No Image

Что представляет собой проникающая радиация

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
16 октября 2019

Среди всех поражающих факторов ядерного взрыва (ударная волна, световое излучение, электромагнитный импульс, радиоактивное заражение местности, ионизирующее излучение) наиболее опасным по праву считается проникающая радиация. Это интенсивное гамма-излучение, сопровождаемое потоком нейтронов, которые испускаются из зоны ядерного взрыва в течение короткого промежутка времени – единиц и десятков секунд. Она является основной причиной развития лучевой болезни.

Ионизирующее излучение

Ионизирующее излучение, или проникающая радиация – это поток фотонов, элементарных частиц, осколков деления атомов, который способен ионизировать вещества, то есть превращать нейтральные атомы или молекулы в ионы – положительно заряженные частицы.

Природа проникающей радиации

Чтобы разобраться в том, что собой представляет проникающая радиация ядерного взрыва, необходимо рассмотреть ее природу, а для этого обратиться к структуре атома.

Атом – мельчайшая частица химического элемента, которая состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Ядро, в свою очередь, состоит из двух компонентов – протонов и нейтронов. Первые несут положительный заряд, вторые – нейтральный. Благодаря массовому соотношению протонов и электронов (с отрицательным зарядом) в целом атом электрически нейтрален.

Таким образом, проникающая радиация – это не что иное, как совокупность «отколовшихся» элементарных частиц (которые не столкнулись с другими ядрами) и огромное количество энергии – электромагнитной или гамма-излучения.

Причины изменения структуры вещества

Изменение структуры вещества – основная причина столь негативного влияния ионизирующего излучения на живые ткани и различные небиологические материалы. Происходит это в результате бомбардировки атомов вещества «отколовшимися» нейтронами. В результате такого воздействия, как мы уже выяснили, происходит деление ядра на две части.

Но подобное происходит крайне редко, ведь для этого огромной энергией должна обладать проникающая радиация. Это и только это способно поделить ядро в устойчивом состоянии.

Равновесие восстанавливается, но атом приобретает положительный заряд, так как число его протонов не уменьшилось – происходит ионизация вещества. Очевидно, что ионы не способны выполнять те же функции, что и атомы. Более того, молекулы становятся неустойчивыми, они распадаются на мономеры. Именно поэтому действие проникающей радиации так губительно для человека.

Лучевая болезнь

Большие дозы ионизирующего излучения в подавляющем большинстве случаев провоцируют лучевую болезнь – разрушение, повреждение тканей радиацией. Она может развиваться в результате кратковременного воздействия высоких доз, либо длительного менее интенсивного облучения. В соответствии с этим повреждения могут быть острыми и скрытными. В любом случае болезнь губительно действует на организм человека.

Продолжительность скрытого периода лучевой болезни составляет от нескольких дней до месяца. За это время пострадавший практически не чувствует недомоганий, но затем наступает разгар заболевания. Происходит интоксикация, развиваются инфекционные болезни, резко снижается производство клеток крови и костного мозга, наблюдаются обширные кровоизлияния и смерть.

Принципы защиты от поражающей радиации

Главной защитой от поражающей радиации является время. В первые дни после ядерного взрыва интенсивность излучения намного выше, чем спустя несколько суток. Это обусловлено тем, что все вещества обладают разным периодом полураспада – в первую очередь делятся короткоживущие изотопы (наиболее опасные), а уже потом остальные частицы. Причем, за каждые семь часов уровень излучения уменьшается в десять раз.

Защита от радиации продуктов питания

Защита от проникающей радиации заключается не только в создании барьеров для потока нейтронов и гамма-излучения, но и в охранении продуктов питания от радионуклидов. Первое, что необходимо сделать для защиты пищи и воды – поместить их в плотную оболочку. Это может быть целлофановый пакет, пластиковый контейнер, металлические емкости. Делается это для того, чтобы продукты распада не смогли осесть на продуктах питания, а затем попасть внутрь организма.

Большая часть разрушений, причиняемых ядерным взрывом, вызывается действием ударной волны. Ударная волна представляет собой скачок уплотнения в среде, который движется со сверхзвуковой скоростью (более 350 м/с). При атмосферном взрыве скачок уплотнения — это небольшая зона, в которой происходит почти мгновенное увеличение температуры, давления и плотности воздуха. Непосредственно за фронтом ударной волны образуется вакуум, вследствие чего возникают сильные потоки воздуха со скоростью 20-100 м/с. Ударная волна разрушает здания, сооружения и поражает незащищенных людей.

Большинство зданий, кроме специально укрепленных, серьезно повреждаются или разрушаются под воздействием избыточного давления 2160-3600 кг/м² (0,22-0,36 атм).

