قرب نهاية التوهج. بواسطةالأعلى. الأحجام S.O. يمكن للمرء أن يحكم على قوة الانفجار.

التأثير الضار للإشعاع الضوئي.

إس.آي. وينتشر بشكل مستقيم في كل الاتجاهات من المنطقة المضيئة بسرعة حوالي 300000 كم/ثانية. وجزء صغير نسبيًا منه فقط ينثر بواسطة جزيئات الغبار وجزيئات الهواء ويصل إلى الجسم من اتجاهات مختلفة. ولهذا السبب، ينشأ أي حاجز معتم في مسار انتشار الإشعاع منطقة الظل، حيث يمكنك تجنب الإصابة.عادة ما تكون نسبة الإشعاعات المتناثرة التي تقع خلف الحاجز صغيرة وفي معظم الحالات لا تسبب ضررًا للناس، ولكنها تؤدي فقط إلى زيادة حادة مؤقتة في الإضاءة.

السمة الرئيسية لـ S. I. تعمل على كائن ما نبض خفيف,أولئك. كمية الطاقة S.I التي تسقط لكل 1 سم مربع. سطح عمودي على اتجاه انتشار الإشعاع خلال فترة التوهج بأكملها. يتم التعبير عن حجم نبض الضوء بـ كال / سم في متر مربع

يتناقص حجم النبضة الضوئية مع زيادة المسافة من مركز الانفجار. التأثير الضار لـ S.I. يتم تحديد الانفجار النووي في المقام الأول من خلال حجم نبضة الضوء وزمن التشعيع.التأثير الضار لـ S.I. ويتميز الانفجار النووي بأنه يسبب عدداً هائلاً من الحرائق على مساحة كبيرة. أثناء نشوب حريق على مساحة كبيرة، يمكن أن يحدث ما يسمى "العاصفة النارية" مع تيار هوائي من محيط الحريق إلى مركزه، مما يؤدي إلى تدمير جميع الأشياء القادرة على الاشتعال. شدة S.I. تعتمد بشكل كبير على الظروف الجوية. الضباب والمطر والثلج يضعف تأثيره.

الأضرار التي لحقت الناس عن طريق الإشعاع الضوئي.

اعتمادًا على عمق الضرر الذي يلحق بالجلد، هناك حروق من أربع درجات.خطورة الإصابة البشرية S.I. لا يعتمد الأمر على درجة الحرق فحسب، بل يعتمد أيضًا على حجم السطح المحروق من الجسم ومكان الحرق.

الضوء المنبعث من الانفجار النووي هو تيار من الطاقة الإشعاعية يتكون من الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء.

مصدر الإشعاع الضوئي هو المنطقة المضيئة للانفجار النووي، والتي تتكون نتيجة تسخين الهواء المحيط بمركز الانفجار إلى درجات حرارة عالية. تصل درجة الحرارة على سطح المنطقة المضيئة في اللحظة الأولى إلى مئات الآلاف من الدرجات. ولكن مع توسع المنطقة المضيئة وانتقال الحرارة إلى البيئة، تنخفض درجة الحرارة على سطحها.

ينتشر الإشعاع الضوئي، مثله مثل أي موجات كهرومغناطيسية أخرى، في الفضاء بسرعة تقارب 300 ألف كيلومتر في الثانية، ويستمر، حسب قوة الانفجار، من ثانية واحدة إلى عدة ثواني.

المعلمة الرئيسية للإشعاع الضوئي هي نبضة الضوء U، أي. كمية طاقة الإشعاع الضوئي التي تسقط على 1 سم 2 من السطح المشعع، بشكل عمودي على اتجاه الإشعاع، طوال فترة التوهج.

في الغلاف الجوي، تضعف الطاقة الإشعاعية دائمًا بسبب تشتت وامتصاص الضوء بواسطة جزيئات الغبار والدخان وقطرات الرطوبة (الضباب والمطر والثلج). عادة ما يتم تقييم درجة شفافية الغلاف الجوي من خلال المعامل ل،توصيف درجة التوهين لتدفق الضوء. ويعتقد أنه في المدن الصناعية الكبيرة يمكن أن تتميز درجة شفافية الغلاف الجوي برؤية تصل إلى 10-20 كم؛

في مناطق الضواحي - 30-40 كم؛ في المناطق الريفية - 60-80 كم.

يتم امتصاص الإشعاع الضوئي الساقط على الجسم جزئيًا، وينعكس جزئيًا، وإذا نقل الجسم الإشعاع، فإنه يمر عبره جزئيًا. فالزجاج، على سبيل المثال، ينقل أكثر من 90% من طاقة الإشعاع الضوئي. تتحول الطاقة الضوئية الممتصة إلى حرارة، مما يتسبب في تسخين الجسم أو اشتعاله أو تدميره.

