Опубликован: 08.06.2017 | Доступ: свободный | Студентов: 1036 / 518 | Длительность: 17:38:00
Специальности: Руководитель
Лекция 2:

Характеристика источников чрезвычайных ситуаций

Проникающая радиация

Проникающая радиация ядерного взрыва представляет собой поток g-лучей и нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва.

Основным источником проникающей радиации являются ядерные реакции деления и синтеза, протекающие в момент взрыва, а также радиоактивный распад осколков деления. Нейтроны высоких энергий (быстрые), испускаемые при реакции синтеза, во многом определяют поражающее действие проникающей радиации и радиус ее действия может достигать 2,5-3 км. Поражающее действие ПР обусловлено облучением людей и технических устройств. Нейтронная составляющая (нейтроны высоких энергий) проникающей радиации вызывает сильную наведенную радиоактивность в районе взрыва и в материалах оборудования объектов экономики.

Поражающее действие проникающей радиации при взрыве нейтронного боеприпаса мощностью 1 кт эквивалентно действию обычного ядерного боеприпаса мощностью 10-12 кт.

Время действия проникающей радиации не превышает нескольких секунд (\black \approx10-15 с) и определяется временем подъема облака взрыва на такую высоту, при которой \black \gamma-излучение поглощается толщей воздуха и практически не достигает земли.

Механизм поражающего действия ИИ на человека заключается в ионизации тканей его тела. Прямое действие ИИ может вызвать расщепление молекул белка, разрыв наименее прочных связей, отрыв радикалов и другие денатурационные изменения (без разрыва химических связей). Поскольку основную часть массы тела человека составляет вода (около 75%), первичные процессы ионизации молекул воды приводят к образованию высокоактивных в химическом отношении свободных радикалов типа "ОН*" или "Н*". Последующие цепные каталитические реакции (в основном окисления молекул белка) нарушают обмен веществ и способствуют образованию токсичных продуктов. Это так называемое косвенное (непрямое) действие излучения через продукты радиолиза воды.

В дальнейшем под действием первичных процессов в клетках возникают функциональные изменения:

  • повреждение механизма митоза (деления) и хромосомного аппарата (структуры ядра) облученной клетки;
  • блокирование процессов обновления и дифференцирования клеток;
  • блокирование процессов пролиферации (разрастания) и последующей физиологической регенерации тканей.

Самыми радиочувствительными являются клетки постоянно обновляющихся тканей организма: нервной системы, костного мозга, гонад (половых желез), селезенки, лимфы и крови (снижается ее свертываемость, повышается кровоточивость стенок кровеносных сосудов). Прежде всего поражаются кроветворные органы, в результате чего наступает кислородный голод тканей, резко снижается иммунная защищенность организма.

Изменения на клеточном уровне и гибель клеток приводят к нарушению функций отдельных органов и организма в целом (в том числе и потерю иммунитета - устойчивости к инфекциям) и возникновению лучевой болезни.

В зависимости от дозы облучения различают четыре степени лучевой болезни:

  • лучевая болезнь I степени (легкая) возникает при суммарной дозе облучения 1,5-2,5 Грея (150-250 рад). Скрытый период продолжается две-три недели, после чего появляются недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, периодическое повышение температуры. В крови уменьшается содержание белых кровяных шариков. Лучевая болезнь I степени излечима;
  • лучевая болезнь II степени (средняя) возникает при суммарной дозе облучения 2,5-4 Грея (250-400 рад). Скрытый период длится около недели. Признаки заболевания выражены более ярко. При активном лечении наступает выздоровление через 1,5-2 мес.;
  • лучевая болезнь III степени (тяжелая) наступает при дозе облучения 4-7 Грей (400-700 рад). Скрытый период составляет несколько часов. Болезнь протекает интенсивно и тяжело. В случае благоприятного исхода выздоровление может наступить через 6-8 мес.;
  • лучевая болезнь IV степени (крайне тяжелая) наступает при дозе облучения свыше 7 Грей (свыше 700 рад), которая является наиболее опасной.

Аналогичное воздействие оказывают ИИ на животных, вызывая лучевую болезнь, и на растения. Растения наиболее чувствительны к облучению в период ранних фаз развития, когда страдают зоны активного роста, т. е. молодые делящиеся клетки. При этом растениям разных видов и сортов присуща неодинаковая радиоустойчивость. Лучевое поражение у растений проявляется в торможении роста и замедлении развития, снижении урожая, понижении репродуктивного качества семян, клубней, корнеплодов. При больших дозах облучения возможна гибель растений, проявляющаяся в остановке роста и усыхании. Наиболее чувствительны к воздействию ИИ сосновые леса. Лиственные породы (береза, осина, дуб) страдают меньше.

Кроме того, вследствие действия проникающей радиации могут возникать обратимые и необратимые повреждения в особо чувствительных элементах дозиметрической и радиоэлектронной аппаратуры, изменения межмолекулярных связей в органических материалах - деструкция и сшивание.

