Тема 12

1.

2.

Лекция 12
Ядерное, химическое,
биологическое, зажигательное
оружие

3.

4.

Ядерное оружие
Ядерное оружие – оружие массового поражения взрывного действия, основанное на
использовании внутриядерной энергии, выделяющейся при цепных реакциях деления
или синтеза ядер химических элементов.
Ядерное оружие включает в себя:
ядерные боеприпасы
средства доставки их к цели (носители)
средства управления боеприпасами.
К ядерным боеприпасам относятся
снаряженные ядерными, термоядерными и
нейтронными зарядами:
– боевые части ракет и торпед;
– авиационные и глубинные бомбы;
– артиллерийские снаряды и мины;
– ядерные фугасы.
Средства доставки - ракеты
Средства управления
различных типов и назначения,
боеприпасами –
артиллерия, самолеты-носители,
подводные лодки и надводные
корабли, вооруженные ракетами
и
торпедами
зарядами.
с
ядерными
обеспечивают попадание
боеприпаса в цель

5.

Ядерный заряд – устройство для производства ядерного взрыва
(основная часть ядерного боеприпаса). Часто ядерные заряды
унифицированы, то есть одинаковые заряды используются в различных
ядерных боеприпасах.
По типу происходящих ядерных реакций ядерные заряды делятся на три
вида:
1) ядерные заряды;
2) термоядерные заряды;
3) комбинированные заряды.

6.

Ядерными реакциями называются превращения атомных ядер, происходящие
в результате взаимодействия с ними элементарных частиц или других ядер.

7.

Термоядерная реакция – разновидность ядерной реакции, при которой
лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые за счёт кинетической
энергии их теплового движения.
Цепная реакция деления даёт начало реакции синтеза ядер гелия из
водорода:

8.

Тротиловый эквивалент – это масса обычного взрывчатого вещества
тротила (тринитротолуола), мощность взрыва которой эквивалентн мощности
взрыва данного ядерного боеприпаса.
В зависимости от мощности ядерные боеприпасы
условно делят на 5 калибров:
Сверхмалый – до 1тыс. тонн (до 1кт);
Малый – от 1 до 10тыс. тонн (1-10кт);
Средний – от 10 до 100тыс. тонн (10-100кт);
Крупный – от 100 до 1000тыс. тонн (100кт-1мт);
Сверхкрупный – более 1млн. тонн (более 1мт).

9.

Воздушные высокие
Космические (выше 100 км)
(выше 1 км)
Высотные
(выше 10-15 км)
Воздушные
низкие
(350-1000 м)
Виды ядерных
взрывов
Надводные
(до 350 м)
Наземные
Подземные
(глубина 30-1000 м)
Подводные
(от глубины 30 м до
высоты 350 м)
Приведенная высота может быть рассчитана по соотношению:
Н =
Н
Нв
q
–
–
–
Hв
3
√q
приведенная высота взрыва, м/т1/3;
действительная высота взрыва, м;
мощность взрыва, т.

10.

Эпицентр ядерного взрыва — проекция
на земную или водную поверхность
точки центра ядерного взрыва.

11.

Наземный ядерный взрыв – взрыв, произведенный на
поверхности земли (контактный) или в воздухе на
высоте, при которой светящаяся область касается
поверхности земли.
Осуществляется с целью разрушения объектов,
состоящих из сооружений большой прочности, и
поражения войск, находящихся в прочных укрытиях.

12.

Воздушный ядерный взрыв – врыв, произведенный на высоте,
при которой светящаяся область не касается поверхности земли
(воды), но располагается ниже границы тропосферы.
Воздушные взрывы подразделяются на низкие и высокие.
Светящаяся область высокого воздушного взрыва имеет
форму шара; при низком воздушном взрыве она снизу
несколько деформирована.
Низкие воздушные взрывы производятся в случаях, если
необходимо избежать сильного радиоактивного загрязнения
местности.

13.

