Ядерное, химическое и биологическое оружие. Новые виды оружия массового поражения. Способы защиты от них. Тема 1

1. Тема 1

Ядерное, химическое и
биологическое оружие. Новые
виды оружия массового
поражения. Способы защиты от
них

2.

Занятие-1
Ядерное оружие.
Физико- технические основы
устройства ядерного оружия.
Атом и атомное ядро. Ядерная
энергия. Реакция деления.
Реакция синтеза. Нейтронный
боеприпас
Занятие-1:
2

3. Учебные цели

1. Напомнить состав атома и
атомного ядра, ядерной
энергии, реакции деления и
синтеза.
2. Дать понятие ядерного оружия,
нейтронного боеприпаса.
3. Углубить знания по физикотехническому устройству
3
ядерного оружия.

4. Учебные вопросы

1. Ядерное оружие. Физикотехнические основы устройства
ядерного оружия.
2. Атом и атомное ядро. Ядерная
энергия. Реакция деления.
3. Реакция синтеза. Нейтронный
боеприпас.
4

5.

Литература
Федеральные НПА РФ:
1. «Об обороне» от 31.05.1996 г. № 61 - Ф3
2. «О гражданской обороне» от 12.02.1998 г. № 28 – ФЗ.
3. «О защите населения и территорий от чрезвычайных
ситуации природного и техногенного характера» от 21.12.1994
года №68-ФЗ.
4. Постановление Правительства РФ «Об утверждении
Положения о ГО РФ» от 26.11.2007 г. № 804.
5. Нормы радиационной безопасности (НРБ - 99).
Учебники ГО
1.Справочник по поражающему действию ядерного оружия.
М., 1978 г.
2. Защита от оружия массового поражения. М., 1984 г.
3. Настольная книга руководителя структурного
подразделения(работника) по ГО и защите от ЧС, Институт риска
и безопасности, М , 2008 г.;
4. Нештатные аварийно- спасательные формирования,
Институт риска и безопасности, М , 2006 г.;
5. Учебное пособие «ГО и защита от ЧС» Кнорус, 2018 г.,
5
Мазурин Е.П., Айзман Р.И.

6.

К опасностям, возникающим при
военных конфликтах или вследствие
этих конфликтов относят:
опасности, которые возникают от
прямого действия средств поражения;
опасности, которые могут возникнуть
опосредованно
через
разрушение
зданий, гидродинамических, химически
и радиационно- опасных предприятий и
объектов, вследствие возникновения
пожаров,
очагов
биологического
заражения;
опасности, связанные с нарушением
среды обитания человека, которые
могут привести к его гибели или
6
нанести существенный вред здоровью.

7.

Современные производства постоянно
усложняются. В нем все чаще применяются
ядовитые, радиоактивные и прочие
агрессивные компоненты. На различных видах
транспорта перевозят большое количество
ядерных, химических, пожаро- взрывоопасных
веществ. Все это увеличивает вероятность
возникновения и тяжесть аварий. В последние
годы отмечен рост терроризма, который не
исключает возможность использования в
своих коварных целях отравляющие и
радиоактивные вещества. Ввиду сложной
международной обстановки, сохраняется
угроза развязывания локальной, региональной
войны с применением химического, ядерного
оружия.
7

8. 1 учебный вопрос

Ядерное оружие. Физико- технические
основы устройства ядерного оружия
8

9.

Ядерное оружие является одним
из основных видов оружия
массового поражения, основанного
на использовании внутриядерной
энергии, выделяющейся при цепных
реакциях деления тяжелых ядер
некоторых изотопов урана и
плутония или при термоядерных
реакциях синтеза легких ядер изотопов водорода (дейтерия и
трития).
9

10.

В результате выделения огромного
количества энергии при взрыве
поражающие факторы ядерного оружия
существенно отличаются от действия
обычных средств поражения.
10

11.

Действие ядерного оружия
основано на реакции деления
ядер тяжёлых металлов (уран
235, плутоний 239 и т.д.).
При распаде ядер выделяется
энергия, являющаяся основой
поражающих факторов ядерного
оружия.
11

12.