وتعتمد درجة توهين الإشعاع الضوئي على شفافية الغلاف الجوي، أي على شفافية الغلاف الجوي. نقاء الهواء. ولذلك، سيتم ملاحظة نفس قيم نبضات الضوء في الهواء النظيف على مسافات أكبر مما هي عليه في حالة وجود ضباب أو هواء مغبر أو ضباب.

ينجم التأثير الضار للإشعاع الضوئي على الأشخاص والأشياء المختلفة عن تسخين الأسطح المشععة، مما يؤدي إلى حروق جلد الإنسان وتلف العين، واشتعال أو تفحم المواد القابلة للاشتعال، والتشوه، والذوبان والتغيرات الهيكلية للمواد غير القابلة للاحتراق.

يمكن أن يسبب الإشعاع الضوئي عند تعرضه للأشخاص بشكل مباشر حروقًا في المناطق المكشوفة من الجسم والمحمية بالملابس، بالإضافة إلى تلف جهاز الرؤية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تحدث الحروق نتيجة للطهي وعمل الهواء القابل للاشتعال في موجة الصدمة.

يؤثر الإشعاع الضوئي في المقام الأول على المناطق المفتوحة من الجسم - اليدين والوجه والجسم، وكذلك العينين. هناك أربع درجات للحروق: حرق الدرجة الأولى هو آفة سطحية في الجلد، تتجلى خارجيًا في احمراره؛ يتميز حرق الدرجة الثانية بتكوين بثور. يؤدي حرق الدرجة الثالثة إلى نخر الطبقات العميقة من الجلد؛ في حالة حرق الدرجة الرابعة، يتفحم الجلد والأنسجة تحت الجلد، وأحيانًا الأنسجة العميقة.

الجدول 5. حجم النبضات الضوئية المقابلة لحروق الجلد بدرجات متفاوتة، كالوري/سم2

الحماية من SR أبسط من العوامل الضارة الأخرى للانفجار النووي، لأن أي حاجز غير شفاف، أي كائن يخلق ظلا، يمكن أن يكون بمثابة حماية من الإشعاع الضوئي.

الطريقة الفعالة لحماية الموظفين من الإشعاع الضوئي هي الاختباء بسرعة خلف أي عائق. إذا تمكن شخص ما أثناء وميض انفجار سلاح نووي من العيار الكبير من الاحتماء لمدة 1-2 ثانية، فسيتم تقليل وقت تعرضه للإشعاع الضوئي عدة مرات، مما سيقلل بشكل كبير من احتمالية من الإصابة.

إذا كان هناك تهديد باستخدام الأسلحة النووية، فيجب على أطقم الدبابة أو مركبة المشاة القتالية أو ناقلة الجنود المدرعة إغلاق البوابات، ويجب أن تكون أجهزة المراقبة الخارجية مزودة بأجهزة أوتوماتيكية تغلقها في حالة حدوث انفجار نووي.

يمكن تدمير المعدات العسكرية والأجسام الأرضية الأخرى أو إتلافها بسبب الحرائق نتيجة التعرض للإشعاع الضوئي. وفي أجهزة الرؤية الليلية، يمكن أن تفشل المحولات الكهربائية الضوئية. الإشعاع الضوئي يسبب الحرائق الخامسالغابات والمناطق المأهولة بالسكان.

كتدابير إضافية للحماية من التأثيرات الضارة للإشعاع الضوئي، يوصى بما يلي:

استخدام خصائص التدريع من الوديان والأشياء المحلية؛

إقامة سواتر دخانية لامتصاص طاقة الإشعاع الضوئي؛

زيادة انعكاس المواد (تبييض الطباشير، طلاء الدهانات ذات الألوان الفاتحة)؛

زيادة مقاومة الإشعاع الضوئي (الطلاء بالطين، رش التربة، الثلج، تشريب الأقمشة بمركبات مقاومة للحريق)؛

تنفيذ تدابير مكافحة الحرائق (إزالة العشب الجاف والمواد الأخرى القابلة للاشتعال، وقطع الزجاج وشرائط الحماية من الحرائق)؛

استخدام وسائل حماية العين ضد العمى المؤقت (النظارات، ومصاريع الضوء، وما إلى ذلك) في الليل.

اختراق الإشعاع من انفجار نووي.

الإشعاع المخترق الناتج عن الانفجار النووي هو تيار من أشعة جاما والنيوترونات المنبعثة إلى البيئة من منطقة الانفجار النووي.

فقط النيوترونات الحرة لها تأثير ضار على جسم الإنسان، أي. تلك التي ليست جزءا من نوى الذرات. أثناء الانفجار النووي، تتشكل أثناء التفاعل المتسلسل لانشطار نواة اليورانيوم أو البلوتونيوم (النيوترونات السريعة) وأثناء التحلل الإشعاعي لشظاياها الانشطارية (النيوترونات المتأخرة).