Надводный ядерный взрыв – взрыв, произведенный
на поверхности воды или на такой высоте, при которой
светящаяся область касается поверхности воды.
Осуществляются для поражения крупных надводных
кораблей и прочных сооружений военно-морских баз,
портов и т.п., когда допустимо или желательно сильное
радиоактивное загрязнение воды и прибрежной
местности.

14.

Подводный ядерный взрыв – взрыв, который может
быть произведен в воде на различной глубине.
Взрывной султан представляет собой полый
водяной столб высотой до нескольких километров,
верхняя часть которого окутана большим облаком,
состоящим из радиоактивных паров и газов.
Базисной волной называется клубящееся кольцевое
облако, которое образуется при обрушении водяного
столба и распространяется в радиальном
направлении и по ветру.
Осуществляются для поражения кораблей всех
классов, в том числе подводных лодок в подводном
положении, а также для разрушения
гидротехнических сооружений, минно-сетевых и
противодесантных заграждений, установленных в
воде

15.

Подземный ядерный взрыв – взрыв, произведенный под
землей на глубине, при которой происходит выброс
грунта, или без существенного нарушения поверхности
грунта (камуфлетный взрыв).
Производиться с целью разрушения особо прочных
подземных сооружений, а взрывы с выбросом грунта –
для образования воронок и завалов.

16.

Высотными называются ядерные
взрывы, произведенные выше
границы тропосферы.
Производиться с целью уничтожения
воздушных и космических средств
нападения противника.

17.

Первую ядерную бомбу в
космосе взорвали США 27
августа 1958 года. Эксперимент
назывался Argus. Боеголовку
мощностью 1,7 килотонны в
тротиловом эквиваленте
подорвали на высоте 170 км над
поверхностью Земли.
В космосе, где нет атмосферы,
взрывная волна не образуется, а
вот электромагнитная волна
могла стать отличным способом
выводить из строя
электрические устройства
ракет потенциального
противника.
Фотография вспышки ядерного взрыва,
снятая с расстояния 1200 км

18.

При взрыве в атмосфере:
≈ 50 % энергии расходуется на образование ударной волны,
30-40% – на световое излучение,
до 5 % – на проникающую радиацию и электромагнитный импульс;
до 15 % – на радиоактивное загрязнение.
Для нейтронного взрыва характерны те же поражающие факторы, однако
энергия взрыва распределяется иначе:
8-10% – на образование ударной волны,
5-8% – на световое излучение
≈ 85% расходуется на образование проникающей радиации.
Основными поражающими факторами ядерного взрыва являются:
ударная волна;
световое излучение;
проникающая радиация;
радиоактивное загрязнение местности;
электромагнитный импульс.

19.

Поражающие факторы ядерного взрыва
1. Ударная волна ядерного взрыва
Воздушная ударная волна является основным поражающим фактором ядерного взрыва.
Ударная волна представляет собой скачок уплотнения в среде, который движется со сверхзвуковой
скоростью (более 350 м/с для атмосферы).
При атмосферном взрыве скачок уплотнения — это небольшая зона, в которой происходит почти
мгновенное увеличение температуры, давления и плотности воздуха. Непосредственно за фронтом ударной волны
происходит снижение давления и плотности воздуха, от небольшого понижения далеко от центра взрыва и почти до
вакуума внутри огненной сферы. Следствием этого снижения является обратный ход (скоростной напор) воздуха и
сильный ветер вдоль поверхности со скоростями до 100 км/час и более к эпицентру.

20.

При распространении ударной волны ядерного взрыва в воздухе выделяют две зоны .
Первая зона, где давление превышает
Ударная волна: 1 – фронт ударной волны; 2 –
кривая изменения давления
Распределение давления в атмосфере при
воздушном ядерном взрыве в зависимости от
расстояния до его центра в фиксированный
момент времени
атмосферное (Р > Ро), называется зоной
сжатия,
Вторая зона, где Р < Ро – зоной
разрежения.
Передняя граница зоны сжатия представляет собой фронт ударной волны. Разность
между давлением Р в данной точке ударной волны и атмосферным давлением Ро
обозначается через ΔР и называется избыточным давлением. Избыточное давление на
фронте волны ΔРф имеет максимальное значение.