12

13. Мощность ядерных боеприпасов

(измеряется в тротиловом эквиваленте)
- Малой мощности
от 1 кт.
до 10 кт.
- Средней мощности
от 10 кт.
до 100 кт.
- Крупной мощности
от 100 кт.
- Сверхкрупной мощности
до 1 мгт.
более 1 мгт.
13

14. Термоядерный заряд.

• Термоядерные заряды являются разновидностью ядерного
оружия.
• В таком боеприпасе протекают две атомные реакции:
вначале деление ядер атомов тяжёлых элементов
(взрывается атомный заряд – запал), затем соединение
атомов лёгких элементов. Реакция соединения идёт при
температуре в несколько десятков миллионов градусов и
сопровождается выделением большого количества
быстрых нейтронов.
• В качестве веществ термоядерного заряда могут
применяться протий, дейтерий, тритий (изотопы водорода).
14

15. 2 учебный вопрос

Атом и атомное ядро. Ядерная
энергия. Реакция деления
15

16.

В обычном состоянии атомы химических
элементов представляют собой устойчивые
системы. Чтобы вырвать электрон из атома,
необходимо затратить энергию, которую принято
называть энергией связи.
Энергия связи электрона с ядром зависит от
расстояния между ними. Чем ближе электрон
расположен к ядру, тем больше энергия связи с
ядром. И наоборот, чем дальше электрон удален
от ядра, тем она меньше. Если подводимая к
атому энергия равна энергии связи или
превышает её, то электрон отрывается от атома.
16

17.

17

18.

Наиболее простое строение имеют
атомы легких химических элементов
водород, гелий, литий, бериллий и др.
(водород - 1 протон, 1 электрон; гелий- 2
протона и 2 электрона).
Более сложное строение у атомов
тяжелых химических элементов, таких как
ртуть, свинец, уран, плутоний и другие.
Ядро урана, например, содержит 238
ядерных частиц, из них 92 протона, 146
нейтронов, вокруг ядра вращается 92
электрона. Каждый электрон любого
химического элемента движется по
18
определенной орбите.

19.

Поскольку любой атом электрически
нейтрален, то, очевидно, ядро должно иметь
положительный заряд, равный по абсолютному
значению суммарному заряду всех электронов
атома. Таким образом, в атоме любого
химического элемента число протонов равно
числу электронов. Количество протонов
определяет заряд ядра, а полное число протонов
и нейтронов в основном определяет его массу и
называется массовым числом А.
Заряд ядра Z, выраженный элементарных
электрических зарядах, всегда целое число,
равное количеству протонов в ядре и совпадает
с порядковым номером химического элемента в
периодической системе элементов Д.И.
Менделеева.
19

20.

Для обозначения химического
элемента записывают его символ,
в качестве индексов указывают
атомный номер и массовое число
А. Например 238/92 U означает
ядро урана с порядковым номером
92 в периодической системе и
массовым числом 238 (т.е. Z= 92, A=
238). Иногда обозначают ядра
атомов без указания числа
протонов, например U-238.
20

21.

Между частицами имеющими электрические заряды,
существуют электростатические силы взаимодействия.
Протоны атомных ядер имеют одноименные
электрические заряды, между ними действуют силы
взаимного отталкивания. Однако ядра большинства
химических элементов обладают необычайной
прочностью.
Это обусловлено тем, что нейтроны в атомном ядре
уменьшают силы электростатического отталкивания
протонов а между ядерными частицами действуют силы
притяжения (ядерные силы).
Ядерные силы как бы
стягивают протоны и нейтроны друг к другу и тем самым
противодействуют силам электростатического
отталкивания. Ядерные силы очень велики, однако не все
ядра одинаково прочны.
21

22.

В природе есть небольшое количество
химических элементов, ядра атомов которых
распадаются произвольно. Этот процесс
сопровождается невидимым излучением.
РАДИОАКТИВНОСТЬ это самопроизвольный
распад неустойчивого атома (уран, торий, радий
и др.) в другой атом, сопровождающееся
испусканием ионизирующего излучения (от
латинского слова «радиус», означающего «луч»).
В 1898 году Мария Кюри (полька, химик)
обнаружила, что уран после излучения
превращается в другой элемент. Один назван
Полонием в память о родине Марии Кюри, другой
– Радием, по латыни означает - испускающий
лучи.
22

23.