يبلغ الزمن الإجمالي لعمل الجزء الرئيسي من النيوترونات في منطقة الانفجار النووي حوالي ثانية واحدة، وتبلغ سرعة انتشارها من منطقة الانفجار النووي عشرات ومئات الآلاف من الكيلومترات في الثانية، ولكن أقل من سرعة الضوء.

المصدر الرئيسي لتدفق جاما - الإشعاع أثناء الانفجار النووي هو تفاعل انشطار نوى مادة الشحنة والتحلل الإشعاعي لشظايا الانشطار ورد فعل التقاط النيوترونات بواسطة نوى ذرات الوسط.

تعتمد مدة اختراق الإشعاع على الأجسام الأرضية على قوة الذخيرة ويمكن أن تتراوح من 15 إلى 25 ثانية من لحظة الانفجار.

تم العثور على شظايا الانشطار المشع في البداية في المنطقة المتوهجة ثم في سحابة الانفجار. وبسبب صعود هذه السحابة فإن المسافة بينها وبين سطح الأرض تزداد بسرعة، كما يتناقص النشاط الإجمالي للشظايا الانشطارية بسبب اضمحلالها الإشعاعي. ولذلك يحدث ضعف سريع في تدفق أشعة جاما الواصلة إلى سطح الأرض ويتوقف عمليا تأثير إشعاع جاما على الأجسام الأرضية خلال فترة زمنية محددة (15-25 ثانية) بعد الانفجار.

تنتشر أشعة جاما والنيوترونات في وسط ما، وتؤين ذراته، ويصاحب ذلك استهلاك الطاقة من أشعة جاما والنيوترونات. إن كمية الطاقة التي تفقدها كوانتا جاما والنيوترونات لتأين وحدة كتلة من الوسط تحدد قدرة التأين، وبالتالي التأثير الضار للإشعاع المخترق.

تختلف إشعاعات جاما والنيوترونات، وكذلك إشعاعات ألفا وبيتا، في طبيعتها، لكن القاسم المشترك بينها هو قدرتها على تأين ذرات الوسط الذي تنتشر فيه.

إشعاع ألفاهو تيار من جسيمات ألفا ينتشر بسرعة أولية تبلغ حوالي 20000 كم/ثانية. جسيم ألفا هو نواة الهيليوم التي تتكون من اثنين من النيوترونات واثنين من البروتونات. يحمل كل جسيم ألفا معه كمية معينة من الطاقة. نظرًا لسرعتها المنخفضة نسبيًا وشحنتها الكبيرة، تتفاعل جسيمات ألفا مع المادة بكفاءة أكبر، أي. لديهم قدرة تأين عالية، ونتيجة لذلك فإن قدرتها على الاختراق تكون ضئيلة. قطعة من الورق تحجب جسيمات ألفا تمامًا. الحماية الموثوقة من جزيئات ألفا أثناء التشعيع الخارجي هي الملابس البشرية.

إشعاع بيتايمثل تيارًا من جسيمات بيتا. جسيم بيتا هو إلكترون أو بوزيترون منبعث. يمكن لجسيمات بيتا، اعتمادًا على طاقة الإشعاع، أن تنتقل بسرعات قريبة من سرعة الضوء. شحنتها أقل وسرعتها أكبر من جسيمات ألفا. ولذلك، فإن جسيمات بيتا لديها قوة تأين أقل، ولكنها أكبر في الاختراق من جسيمات ألفا. تمتص ملابس الإنسان ما يصل إلى 50% من جزيئات بيتا. تجدر الإشارة إلى أن جزيئات بيتا يتم امتصاصها بالكامل تقريبًا بواسطة زجاج النوافذ أو السيارات والشاشات المعدنية التي يبلغ سمكها عدة ملليمترات.

نظرًا لأن إشعاعات ألفا وبيتا لها قدرة اختراق منخفضة ولكنها عالية التأين، فإن تأثيرها يكون أكثر خطورة عندما تدخل المواد المنبعثة منها إلى الجسم أو مباشرة على الجلد (خاصة العينين).

أشعة غاماهو الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من نوى الذرة أثناء التحولات الإشعاعية. يشبه إشعاع جاما بطبيعته الأشعة السينية، ولكنه يتمتع بطاقة أعلى بكثير (طول موجي أقصر)، وينبعث في أجزاء منفصلة (كميات) وينتشر بسرعة الضوء (300000 كم/ثانية). لا تحتوي كمات جاما على شحنة كهربائية، وبالتالي فإن القدرة المؤينة لإشعاع جاما أقل بكثير من قدرة جسيمات بيتا، وأكثر من ذلك، من قدرة جسيمات ألفا (أقل بمئات المرات من قدرة بيتا - وعشرات الآلاف من ذلك) جسيمات ألفا). لكن إشعاع جاما يتمتع بأكبر قوة اختراق وهو العامل الأكثر أهمية في التأثيرات الضارة للإشعاع الإشعاعي.