21.

Влияние условий взрыва на параметры воздушной ударной волны

22.

23.

24.

25.

26.

Поражающие факторы ядерного взрыва
2. Световое излучение ядерного взрыва
Световое излучение ядерного взрыва - поток электромагнитного излучения
оптического диапазона в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра.
Световое излучение по своей природе является тепловым.
Длительность светового излучения tсв зависит от мощности ядерного боеприпаса и
приближенно оценивается по формуле
tсв = 0,1 3√q (с)
(1)
Основной характеристикой поражающего действия светового излучения ядерного
взрыва является световой импульс - количество энергии прямого светового излучения,
приходящееся
на
1см2
неэкранированной
поверхности,
расположенной
перпендикулярно к направлению распространения светового потока, за всё время
свечения огненного шара.

27.

Величина светового импульса
зависит от следующих факторов:
• от тротилового эквивалента взрыва;
• вида взрыва;
• расстояния освещаемой поверхности от
центра взрыва;
• состояния атмосферы в момент взрыва.
Световое излучение
ослабевают
Задымленный воздух в
индустриальных центрах
Облака, расположенные на пути
распространения светового
излучения

28.

Поражающее действие светового излучения
Основным видом поражающего действия светового излучения является тепловое поражение,
наступающее при повышении температуры облучаемого объекта до определенного уровня
Тепловое
воздействие
вызывает
Деформацию, потерю
прочности,
разрушение,
плавление и
испарение негорючих
материалов
Воспламенение и
горение горючих
материалов
Различной степени
тяжести ожоги кожи
открытых и
защищенных
обмундированием
участков тела,
повреждениям глаз
человека
Основной характеристикой падающего на
объект светового излучения, используемой при
оценке его поражающего действия, является
импульс облучения (импульс поражения),
количество энергии светового излучения,
падающей на единицу площади облучаемой
поверхности за все время излучения. Импульс
облучения пропорционален световому
импульсу и может быть больше или меньше
его, когда конкретные условия облучения
учесть невозможно принимается равенство
импульса облучения световому импульсу.
Нарушение действия
электронно оптических устройств,
фотоприемников и
светочувствительной
аппаратуры
Временное
ослепление людей
Световая энергия, падающая на тело,
частично поглощается им, частично
отражается, а если тело прозрачно, то
частично проходит сквозь него.

29.

Различают четыре степени ожога:
I степень характеризуется покраснением и небольшим отёком
кожи. Вызывается световым импульсом 2,5-5 кал/см2.
Работоспособность личного состава в значительной мере
сохраняется.
Ожоги II степени возникают при значениях световых импульсов
4,0-7 кал/см2 и характеризуются образованием пузырей, что
лишает пострадавшего работоспособности.
Ожоги III степени возникают при значениях световых импульсов
6-8кал/см2 и характеризуются образованием язв и омертвлением
кожи. Это требует длительного лечения.
Ожоги IV степени вызываются световым импульсом более
8кал/см2 и сопровождаются полным омертвлением всей толщи
кожи и более глубоко лежащих тканей.

30.

Защита от светового излучения
В зависимости от конкретных условий, защита от светового излучения может
достигаться:
использование рельефа местности, лесных массивов и других местных
предметов, экранирующих от светового излучения, затеняющих экранов,
защитных сооружений;
применением материалов, красок, обмазок светлых тонов, металлических
отражающих покрытий;
использованием огнестойких материалов и покрытий, в том числе обсыпок из
грунта, обмазок, пропиток;
проведением противопожарных мероприятий, таких как создание безопасных
зон, лишённых горючих материалов, подготовка сил и средств для тушения
пожаров и т.п.