В настоящее время установлены следующие
основные виды радиоактивных превращений ядер
атомов химических элементов: (£, ß, γ частицы)
а) £ - частицы:
- в воздухе несколько сантиметров (не более 11 см.);
- скорость = 20 тыс. км/с;
- опасны при попадании во внутрь ;
- радиоактивное ядро испускает альфа- частицу, которая
имеет такую же массу и заряд, как и ядро химического
элемента гелия. Альфа - распад характерен для
радиоактивных элементов с порядковым номером
больше 83 (торий, уран, полоний и др.).
- Известно 40 естественных и более 200 искусственных
альфа – активных ядер. Альфа – частицы обладают
наибольшей ионизирующей и малой проникающей
способностью.
23

24.

б) ß - излучение:
в воздухе несколько метров и несколько сантиметров в
биологических тканях;
- их скорость примерно равна скорости света (~300
тыс.км/с);
- опасно при попадании на кожу, в глаза, в ЖКТ;
- ионизирующая способность бета- частиц значительно
меньше, чем у альфа- частиц и составляет 40- 50 пар
ионов на 1 см. пути;
- в воздухе проходят 3 – 5 м.
в) γ - излучение:
- электромагнитное излучение подобно рентгеновским;
- обладают большой проникающей способностью, около
сотен метров в воздухе, до 15 см в биологических тканях;
- опасность, как внешний источник;
- скорость = 300 тыс. км/с.
24

25. 3 учебный вопрос

Реакция синтеза.
Нейтронный боеприпас
25

26.

Разновидность ядерного
оружия - нейтронные
боеприпасы (с термоядерным
зарядом малой мощности),
поражающее действие которых в
основном определяется
воздействием потока быстрых
нейтронов и гамма- лучей. Это так
называемое «гуманное» оружие
повышенной радиации планируется
для поражения живой силы
противника при максимальном
сохранении материальных
ценностей.
26

27.

Например, при взрыве нейтронного
боеприпаса мощностью 1 кт за
пределами радиуса 500 м основным
поражающим фактором является
проникающая радиация: в радиусе до 1
км люди будут погибать от действия
потока нейтронов и гамма- лучей, а в
радиусе до 2 км получать тяжелую
лучевую болезнь, в результате которой
большая часть людей погибнет в течение
нескольких недель.
27

28.

n
n ++
- +n
-
n+n
+ +
n -
n
n+ + + n
-
Цепная реакция
-
-
n
- n+ +
+ n -
-
-
n +
+ n
+
- n
- n
++
- n +n
-
28

29.

29

30. «Ядерное оружие и его поражающие факторы».

30

31.

31

32.

32

33.

33

34.

34

35.

Экспозиционная доза – это доза
излучения в воздухе, характеризует
потенциальную опасность воздействия
ионизирующих излучений при общем и
равномерном облучении тела человека.
Экспозиционная доза в системе СИ
измеряется в кулонах на килограмм
(Кл/кг). Внесистемной единицей
экспозиционной дозы является рентген
(Р);
1 Р= 2,58 * 10(-4) Кл/кг.
35

36.

Поглощенная доза характеризует
воздействие излучений на биологические
ткани. В системе СИ она измеряется в греях.
(Гр). 1 Гр - это поглощенная доза, при которой 1
кг облучаемого вещества поглощает энергию в
1 Дж. Следовательно, 1 Гр = 1 Дж/кг.
Внесистемной единицей поглощенной дозы
излучения является рад. Доза в 1 рад
означает, что в каждом грамме вещества,
подвергшегося облучению, поглощено 100 эрг
энергии. Достоинства рада как
дозиметрической единицы в том, что его
можно использовать для измерения доз
любого вида излучений в любой среде.
1 рад = 10-2 Гр; или 1 Гр = 100 рад;
1 рад =1,14 Р; 1 Р = 0,87 рад.
36

37.

Для оценки воздействия на биологическую
среду ионизирующих излучений используется
Эквивалентная доза. Она равна произведению
поглощенной дозы на так называемый
коэффициент качества (К).
Для рентгеновского гамма- и бета- излучений К
=1; для нейтронов с энергией меньше 20 Мзв
К=3; от 0,1-10 Мзв К=10.
В качестве единицы эквивалентной дозы в
системе СИ является зиверт (Зв), внесистемной
единицей является биологический эквивалент
рада (бэр);
1 Зв=100 бэр.
37

38.