Под воздействием проникающей радиации в материалах оборудования объектов экономики может образоваться наведенная активность, которая оказывает влияние на работоспособность персонала объекта.

Так как проникающая радиация - это поток нейтронов и g-квантов, то для защиты от нее необходимы комбинированные экраны, состоящие из легких водородосодержащих веществ (для ослабления нейтронного потока) и материалов, обладающих высокой плотностью (для защиты от g-квантов).

Электромагнитный импульс

Электромагнитный импульс (ЭМИ) представляет собой мощное кратковременное электромагнитное излучение, возникающее в результате образования потоков быстрых электронов при ядерном взрыве (рис. 2.3).

Схема ЭМИ

увеличить изображение
Рис. 2.3. Схема ЭМИ

При ядерном взрыве \black \gamma-кванты, испускаемые из зоны протекания ядерных реакций, выбивают из атомов воздуха электроны, образуя поток быстрых электронов, летящих в направлении движения \black \gamma-квантов со скоростью, близкой к скорости света, а положительные ионы (остатки атомов) практически остаются на месте. В результате такого разделения электрических зарядов в пространстве образуются элементарные и результирующие электрические и магнитные поля ЭМИ.

Сильные поля ЭМИ в районе центра взрыва обычно возникают при ядерных взрывах в сравнительно плотных слоях атмосферы. На высотах 20-40 км от поверхности земли эти поля менее значительны и образуются в результате взаимодействия \black \gamma-квантов с материалом оболочки боеприпаса и атомами разреженного воздушного пространства.

Испускаемое из зоны высотного взрыва \black \gamma-излучение в направлении поверхности земли начинает поглощаться в более плотных слоях атмосферы на высотах 20-40 км в результате разделения и перемещения положительных и отрицательных зарядов в этой области, а также при взаимодействии с геомагнитным полем Земли возникает электромагнитное излучение, которое достигает поверхности земли в зоне радиусом до нескольких сот километров.

Поражающим фактором ЭМИ являются электрические и магнитные поля напряженностью до десятков киловольт (кВ) при широком частотном спектре (от 10 кГц до 100 кГц). ЭМИ ядерного взрыва аналогичен грозовому разряду, но протекает примерно в 50 раз быстрее.

Поражающее действие ЭМИ в приземной области и на земле происходит за счет наведения электродвижущей силы и создания электрических токов в длинных металлических сооружениях - линиях связи, линиях электропередач, антеннах, рамочных и каркасных конструкциях.

Человек подвергается опасности в районе действия ЭМИ только в случае непосредственного контакта с токопроводящими предметами.

Основа действия защитных устройств от ЭМИ должна заключаться в исключении доступа наведенных токов к чувствительным узлам защищаемого оборудования.

Ударная волна

Ударная волна - один из основных поражающих факторов ядерного взрыва. В зависимости от среды, в которой она распространяется, ее называют воздушной волной, сейсмовзрывной волной (в грунте) и ударной волной (в воде).

Воздушной ударной волной называется область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью.

Перед фронтом ударной волны давление в воздухе равно атмосферному Р0. С приходом фронта ударной волны в данную точку пространства давление резко (скачком) увеличивается и достигает максимального Рф = Р0 + \black \DeltaРф, а также температура и скорость движения среды (воздуха). Процесс сжатия воздуха называют фазой сжатия. С течением времени давление снижается и через время \black \tau+ после момента подхода фронта ударной волны становится равным атмосферному. Дальнейшее уменьшение давления приводит к разрежению и в течение времени \black \tau- наблюдается фаза разрежения.

Непосредственно за фронтом ударной волны в фазе сжатия движутся массы воздуха, при встрече которых с преградой возникает давление скоростного напора воздушной ударной волны. Поражающее действие ударной волны на людей и различные объекты, в основном, обусловлено воздействием избыточного давления и скоростного напора.

Основными параметрами ударной волны, характеризующими ее поражающее действие, являются: избыточное давление во фронте ударной волны (\black \DeltaРф), давление скоростного напора (\black \DeltaРск)продолжительность действия избыточного давления (\black \tau+)и с корость фронта ударной волны (U\black \Delta).

Причиной разрушения объектов (зданий), имеющих большую парусность (площадь Миделя - площадь элемента, видимого со стороны движения ударной волны), является первоначальный удар, возникающий в момент отражения от них ударной волны (\black \DeltaРотр) скоростного напора (\black \DeltaРск).

Максимальное избыточное давление отражения \black \DeltaРотр может быть вычислено по формуле

где Р0 - атмосферное давление (при нормальных условиях Ро = 101,3 кПа).

То есть \black \DeltaРотр может быть в пределах от 2\black \DeltaРф до 8\black \DeltaРф.