31.

Поражающие факторы ядерного взрыва
3. Проникающая радиация ядерного взрыва
Проникающая радиация ядерного взрыва - поток гамма-излучения и нейтронов,
испускаемых при ядерном взрыве.
Гамма-излучение и нейтроны, проходя сквозь вещество, находящееся в твёрдом,
жидком или газообразном состоянии, взаимодействуют с атомами среды, прямо или
косвенно вызывая их ионизацию.
Гамма-излучение и нейтроны различны по своим физическим свойствам, но общим
для них является:
• распространяются в воздухе от центра взрыва на расстояния до нескольких км;
• проходя через живую ткань, вызывают ионизацию атомов и молекул, входящих в
состав клеток живой ткани, что приводит к нарушению жизненных функций
отдельных органов и развитию в организме лучевой болезни.
Проникающая
радиация
вызывает
потемнение
оптики,
засвечивание
светочувствительных фотоматериалов и выводит из строя радиоэлектронную
аппаратуру.
Гамма-излучение и нейтроны действуют практически одновременно.

32.

Радиоактивность – это самопроизвольное превращение ядер атомов с испусканием ионизирующего
излучения. Для измерения радиоактивности в Международной системе единиц СИ установлена единица –
Беккерель (Бк); I Бк = 1 распад/с. Внесистемная единица радиоактивности – Кюри (Ки); 1 Ки = 3,7х1010 Бк.
Период полураспада – это время, в течение которого распадается половина атомов радиоактивного
вещества.
Ионизирующее излучение – излучение, образующее при взаимодействии со средой положительные и
отрицательные ионы.
Поражающее действие проникающей радиации характеризуется величиной дозы
излучения - количеством энергии радиоактивного излучения, поглощенной единицей
массы облучаемого вещества.
различают
Экспозиционную дозу
выражает степень ионизации
среды через суммарный
электрический заряд ионов
каждого знака, образующихся в
единице массы вещества в
результате радиоактивного
облучения. Единица измерения
в СИ - кулон на килограмм
(Кл/кг), внесистемная рентген (Р) (1 Кл/кг = 3876 Р).
Поглощенную дозу
энергия
излучения,
поглощённая единицей массы
облучаемого вещества, единица
измерения СИ – грэй (Гр), 1 Гр
= 1 Дж/кг, внесистемная – рад
(1 Гр = 100 рад).
Биологическая
(эквивалентная) доза
характеризует биологический
эффект облучения организма
ионизирующим излучением.
Единица измерения в СИ –
зиверт (Зв), внесистемная
биологический эквивалент
рентгена (бэр) 1 бэр = 0,01 Зв.

33.

Ослабление проникающей радиации защитными материалами
Слоем половинного ослабления (d) называется толщина материала, после
прохождения которой, доза проникающей радиации уменьшается вдвое.
Соотношение уровня радиации до и после защиты называется коэффициентом
защиты.

34.

Поражающее действие проникающей радиации
Биофизические основы радиационных поражений состоят в структурных
изменениях молекул биологических тканей в результате ионизации и возбуждения
атомов, образования свободных радикалов и других активных соединений. Это
приводит к функциональным и структурным нарушениям органов и систем
человека и в итоге к лучевым поражениям организма (лучевой болезни).

35.

36.

Поражающие факторы ядерного взрыва
4. Электромагнитный импульс ядерного взрыва
Электромагнитным
импульсом
(ЭМИ)
называются кратковременные мощные электрические и
магнитные
поля,
возникающие
при
наземных
и
воздушных ядерных взрывах.
При наземном или низком воздушном взрыве
гамма-кванты (1), испускаемые из зоны протекания
ядерных реакций, выбивают из атомов воздуха быстрые
электроны (5), которые летят в направлении движения
гамма-квантов со скоростью, близкой к скорости света,
а положительные ионы (остатки атомов) (2) остаются на
месте. В результате такого разделения электрических
зарядов в пространстве образуются элементарные и
результирующие электрические (4) и магнитные (3)
поля ЭМИ.
Схема возникновения электромагнитного импульса
при наземном ядерном взрыве
а) образование элементарных электрических и магнитных
полей; б) образование пространственных зарядов

37.