38

39.

39

40. Дозы облучения

Величина
Поглощенная
доза (Д)
Эквивалентная
доза (Н)
Мощность дозы
Р=
СИ
Соотношение
Зиверт
бэр
Зв = 100 бэр
Гр/ч
рад/ч
Грей = 1 Дж/кг
Д
t
t преб.
Внесистемная
рад
(1р = 0,9 рад)
Д зад. К защ.
Рср.
, час
Гр = 100 рад
Поглощенная доза – доза, переданная
массе вещества в 1 кг, измеряемая
энергией в 1 Дж.
Мощность дозы (Р)- доза в единицу
времени (D/т)
40

41. Эквивалентная доза

Н = Д*К, (Зв, бэр)
Где: Д – поглощенная доза;
К – коэффициент качества, зависящий от вида
излучения.
Вид излучения
γ
К
1
β
α
нейтронное
Эффективная доза – величина, как
мера риска возникновения последствий
облучения всего тела человека и
отдельных его органов.
Представляет сумму произведений
эквивалентной дозы от всех
источников излучения. (Зв)
1
2
0
1
0
1 р- это доза накапливаемая в
веществе за 1 час, на расстоянии
1 м от источника излучения
(Rа-226), активностью
1 Кюри, массой 1 грамм
41

42.

а) военное время:
- Однократное (за 4 с)
- За месяц
- За квартал
- За год
50 рад;
100 рад;
200 рад;
300 рад.
Нормы облучения
б) мирное время:
- персонал - не более 50 мЗв/год;
- население - не более 5 мЗв/год.
Пределы доз (мЗв/год).
Эквивалентная доза
- в хрусталике
- на коже
- в костях
население
15 мЗв
50 мЗв
50 мЗв
персонал
150 мЗв
500 мЗв
500 мЗв
Допустимые нормы зараженности
а) тело человека
15 мР/ч
б) автомобили, техническое имущество
200 мР/ч
в) СИЗ, одежда, инвентарь, оборудование 50 мР/ч
Естественный радиационный фон
- нормальный
- допустимый
- повышенный
– 10 - 20 мкР/ч
– 20 - 60 мкР/ч
– 60- 120 мкР/ч
42

43. Ядерное оружие. Историческая справка

Первую атомную бомбу изготовили
в США к середине 1945 г.; Работы по
созданию бомбы возглавлял Роберт
Оппенгеймер (1904-1967 гг.).
6 августа 1945 г. на японский
город Хиросиму была сброшена
бомба необычайной
разрушительной силы.
Первая Советская атомная
бомба была испытана в 1949
году вблизи города
Семипалатинска (Казахстан).
43

44.

П р о д о л ж е н и е:
В 1953 г. в СССР прошли испытания водородной, или
термоядерной, бомбы. Мощность нового оружия в 20
раз превышала мощность бомбы, сброшенной на
Хиросиму, хотя размерами они были одинаковыми.
В Советском Союзе ядерным
оружием занималась группа
ученых под руководством Игоря
Васильевича Курчатова (19021960 гг.).
44

45.

Испытания
Страны, обладающие ядерным оружием, испытывали его на
специальных полигонах, удаленных от густонаселенных
районов: бывший СССР - под Семипалатинском и на острове
Новая Земля;
Ядерный полигон на Новой Земле
создали в 1954 г. Именно здесь
проходило большинство (94% по
мощности) ядерных испытаний
СССР.
Под Семипалатинском за 1949-1962 гг. осуществили 124
наземных, атмосферных и подземных взрыва. 30 октября 1961
г.: в тот день взорвали водородную бомбу мощностью 58 Мт.
45

46. Тема 1-1

Ядерное оружие.
Физико - технические основы
устройства ядерного оружия.
Атом и атомное ядро. Ядерная
энергия. Реакция деления.
Реакция синтеза. Нейтронный
боеприпас
46

47. В О П Р О С Ы ?

ВОПРОСЫ?