الإشعاع النيوترونييمثل تدفق النيوترونات. ويمكن أن تصل سرعة النيوترونات إلى 20 ألف كيلومتر في الثانية. وبما أن النيوترونات ليس لها شحنة كهربائية، فإنها تخترق بسهولة نوى الذرات وتلتقطها. للإشعاع النيوتروني تأثير ضار قوي عند تعرضه للإشعاع الخارجي.

جوهر التأين هو أنه تحت تأثير الإشعاع الإشعاعي، تتفكك ذرات وجزيئات المادة المحايدة كهربائيًا في الظروف العادية إلى أزواج من جزيئات الأيونات الموجبة والسالبة الشحنة. يصاحب تأين المادة تغيير في خواصها الفيزيائية والكيميائية الأساسية، وفي الأنسجة البيولوجية - انتهاك لوظائفها الحيوية. كلاهما، في ظل ظروف معينة، يمكن أن يعطل تشغيل العناصر الفردية والأجهزة وأنظمة معدات الإنتاج، وكذلك التسبب في تلف الأعضاء الحيوية، مما سيؤثر في النهاية على الحياة.

تتميز درجة تأين الوسط عن طريق اختراق الإشعاع بجرعة الإشعاع. هناك جرعات التعرض والجرعات الممتصة من الإشعاع.

تعبر جرعة التعرض عن درجة تأين الوسط من خلال الشحنة الكهربائية الكلية للأيونات (لكل علامة) المتكونة لكل وحدة كتلة من المادة نتيجة التشعيع الإشعاعي. حاليًا، يتم عادةً قياس جرعة التعرض للأشعة السينية وأشعة جاما بالرونتجنز.

الأشعة السينية (P) هي جرعة من الأشعة السينية وأشعة جاما يتم فيها 1 سم 3 من الهواء الجاف عند درجة حرارة 0 درجة مئوية وضغط 760 ملم زئبق. فن. يتم تشكيل 2.08 مليار زوج من الأيونات بشحنة إجمالية لكل إشارة لوحدة كهربائية واحدة

(1P=2.5810 -4 درجة مئوية/كجم؛ I C/كجم=3880 ف).

تعبر الجرعة الممتصة عن درجة تأين الوسط من خلال كمية الطاقة المفقودة بالإشعاع لكل وحدة كتلة من المادة لتأينها. حاليًا، الوحدات المستخدمة لقياس انتشار الجرعة الممتصة هي RAD وBER.

I RAD عبارة عن جرعة من الإشعاع، يصاحب امتصاصها إطلاق 100 إرج من الطاقة لكل 1 جرام من المادة. أنا راد = 1.18P أو 1P = 0.83 راد.

وبنفس الجرعة الممتصة تختلف أنواع الإشعاع المختلفة في آثارها البيولوجية على الكائنات الحية. ولذلك، لتقييم العواقب البيولوجية للتعرض لجرعات من الإشعاعات المختلفة (على وجه الخصوص، النيوترونات)، يتم استخدام وحدة قياس خاصة - المعادل البيولوجي للأشعة السينية - BER.

I rem عبارة عن جرعة من الإشعاع تأثيرها البيولوجي يعادل تأثير أشعة غاما IP.

تسمى نسبة جزء من الجرعة الإشعاعية D المتراكمة خلال فترة زمنية متناهية الصغر t إلى قيمة هذه الفترة بمعدل جرعة الإشعاع المخترق

P = D / t، (P / s).

نتيجة لتأين الذرات التي يتكون منها جسم الإنسان، يتم تدمير الروابط الكيميائية في الجزيئات، مما يؤدي إلى تعطيل الأداء الطبيعي لخلايا الجسم والأنسجة والأعضاء، ومع جرعات كبيرة من الإشعاع - إلى مرض معين يسمى مرض الإشعاع.

يتم تحديد شدة الضرر الذي يلحق بالأشخاص عن طريق اختراق الإشعاع من خلال مقدار الجرعة الإجمالية التي يتلقاها الجسم وطبيعة التعرض ومدته.

مع جرعات كبيرة من التشعيع الفردي، قد يحدث فشل الأفراد مباشرة بعد تلقي الجرعة، وفي حالة التشعيع بجرعات صغيرة مرة واحدة على مدى فترة طويلة من الزمن، قد لا يحدث الفشل على الفور.