При наземном и низком воздушном взрывах поражающее действие ЭМИ наблюдается на расстоянии нескольких
километров от центра взрыва.
При высотном ядерном взрыве (Н > 10км) могут возникать поля ЭМИ в зоне взрыва и на высотах 20-40км от
поверхности земли (рис.2).
Испускаемое из зоны взрыва гамма-излучение в
направлении
поверхности
земли
начинает
поглощаться в более плотных слоях атмосферы на
высотах 20-40 км, выбивая из атомов воздуха
быстрые электроны. В результате разделения и
перемещения
положительных
и
отрицательных
зарядов в этой области и в зоне взрыва возникает
электромагнитное
излучение,
которое
достигает
поверхности земли в зоне радиусом до нескольких
Схема образования полей ЭМИ при высотном ядерном
взрыве
сотен километров.

38.

39.

Поражающие факторы ядерного взрыва
5. Радиоактивное заражение местности и объектов
Одной из существенных особенностей ядерного взрыва является образование
большого
количества
радиоактивных
продуктов,
которые,
распространяясь
в
атмосфере, выпадают на местность и расположенные на ней различные объекты,
создавая обширные зоны радиоактивного заражения.
Радиоактивному заражению при ядерных взрывах может подвергаться не только
район, прилегающий к месту взрыва, но и местность, удалённая от него на многие
десятки и даже сотни километров. При этом на больших площадях на длительный
период времени может создаваться заражение, представляющее опасность для людей и
животных.
Наиболее сильное заражение местности происходит при наземном ядерном взрыве.

40.

На местности, подвергшейся радиоактивному заражению при ядерном взрыве,
образуются два участка:
район взрыва и след облака.
Зоны заражения по форме близки к
правильному
кругу,
симметричному
относительно центра взрыва.
Заражение местности по пути движения
радиоактивного
облака
обусловлено
выпадением радиоактивной пыли из верхней
части пылевого столба и самого облака.
Полосу
заражённой
местности,
образующуюся
по
пути
движения
радиоактивного облака, называют следом
облака ядерного взрыва.
Схема радиоактивного
заражения местности
Размеры,
конфигурация
и
местоположение
радиоактивного
следа
зависят от мощности и вида взрыва, скорости
и направления ветра на различных высотах и
времени, прошедшего с момента взрыва.
При небольших изменениях направления
и скорости ветра по высоте радиоактивный
след по форме близок к эллипсу.

41.

Зона А – умеренного заражения. Дозы до полного
распада радиоактивных веществ на внешней границе зоны
D∞ = 40Р, на внутренней границе D∞ = 400Р. Её площадь
составляет 70-80% площади всего следа.
Зона Б – сильного заражения. Дозы на границах:
внешней – D∞ = 400Р, внутренней – D∞ = 1200Р. На долю
этой
зоны
приходится
примерно
10%
площади
радиоактивного следа.
Зона В – опасного заражения. Дозы излучения на границах: внешней – D∞ = 1200Р, внутренней – D∞ = 4000Р. Это
зона занимает примерно 8-10% площади следа облака взрыва.
Зона Г – чрезвычайно опасного заражения. Дозы излучения на её внешней границе D∞ = 4000Р, а в середине зоны
D∞ = 10000Р.
Мощности доз излучения на внешних границах этих зон через 1ч после взрыва составляют соответственно 8, 80, 240,
800Р/ч, а через 10ч – 0,5; 5; 15; 50Р/ч.

42.

43.

Написать конспект лекции «Ядерное,
химическое, биологическое,
зажигательное оружие» и выложить в
блог BB.
Пройти 2 тестирование