Энергия распределяется по всему пройденному расстоянию, из-за этого сила воздействия ударной волны уменьшается пропорционально кубу расстояния от эпицентра.

Читайте также:  Полисорб от токсикоза при беременности отзывы

Защитой от ударной волны для человека являются убежища. На открытой местности действие ударной волны снижается различными углублениями, препятствиями, складками местности.

Оптическое излучение

Световое излучение — это поток лучистой энергии, включающий ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра. Источником светового излучения является светящаяся область взрыва — нагретые до высоких температур и испарившиеся части боеприпаса, окружающего грунта и воздуха. При воздушном взрыве светящаяся область представляет собой шар, при наземном — полусферу.

Максимальная температура поверхности светящейся области составляет обычно 5700-7700 °С. Когда температура снижается до 1700 °C, свечение прекращается. Световой импульс продолжается от долей секунды до нескольких секунд, в зависимости от мощности и условий взрыва. Приближенно, продолжительность свечения в секундах равна корню третьей степени из мощности взрыва в килотоннах. При этом интенсивность излучения может превышать 1000 Вт/см² (для сравнения — максимальная интенсивность солнечного света 0,14 Вт/см²).

Результатом действия светового излучения может быть воспламенение и возгорание предметов, оплавление, обугливание, большие температурные напряжения в материалах.

При воздействии светового излучения на человека возникает поражение глаз и ожоги открытых участков тела, а также может возникнуть поражение и защищенных одеждой участков тела.

Защитой от воздействия светового излучения может служить произвольная непрозрачная преграда.

В случае наличия тумана, дымки, сильной запыленности и/или задымленности воздействие светового излучения также снижается.

Проникающая радиация

Проникающая радиация (ионизирующее излучение) представляет собой гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва в течение единиц или десятков секунд.

Радиус поражения проникающей радиации при взрывах в атмосфере меньше, чем радиусы поражения от светового излучения и ударной волны, поскольку она сильно поглощается атмосферой. Проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 2-3 км от места взрыва, даже для больших по мощности зарядов, однако ядерный заряд может быть специально сконструирован таким образом, чтобы увеличить долю проникающей радиации для нанесения максимального ущерба живой силе (так называемое нейтронное оружие). На больших высотах, в стратосфере и космосе проникающая радиация и электромагнитный импульс — основные поражающие факторы.

Проникающая радиация может вызывать обратимые и необратимые изменения в материалах, электронных, оптических и других приборах за счет нарушения кристаллической решетки вещества и других физико-химических процессов под воздействием ионизирующих излучений.

Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие гамма-излучение и поток нейтронов. Ее уровень снижается в 10 раз после прохождения 11 см стали, либо 35 см бетона, либо 50 см грунта/кирпичной кладки, либо 1 м древесины.

Электромагнитный импульс

При ядерном взрыве в результате сильных токов в ионизованном радиацией и световым излучением воздухе возникает сильнейшее переменное электромагнитное поле, называемое электромагнитным импульсом (ЭМИ). Хотя оно и не оказывает никакого влияния на человека, воздействие ЭМИ повреждает электронную аппаратуру, электроприборы и линии электропередач. Помимо этого большое количество ионов, возникшее после взрыва, препятствует распространению радиоволн и работе радиолокационных станций. Этот эффект может быть использован для ослепления системы предупреждения о ракетном нападении.

Сила ЭМИ меняется в зависимости от высоты взрыва: в диапазоне ниже 4 км он относительно слаб, сильнее при взрыве 4-30 км, и особенно силён при высоте подрыва более 30 км (см., например, эксперимент по высотному подрыву ядерного заряда Starfish Prime).

Возникновение ЭМИ происходит следующим образом:

  1. Проникающая радиация, исходящая из центра взрыва, проходит через протяженные проводящие предметы.
  2. Гамма-кванты рассеиваются на свободных электронах, что приводит к появлению быстро изменяющегося токового импульса в проводниках.
  3. Вызванное токовым импульсом поле излучается в окружающее пространство и распространяется со скоростью света, со временем искажаясь и затухая.

Под воздействием ЭМИ во всех проводниках индуцируется высокое напряжение. Это приводит к пробоям изоляции и выходу из строя электроприборов — полупроводниковые приборы, различные электронные блоки, трансформаторные подстанции и т. д. В отличие от полупроводников, электронные лампы не подвержены воздействию сильной радиации и электромагнитных полей, поэтому они длительное время продолжали применяться военными.

Радиоактивное заражение

Радиоактивное заражение — результат выпадения из поднятого в воздух облака значительного количества радиоактивных веществ. Три основных источника радиоактивных веществ в зоне взрыва — продукты деления ядерного горючего, не вступившая в реакцию часть ядерного заряда и радиоактивные изотопы, образовавшиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов (наведённая активность).