هناك جرعات مقبولة من الإشعاع لا يتم فيها ملاحظة التغيرات في الجسم التي تؤدي إلى انخفاض الكفاءة القتالية للأفراد، كقاعدة عامة:

بناءً على شدة المرض، يتم تمييز الدرجات التالية من مرض الإشعاع:

يتطور مرض الإشعاع من الدرجة الأولى (معتدل) عند جرعات إشعاعية تتراوح بين 100-250 روبل. هناك ضعف عام، وزيادة التعب، والدوخة، والغثيان، والتي تختفي بعد بضعة أيام. تكون نتيجة المرض دائمًا مواتية، وفي حالة عدم وجود آفات أخرى (الصدمات والحروق)، يتم الحفاظ على القدرة القتالية بعد الشفاء لدى غالبية المصابين؛

يحدث مرض الإشعاع من الدرجة الثانية (خطورة معتدلة) بجرعة إشعاعية إجمالية تتراوح بين 250-400 روبل. ويتميز بعلامات مرض الإشعاع من الدرجة الثالثة، ولكن أقل وضوحا. ينتهي المرض بالشفاء مع العلاج الفعال بعد 1.5 - 2 أشهر؛

يحدث مرض الإشعاع من الدرجة الثالثة (الشديد) بجرعة 400-600 روبل. هناك صداع شديد، ارتفاع في درجة حرارة الجسم، ضعف، انخفاض حاد في الشهية، عطش، اضطرابات في الجهاز الهضمي، ونزيف. التعافي ممكن بعد العلاج الفعال وفي الوقت المناسب بعد 6-8 أشهر؛

يحدث مرض الإشعاع من الدرجة الرابعة (شديد للغاية) بجرعة تزيد عن 600 روبل. وفي معظم الحالات ينتهي بالموت.

عند تناول جرعات تتجاوز 5000 روبل، يفقد الأفراد الفعالية القتالية في غضون دقائق قليلة.

يتم تحديد فشل الموظفين من آثار اختراق الإشعاع من خلال الإصابات المعتدلة، لأن الإصابات الخفيفة، كقاعدة عامة، لا تؤدي إلى عجز الأفراد في اليوم الأول.

الجدول 6. المسافات التي يتم فيها ملاحظة فشل الأفراد الموجودين في مكان مفتوح من عمل الإشعاع المخترق، كم

اختراق الإشعاع، كقاعدة عامة، لا يسبب أي ضرر للمعدات العسكرية. فقط جرعات كبيرة من الإشعاع تسبب سواد الزجاج العادي، وعمل التدفق القوي للنيوترونات يمكن أن يؤدي إلى تلف أجهزة أشباه الموصلات. في المعدات والأسلحة العسكرية، تحت تأثير النيوترونات، يمكن تشكيل نشاط مستحث، مما يؤثر على الفعالية القتالية لأطقم وأفراد وحدات الإصلاح والإخلاء.

يتم توفير الحماية ضد اختراق الإشعاع من خلال مواد مختلفة تخفف من أشعة جاما - الإشعاع والنيوترونات. عند معالجة قضايا الحماية، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أن النطاق - يتم توهين الإشعاع بشدة بواسطة المواد الثقيلة التي تحتوي على كثافة إلكترونية عالية (الرصاص والخرسانة والصلب)، ويتم إضعاف تدفق النيوترونات بقوة شديدة بواسطة المواد الخفيفة التي تحتوي على نوى العناصر الخفيفة، مثل الهيدروجين (الماء والبولي إيثيلين).

تتميز قدرة كل مادة على تخفيف الإشعاع المخترق بقيم طبقات نصف التوهين لجرعات أشعة جاما والنيوترونات 0-l. _ طبقة نصف التوهين تشير إلى سماكة الحاجز المسطح الذي يخفف جرعة الإشعاع إلى النصف.

السؤال رقم 4. اذكر العوامل الضارة للانفجار النووي. تعريف مفهوم "موجة الصدمة". تأثير موجات الصدمة على الناس.

تشمل العوامل الضارة للانفجار النووي ما يلي: موجة الصدمة، الإشعاع الضوئي، الإشعاع المخترق (الإشعاع المؤين)، التلوث الإشعاعي للمنطقة، النبض الكهرومغناطيسي والموجات الزلزالية (الجاذبية).

هزة أرضية- أقوى عامل مدمر للانفجار النووي. يتم إنفاق حوالي 50٪ من إجمالي طاقة الانفجار على تكوينها أثناء انفجارات ذخيرة من العيار المتوسط ​​والكبير. وهي منطقة ضغط حاد للهواء، ينتشر في كل الاتجاهات من مركز الانفجار بسرعة تفوق سرعة الصوت. ومع زيادة المسافة، تقل السرعة بسرعة وتضعف الموجة. ومصدر موجة الصدمة هو الضغط العالي في مركز الانفجار الذي يصل إلى مليارات الأجواء. يحدث الضغط الأكبر عند الحدود الأمامية لمنطقة الضغط، والتي تسمى عادة جبهة موجة الصدمة.