Разрушение объектов с малой площадью Миделя (высоких колонн, башен малого диаметра, опор линий электропередач, мостовых ферм, башенных кранов и им подобных объектов) происходит под действием скоростного напора. Это объясняется тем, что ударная волна быстро обтекает данные объекты и избыточное давление воздействует на них практически одновременно со всех сторон.

Зависимость между \black \DeltaРф и \black \DeltaРск выражается формулой

Характер и степень поражения людей зависят от величины избыточного давления, положения человека и степени защиты в момент действия ударной волны. Ввиду небольших размеров человека избыточное давление охватывает его практически мгновенно и подвергает сильному сжатию. В то же время скоростной напор создает значительное лобовое давление, которое может привести к перемещению тела в пространстве. Кроме того, могут наблюдаться и вторичные поражения.

Травмы, получаемые людьми от действия ударной волны, условно подразделяют на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые. Характеристика травм людей приведена в табл. 2.11.

Таблица 2.11. Характеристика травм людей
Вид травм При каком \black \DeltaРф возникают Чем характеризуются
Лёгкие 20-40 Скоропреходящие нарушения функций организма (звон в ущах, головокружение, головная боль). Возможны вывихи, ушибы
Средние \black \approx50 (40-60) Вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей.
Тяжёлые 60-100 Сильная контузия органов, потеря сознания, переломы костей; возможны повреждения внутренних органов и внутренние кровотечения.
Крайне тяжёлые >100 Разрывы внутренних органов, внутренние кровотечения, переломы костей, сотрясение мозга, длительная потеря сознания. Возможны смертельные исходы.

Основной способ защиты персонала объекта и населения от ударной волны - изоляция их от действия \black \DeltaРф и \black \DeltaРск. Для этого используются все виды защитных сооружений: убежища, противорадиационные укрытия (ПРУ) и простейшие укрытия (окопы, открытые и перекрытые траншеи, погреба, подвалы и т. д.).

Зонирование очага ядерного поражения (ОЯП) ВУВ производится по характеру повреждений зданий и сооружений.

По величине избыточного давления во фронте ударной волны (DPф) ОЯП условно делится на 4 зоны разрушений - полных, сильных, средних и слабых.

Зона полных разрушений (R1, \black \DeltaРф \black \geq 50 кПа, S1 = 12-15% от Sобщ) характеризуется массовыми безвозвратными потерями среди незащищенного населения; полным разрушением зданий и сооружений; разрушением и повреждением коммунально-энергетических и технологических сетей, а также части убежищ; образованием сплошных завалов в населенных пунктах, пожарами в завалах во всей зоне.

R1=(0.35-0.4)x3\black \sqrtq, км.

Здесь и далее первое значение чисел в скобках - для воздушного взрыва, второе - для наземного.

Зона сильных разрушений (R2 - R1, \black \DeltaРф от 30 до 50 кПа, S2 = 10% от Sобщ) характеризуется массовыми безвозвратными потерями (90%) среди незащищенного населения; полным и сильным разрушением зданий и сооружений; повреждением коммунально-энергетических и технологических сетей; образованием местных и сплошных завалов в населенных пунктах и лесах; сохранением убежищ и большинства ПРУ подвального типа; сплошными пожарами в большей части зоны.

R2=(0.5 - 0.45)x3\black \sqrtq, км.

Зона средних разрушений (R3- R2, \black \DeltaРф от 20 до 30 кПа, S3 = 10-18% от Sобщ) характеризуется безвозвратными потерями (20%) среди незащищенного населения; средними и сильными разрушениями зданий и сооружений; образованием местных и очаговых завалов; сплошных пожаров; сохранением коммунально-энергетических сетей, убежищ и ПРУ.

R3=(0.75 - 0.7)x3\black \sqrtq, км.

Зона слабых разрушений (R4 - R3, \black \DeltaРф от 10 до 20 кПа, S4 = 60% от Sобщ) характеризуется слабыми и средними разрушениями зданий и сооружений; отдельными пожарами на всей площади и даже выходящими за пределы зоны.

R4=(1.4 - 1.1) x3\black \sqrtq, км.

Владимир Кесоян
Владимир Кесоян

В структуре МЧС РФ имеется Департамент гражданской защиты, однако его руководитель не может быть первым заместителем руководителя гражданской защиты (Премьер-министра РФ); первым заместитетелем может быть скорее министр МЧС, но в этом случае организация гражданской защиты на федеральном уровне будет аналогична организации гражданской обороны (раздел 1.2 лекции). Необходимо привести материал в соответствие с существующими органами государственного управления РФ

Вячеслав Дружинин
Вячеслав Дружинин
РСЧС действует на федеральном, МЕЖРЕГИОНАЛЬНОМ, региональном, МУНИЦИПАЛЬНОМ и ОБЪЕКТОВОМ уровнях. Соответственно неверно раскрыты органы управления. Приведите лекционный материал в соответствие с Постановлением Правительства 794 от 30.12.2003.