Читайте также:  Смертельная доза трамадола

Оседая на поверхность земли по направлению движения облака, продукты взрыва создают радиоактивный участок, называемый радиоактивным следом. Плотность заражения в районе взрыва и по следу движения радиоактивного облака убывает по мере удаления от центра взрыва. Форма следа может быть самой разнообразной, в зависимости от окружающих условий.

Радиоактивные продукты взрыва испускают три вида излучения: альфа, бета и гамма. Время их воздействия на окружающую среду весьма продолжительно.

В связи с естественным процессом распада радиоактивность уменьшается, особенно резко это происходит в первые часы после взрыва.

Поражение людей и животных воздействием радиационного заражения может вызываться внешним и внутренним облучением. Тяжелые случаи могут сопровождаться лучевой болезнью и летальным исходом.

Установка на боевую часть ядерного заряда оболочки из кобальта вызывает заражение территории опасным изотопом 60 Co (гипотетическая грязная бомба).

Психологическое воздействие

Люди, непосредственно подвергшиеся воздействию поражающих факторов ядерного взрыва, кроме физических повреждений, испытывают психологическое угнетающее воздействие от осознания факта близкого ядерного взрыва — самого разрушительного оружия, известного человечеству на данный момент. Результатом такого воздействия являются устойчивые негативные воспоминания, обязательно влияющие на дальнейшее поведение человека.

Вероятно, одной из целей различных террористических группировок является завладение ядерным оружием и его применение против мирного населения с целью психологического воздействия, даже если физические поражающие факторы ядерного взрыва будут незначительны в масштабах страны-жертвы и всего человечества. Неизбежное психологическое воздействие такой атаки многократно усилится средствами массовой информации (телевидение, радио, интернет, пресса), на что и рассчитывают террористы. К счастью, пока не произведено ни одного террористического ядерного взрыва.

Именно психологическое воздействие от наличия ядерного оружия и страха перед его применением в XX веке не дало разразиться Третьей (и возможно последней) Мировой войне с применением ядерного оружия.

Проникающая радиация представляет собой поток гамма-лучей и нейтронов, излучаемых из зоны ядерного взрыва.

Источниками проникающей радиации являются ядерная реакция и радиоактивный распад продуктов ядерного взрыва.

Время действия проникающей радиации не превышает 10—15 сек с момента взрыва. За это время заканчивается распад коротко живущих осколков деление, образовавшихся в результате ядерной реакции. Кроме того, радиоактивное облако поднимается на большую высоту и радиоактивные излучения поглощаются толщей воздуха, не достигая поверхности земли.

Проникающая радиация характеризуется дозой излучения, т. е. количеством энергии радиоактивных излучений, поглощенной единицей объема облучаемой среды. Доза излучения количественно характеризует ионизацию, которую потоки гамма-лучей и нейтронов могут произвести в воздушном объеме.

Процесс ионизации состоит в «выбивании» электронов из электронной оболочки атомов. Вследствие этого нейтральные в электрическом отношении атомы превращаются в разноименно заряженные частицы — ионы.

Проникающая радиация представляет собой сумму доз гамма-излучения и нейтронов.

Гамма-излучение, составляющее основную часть про­никающей радиации, возникает как непосредственно в момент взрыва в процессе взрывной ядерной реакции, так и после взрыва в результате радиоактивного захвата нейтронов ядрами атомов различных элементов. Действие гамма-излучения продолжается 10—15 сек.

За единицу измерения дозы излучений гамма-лучей принят рентген—специальная международная физиче­ская единица дозы (количество энергии).

Рентген это такое количество гамма-излучения, которое при температуре 0° и давлении 760 мм создает в 1 см 3 сухого воздуха 2 млрд. пар ионов (точнее, 2,08-10 9 ). Обозначается рентген буквой р. Тысячная часть рентгена носит название миллирентгена и обозначается мр.

Поток нейтронов, возникающий при ядерном взрыве, содержит быстрые и медленные нейтроны, которые по-разному действуют на живые организмы. Доля нейтронов в общей дозе проникающей радиации меньше доли гамма-лучей. Она несколько увеличивается с уменьшением мощности ядерного взрыва.

Основным источником нейтронов при ядерном взрыве является цепная ядерная реакция. Поток нейтронов излучается в течение долей секунды после взрыва и может вызвать искусственную наведенную радиацию в металлических предметах и грунте. Наведенная радиоактивность наблюдается только в зоне, непосредственно прилегающей к месту взрыва.

Доза излучения потоком нейтронов измеряется специальной единицей — биологическим эквивалентом рентгена.

Биологический эквивалент рентгена (БЭР) — это доза нейтронов, биологическое воздействие которой эквива­лентно воздействию 1 р гамма-излучения.