يتم تحديد التأثير الضار لموجة الصدمة من خلال الضغط الزائد، أي الفرق بين الضغط الجوي الطبيعي والحد الأقصى للضغط في مقدمة موجة الصدمة. يتم قياسه بالكيلوباسكال (kPa) أو الكيلوجرام - القوة لكل 1 سم² (kgf/cm²).

يمكن أن تسبب موجة الصدمة إصابات مؤلمة أو ارتجاجات أو وفاة للأشخاص غير المحميين. يمكن أن تكون الأضرار مباشرة أو غير مباشرة.

يحدث ضرر موجة الصدمة المباشرة نتيجة التعرض للضغط الزائد وسرعة ضغط الهواء، أي تظهر منطقة الضغط تليها منطقة الخلخلة. نظرًا لصغر حجم جسم الشخص، فإن موجة الصدمة تغطيه على الفور تقريبًا وتخضعه لضغط قوي.

يمكن أن يتعرض الأشخاص لإصابات غير مباشرة نتيجة تعرضهم لحطام المباني والهياكل المدمرة وشظايا الزجاج والحجارة والأشجار وغيرها من الأشياء المتطايرة بسرعة عالية.

عندما تؤثر موجة الصدمة على الأشخاص، فإنها تسبب إصابات متفاوتة الخطورة:

Ø تحدث الآفات الخفيفة عند ضغط زائد يبلغ 20-40 كيلو باسكال (0.2-0.4 كجم قوة/سم²). وتتميز باضطرابات عابرة في وظائف الجسم (طنين في الأذنين، والدوخة، والصداع)، ومن الممكن حدوث خلع وكدمات.

Ø تحدث الآفات المعتدلة عند ضغط زائد يبلغ 40-60 كيلو باسكال (0.4-0.6 كجم قوة/سم²). في هذه الحالة قد تكون هناك كدمات وأضرار في أعضاء السمع ونزيف من الأذنين والأنف وكسور وخلع.

Ø من الممكن حدوث إصابات خطيرة عند الضغط الزائد الذي يتراوح بين 60-100 كيلو باسكال (0.6-1.0 كجم قوة/سم²). وتتميز بكدمات شديدة في الجسم كله، وفقدان الوعي، وإصابات متعددة، وكسور، ونزيف من الأنف والأذنين؛ الأضرار المحتملة للأعضاء الداخلية والنزيف الداخلي.

Ø تحدث آفات شديدة للغاية عند ضغط زائد يزيد عن 100 كيلو باسكال (1 كجم/سم²).

هناك تمزق في الأعضاء الداخلية وكسور ونزيف داخلي وارتجاج وفقدان الوعي لفترة طويلة. لوحظت التمزقات في الأعضاء التي تحتوي على كميات كبيرة من الدم (الكبد والطحال والكلى) المملوءة بالسوائل (البطينات الدماغية والبولية والمرارة). هذه الإصابات يمكن أن تكون قاتلة.

الإشعاع الضوئيهو تيار من الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية المرئية المنبعثة من منطقة مضيئة تتكون من منتجات انفجار نووي وهواء ساخن إلى عدة آلاف من الدرجات. يستهلك تشكيلها 30-35% من إجمالي طاقة الانفجار للذخيرة متوسطة العيار. تعتمد مدة انبعاث الضوء على قوة ونوع الانفجار ويمكن أن تستمر لمدة تصل إلى عشر ثوان.

الأشعة تحت الحمراء لها أكبر تأثير ضار. المعلمة الرئيسية التي تميز الإشعاع الضوئي هي نبضة الضوء، أي كمية الطاقة الضوئية الساقطة على 1 سم 2 (1 م 2) من السطح عموديًا على اتجاه انتشار الإشعاع الضوئي أثناء وقت التوهج. يتم قياس نبضة الضوء بالسعرات الحرارية لكل 1 سم 2 (كالوري / سم 2) أو كيلو جول لكل 1 م 2 (كيلو جول / م 2) من السطح.يسبب الإشعاع الضوئي الناتج عن الانفجار النووي حروقًا عند التعرض المباشر. من الممكن حدوث حروق ثانوية، تنشأ من لهيب حرق المباني والهياكل والنباتات.

تمتص المواد غير الشفافة الإشعاع الضوئي ويمكن أن يسبب حرائق هائلة في المباني والمواد، بالإضافة إلى حروق الجلد وتلف العين.

الإشعاع الضوئي هو الإشعاع الكهرومغناطيسي في مناطق الطيف فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء. إنها كرة نارية بدرجة حرارة 8-10 آلاف درجة. يتم إنفاق ما يصل إلى 30-35٪ من طاقة الانفجار النووي على الإشعاع الضوئي. مدة العمل حوالي 12 ثانية.

مصدر الإشعاع الضوئي هو المنطقة المضيئة للانفجار، والتي تتكون من أبخرة المواد الهيكلية من الذخيرة والهواء المسخن إلى درجة حرارة عالية، وفي حالة الانفجارات الأرضية تتبخر التربة. تمر المنطقة المضيئة في تطورها بأربع مراحل: الأولية والأولى والثانية والأخيرة.

المرحلة الأولية قصيرة جدًا - من لحظة بدء التفاعلات النووية في الذخيرة حتى لحظة انفصال جبهة موجة الصدمة عن سطح المنطقة المضيئة. تعتبر لحظة وصول موجة الصدمة إلى سطح المنطقة المضيئة بداية المرحلة الأولى. عند درجات حرارة أعلى من 1700 درجة مئوية، يتوهج الهواء الموجود في جبهة موجة الصدمة من تلقاء نفسه ولا ينقل (شاشات) الإشعاعات القادمة من المنطقة الداخلية. لذلك، بالنسبة لـ "المراقب الخارجي"، يتم تحديد درجة حرارة المنطقة المضيئة من خلال درجة حرارة الهواء الساخن في مقدمة موجة الصدمة. يتم أيضًا تسهيل فحص الإشعاع الداخلي للكرة المضيئة بواسطة أكاسيد النيتروجين المتكونة في مقدمة موجة الصدمة عند درجات الحرارة المرتفعة هذه.

ومع تقدم موجة الصدمة، ينخفض ​​ضغط الهواء ودرجة حرارته فيه، وتأتي لحظة يتوقف فيها الهواء عن التوهج. تصبح جبهة موجة الصدمة شفافة. بعد أن مرت درجة الحرارة بالحد الأدنى، تبدأ في الارتفاع مرة أخرى، ومن هذه اللحظة تبدأ المرحلة الثانية من تطور المنطقة المضيئة (الشكل 3).

أرز. 3. التغير في درجة حرارة المنطقة المتوهجة للانفجار النووي:

أ - المرحلة الأولية؛ 6- المرحلة الأولى : ج – المرحلة الثانية : د – المرحلة النهائية

وفي المرحلة الثانية من تطور المنطقة المضيئة ترتفع درجة الحرارة وتصل إلى الحد الأقصى (5700-7700 درجة مئوية). ثم تبدأ درجة حرارة سطح المنطقة المضيئة بالانخفاض بسبب فقدان الطاقة عن طريق الإشعاع وتبريد الغازات الساخنة نتيجة تمددها. عند درجة حرارة حوالي 1700 درجة مئوية، تتوقف المنطقة المضيئة عن إصدار الإشعاع في الجزء المرئي من الطيف وتتحول إلى سحابة انفجارية. ومن هذه النقطة تبدأ المرحلة النهائية، والتي يحدث خلالها الأشعة تحت الحمراء فقط.

تقع الحصة الرئيسية من طاقة الإشعاع الضوئي (ما يصل إلى 98٪) على المرحلة الثانية.

يتميز التأثير الضار للإشعاع الضوئي بدفعة ضوئية، أي كمية الطاقة الضوئية التي تسقط خلال فترة الإشعاع على مساحة 1 سم 2 من السطح المتعامد مع اتجاه أشعة الضوء. وحدة قياس النبضة الضوئية هي 1 كالوري/سم2. يمكن أن يسبب الإشعاع الضوئي حروقًا في المناطق المكشوفة من الجسم، مما يؤدي إلى إصابة الأشخاص والحيوانات بالعمى، أو تفحم أو حرق مواد مختلفة. لذلك، مع نبضة خفيفة تبلغ 2-4 سعرة حرارية/سم2، قد يتعرض الأشخاص غير المحميين لحروق من الدرجة الأولى، مع 4-7.5 سعرة حرارية/سم2 - حروق من الدرجة الثانية (تقرحات)، مع 7.5-12 سعرة حرارية/سم2 - درجة ثالثة الحروق (نخر كامل للجلد)، مع نبضة خفيفة تزيد عن 12 كالوري/سم2 - حروق من الدرجة الرابعة (يصبح الجلد نخرًا إلى أقصى العمق ومتفحمًا).

يمكن أن يسبب الإشعاع الضوئي حرائق هائلة في المناطق المأهولة بالسكان والغابات والسهوب والحقول.

الحماية من الإشعاع الضوئي أبسط من العوامل الضارة الأخرى للانفجار النووي، لأن أي حاجز غير شفاف، أي كائن يخلق ظلاً، يمكن أن يكون بمثابة حماية من الإشعاع الضوئي.