Поражающее действие проникающей радиации на людей вызывается облучением, которое оказывает вредное биологическое действие на живые клетки организма. Сущность поражающего действия проникающей радиации на живые организмы заключается в том, что гамма-лучи и нейтроны ионизируют молекулы живых клеток. Эта ионизация нарушает нормальную жизнедеятельность клеток и при больших дозах приводит к их гибели. Клетки теряют способность к делению, в результате чего человек заболевает так называемой лучевой болезнью.

Читайте также:  Питание после кишечной инфекции у детей

Поражение людей проникающей радиацией зависит от величины дозы облучения а времени, в течение которого эта доза получена.

Однократная доза облучения в течение четырех суток до 50 р, как и доза систематического облучения-до 100 р за десять дней, не вызывает внешних признаков заболевания и считается безопасной. Дозы облучения свыше 100 р вызывают заболевание лучевой болезнью.

В зависимости от дозы облучения различают три степени лучевой болезни: первую (легкую), вторую (среднюю) и третью (тяжелую).

Лучевая бcлeзнь первой степени возникает при общей дозе облучения 100 — 200р Скрытый период продолжается две-три недели, после чего появляется недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, периодическое повышение температуры. В крови уменьшается содержание белых кровяных шариков. Лучевая болезнь первой степени излечима.

Лучевая болезнь второй степени возникает при общей дозе обличения 200 — 300 р. Скрытый период длится около недели, после чего появляются такие же признаки заболевания, что и при лучевой болезни первой степени, по в более ярко выраженной форме. При активном лечении наступает выздоровление через1,5—2 месяца.

Лучевая болезнь третьей степени возникает при общей дозе облучения 300—500 р. Скрытый период сокращается до нескольких часов. Болезнь протекает более интенсивно. При активном лечении выздоровление наступает через несколько месяцев.

Доза облучения свыше 500 р для человека обычно считается смертельной.

Дозы проникающей радиации зависят от вида, мощности взрыва и расстояния от центра взрыва. Значения радиусов, на которых возможны различные дозы проникающей радиации при взрывах различной мощности, приводятся в табл 8.

Доза, р Радиус, км
тротиловый эквивалент
20 кТ 100 кТ 1 МТ 5 МТ 10 МТ
1,2 1,8 2,4 3,0 3,4
1,4 1,9 2,6 3,2 3,6
1,5 2,0 2,8 3,4 3,9
1.6 2,1 3,0 3,6 4,2

Из табл. 8 видно, что радиус поражения проникающей радиацией значительно меньше радиусов поражения ударной волной и световым.

Проникающая радиация на большинство предметов заметного действия не оказывает. Однако под действием проникающей радиации могут темнеть стекла оптические приборов, а фотоматериалы, находящиеся в светонепроницаемой упаковке, засвечиваются.

Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие гамма-лучи и нейтроны. Cтeпень ослабления гамма-лучей зависит от свойств материалов и толщины защитного слоя. Ослабление интенсивности гамма-излучения характеризуется слоем половинногого ослабления, который зависит от плотности материалов.

Pис. 11 Сравнительная толщина слоя половин­ного ослабления гамма лучей для различных материалов 1—свинец 2—сталь, 3—бетон, 4—гоунт, 5—дерево

Слой половинного ослабления это слой вещества, при прохождении которого интенсивность гамма-лучей уменьшается в два раза (рис. 11). Толщина этого слоя определяется по формуле

где d — толщина слоя половинного ослабления, см;

о — плотность материала, г/см 3 ;

23 —толщина слоя половинного ослабления воды, см.

Величины толщин слоев половинного ослабления гамма-лучей и нейтронов для различных материалов приводятся в табл.9.

Материалы Плотность р, г/см’ Толщина слоя половинного ослабления, см
гамма-лучей нейтронов
Свинец . 11,3
Сталь . 7,8 – 5
Бетон . 2,3
Грунт . 1,6
Дерево . 0,7

Из табл. 9 видно, что гамма-лучи и нейтроны различно ослабляются материалами. Для наиболее распространенных строительных материалов (бетона и грунта) слои половинного ослабления приблизительно одинаковы, что позволяет вести расчеты только на гамма-излучение.

Для обеспечения эффективной защиты людей от проникающей радиации учитывается степень ее ослабления защитными сооружениями. Степень ослабления проникающей радиации иначе называется коэффициентом защитысооруженияи обозначается буквой К..

Коэффициент защиты К показывает, во сколько раз данное сооружение ослабляет проникающую радиацию. Он определяется по формуле

где h — толщина защитного слоя, см;

d — слой половинного ослабления, см. Коэффициент защиты убежищ составляет 500— 10СО и более.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10273 – | 7824 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Отравления
0 комментариев
No Image Отравления
0 комментариев
No Image Отравления
0 комментариев
No Image Отравления
0 комментариев
Adblock detector