يوصى بما يلي كتدابير إضافية للحماية من التأثيرات الضارة للإشعاع الضوئي:

استخدام خصائص التدريع للوديان، والجوف، والأشياء المحلية؛

تركيب سواتر دخانية لامتصاص طاقة الإشعاع الضوئي؛

زيادة انعكاس المواد (تبييض الطباشير، طلاء الدهانات ذات الألوان الفاتحة)؛

زيادة مقاومة الإشعاع الضوئي (الطلاء بالطين، رش التربة، الثلج، تشريب الأقمشة بمركبات مقاومة للحريق)؛

تنفيذ تدابير مكافحة الحرائق (إزالة العشب الجاف والمواد الأخرى القابلة للاشتعال، وقطع الزجاج وشرائط الحماية من الحرائق)؛

استخدام وسائل حماية العين ضد العمى المؤقت (النظارات، ومصاريع الضوء، وما إلى ذلك) في الليل.

تعتمد شدة الإشعاع الضوئي بشكل كبير على الظروف الجوية. الضباب والمطر والثلج يضعف تأثيره، وعلى العكس من ذلك، فإن الطقس الصافي والجاف يساعد على حدوث الحرائق وتشكل الحروق.

الإشعاع الضوئي الناتج عن الانفجار النووي هو مزيج من مناطق الطيف فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء والمرئية. مصدرها هو المنطقة المتوهجة للانفجار النووي. يتميز التأثير الضار للإشعاع الضوئي بنبضة ضوئية، أي كمية طاقة الإشعاع الضوئي الساقطة خلال زمن الإشعاع لكل وحدة من مساحة السطح غير المحمية المتعامدة مع اتجاه الإشعاع المباشر، عندما يكون تأثير الإشعاع المنعكس و يمكن إهمال حركة الكائن. يتم قياس النبضة الضوئية بالسعرات الحرارية لكل سنتيمتر مربع. وتتناسب كمية الإشعاع الضوئي طرديا مع قوة الانفجار وعكسيا مع مربع المسافة إلى مركز الانفجار. تتأثر شدة الإشعاع الضوئي بشكل كبير بشفافية الغلاف الجوي.

نتيجة التعرض للإشعاع الضوئي، يمكن أن تحدث الحرائق على مسافات كبيرة من مركز الانفجار النووي. يمكن أن يؤدي الإشعاع الضوئي والحرائق إلى خسائر فادحة في الأرواح. التعرض المباشر للإشعاع الضوئي على الأشخاص يسبب حروقًا في المناطق المكشوفة من الجسم المحمية بالملابس (انظر الحروق)، فضلاً عن تلف العينين. في حالة تلف العين، يتم التمييز بين الضرر الذي لا يمكن إصلاحه (حرق قاع العين) والعمى المؤقت. أنواع مختلفة من الملاجئ مناسبة لحماية الناس من الإشعاع الضوئي. وفي المناطق المفتوحة، تستخدم معاطف المطر والملابس الخاصة للحماية من الحروق، وتستخدم نظارات خاصة لحماية العينين.

الإشعاع المخترق هو تيار من إشعاعات جاما والنيوترونات المنبعثة من منطقة الانفجار النووي خلال فترة التفاعلات النووية وأثناء التحلل الإشعاعي لمنتجات الانشطار. على الرغم من الطبيعة المختلفة لتدفق النيوترونات وأشعة جاما، إلا أن القاسم المشترك بينهما هو أنه، اعتمادًا على قوة الانفجار، يمكن أن تنتشر على مئات وآلاف الأمتار، وتخترق بيئات مختلفة، وتؤينها وتؤين الجزيئات. يتم تحديد درجة تأين الوسط من خلال الجرعة، ووحدة قياسها هي الرونتجن (r). المعادل البيولوجي للأشعة السينية هو جرعة من النيوترونات تعادل التعرض لأشعة سينية واحدة من إشعاع جاما. يتم قياس الجرعة الإشعاعية بأدوات خاصة (انظر مقاييس جرعات الإشعاع المؤين). إن اختراق الأنسجة الحية وأشعة جاما والنيوترونات يعطل العمليات البيولوجية والوظائف الفسيولوجية للأعضاء والأنظمة، مما يؤدي إلى التطور (انظر).

يمتص الإشعاع النيوتروني جيدًا المواد الخفيفة (الخشب، الماء، البولي إيثيلين، إلخ)، والمواد الثقيلة (الخرسانة، الأرض، الطوب، إلخ). إن الجمع بين المواد الخفيفة والثقيلة في بناء أنواع مختلفة من الملاجئ يمكن أن يوفر حماية موثوقة ضد اختراق الإشعاع.