Ядерная зима

Саратовский Государственный Университет им. Н. Г. Чернышевского

 

 

 

 

 

Реферат

«Ядерная зима»

 

 

 

 

 

Выполнила

студентка 4-го курса 

факультета психологии

Полякова Татьяна,

451 гр.

 

 

 

 

 

Саратов 2013

Содержание

Введение

1. Воздействие ядерного оружия
2. Проникающая радиация
1. Радиоактивное заражение
2. Очаг ядерного поражения
3. «Чистые» и «грязные» бомбы
4. Кобальтовые бомбы
3. «Ядерная зима»

Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

История человечества неразрывно связана  с появлением все более и более  совершенных видов оружия и средств  поражения. Особое место в истории  развития вооружения и техники отводится  ХХ в., когда появились новые виды оружия: ядерное, химическое, бактериологическое (биологическое), применение которых приводит к массовому поражению живой силы и техники.

Так, например, 22 апреля 1915 г. Германией  было применено химическое оружие против французских колониальных войск. В  результате газовой атаки поражено более 9000 человек, из них 1200 погибли.

В зависимости от вида примененного противником оружия массового поражения  могут образовываться очаги ядерного, химического, бактериологического (биологического) поражения и зоны радиоактивного, химического и бактериологического (биологического) заражения. Очаги поражения  могут возникать и при применении обычных средств поражения противника. При воздействии двух видов и  более оружия массового поражения  образуется очаг комбинированного поражения. Первичные действия поражающих факторов ОМП и других средств нападения  противника могут привести к возникновению  взрывов, пожаров, затоплений местности  и распространению на ней сильнодействующих  ядовитых веществ. При этом образуются вторичные очаги поражения. В  этом реферате будет рассмотрено  воздействие ядерного оружия на окружающую среду, людей, животных и т.д.

 

1. Воздействие ядерного  оружия

Поражающее действие ядерного взрыва определяется механическим воздействием ударной волны, тепловым воздействием светового излучения, радиационным воздействием проникающей радиации и радиоактивного заражения. Для  некоторых элементов объектов поражающим фактором является электромагнитное излучение (электромагнитный импульс, ЭМИ) ядерного взрыва.

В настоящее время мощность ядерных  устройств колеблется в пределах от 0.8-1 кт до 50-100 Мт, и подразделяется на 5 групп: сверхмалые (<1 кт), малые (1-10 кт), средние (10-100 кт), крупные (100 кт - 1 Мт) и сверхкрупные (> 1Мт). [1]

Распределение энергии между поражающими  факторами ядерного взрыва зависит  от вида взрыва и условий, в которых  он происходит. При взрыве в атмосфере  примерно 50 % энергии взрыва расходуется  на образование ударной волны, 30—40%—  на световое излучение, до 5 % — на проникающую  радиацию и электромагнитный импульс  и до 15 %—на радиоактивное заражение.

Для нейтронного взрыва характерны те же поражающие факторы, однако несколько  по-иному распределяется энергия  взрыва: 8—10%—на образование ударной  волны, 5—8 % — на световое излучение  и около 85 % расходуется на образование  нейтронного и γ-излучений (проникающей радиации). [1]

Действие поражающих факторов ядерного взрыва на людей и элементы объектов происходит не одновременно и различается  по длительности воздействия, характеру  и масштабам поражения.

2. Проникающая радиация

Это один из поражающих факторов ядерного оружия, представляющий собой γ-излучение и поток нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва. Кроме γ-излучения и потока нейтронов выделяются ионизирующие излучения в виде α- и β-частиц, имеющих малую длину свободного пробега, вследствие чего их воздействием на людей и материалы пренебрегают. Время действия проникающей радиации не превышает 10—15 секунд с момента взрыва. [2]

Основные параметры, характеризующие  ионизирующие излучения, — доза и  мощность дозы излучения, поток и  плотность потока частиц.

Степень тяжести лучевого поражения  главным образом зависит от поглощенной  дозы. Для измерения поглощенной  дозы любого вида ионизирующего излучения  Международной системой измерений  «СИ» установлена единица грэй (Гр); в практике применяется внесистемная единица— рад. Грэй равен поглощенной дозе излучения, соответствующей энергии 1 Дж ионизирующего излучения любого вида, переданной облучаемому веществу массой 1 кг. Для типичного ядерного взрыва один рад соответствует потоку нейтронов (с энергией, превышающей 200 эВ) порядка 5-Ю¹⁴ нейтрон /м² [5]: 1 Гр =1 Дж/кг =100 рад =10 000 эрг/г. [2]

 

1. Радиоактивное заражение

Возникает в результате выпадения  радиоактивных веществ (РВ) из облака ядерного взрыва. Основные источники радиоактивности при ядерных взрывах: продукты деления веществ, составляющих ядерное горючее (200 радиоактивных изотопов 36 химических элементов); наведенная активность, возникающая в результате воздействия потока нейтронов ядерного взрыва на некоторые химические элементы, входящие в состав грунта (натрий, кремний и др.); некоторая часть ядерного горючего, которая не участвует в реакции деления и попадает в виде мельчайших частиц в продукты взрыва.

Излучение радиоактивных веществ  состоит из трех видов лучей: α, β  и γ. Наибольшей проникающей способностью обладают γ-лучи (в воздухе они проходят путь в несколько сот метров), меньшей—β-частицы (несколько метров) и незначительной — α-частицы (несколько сантиметров). Поэтому основную опасность для людей при радиоактивном заражении местности представляют γ- и β-излучения. [2]

Радиоактивное заражение имеет  ряд особенностей, отличающих его  от других поражающих факторов ядерного взрыва. К ним относятся: большая  площадь поражения — тысячи и десятки тысяч квадратных километров; длительность сохранения поражающего действия — дни, недели, а иногда и месяцы; трудности обнаружения радиоактивных веществ, не имеющих цвета, запаха и других внешних признаков.

 

2. Очаг ядерного поражения

Очагом ядерного поражения называется территория, в пределах которой в  результате воздействия ядерного оружия произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных, растений и (или) разрушения и повреждения  зданий и сооружений.

Очаг ядерного поражения характеризуется: количеством пораженных; размерами  площадей поражения; зонами заражения  с различными уровнями радиации; зонами пожаров, затопления, разрушения и повреждения  зданий и сооружений; частичным разрушением, повреждением или завалом защитных сооружений. [1]

Поражение людей и животных в  очаге может быть от воздействия  ударной волны, светового излучения, проникающей радиации и радиоактивного заражения, а также от воздействия  вторичных факторов поражения. Степень  разрушения элементов производственного  комплекса объекта определяется в основном действием ударной  волны, светового излучения, вторичных  факторов поражения, а для некоторых  объектов — также действием проникающей  радиации и электромагнитного импульса. Одновременное непосредственное и  косвенное действие всех поражающих факторов ядерного взрыва на людей, оказавшихся  в очаге, утяжеляет степень поражения. Такое одновременное действие может  увеличить степень разрушений зданий, сооружений, вывод из строя оборудования и т. д. Однако соотношение отдельных  видов поражений и разрушений непостоянно; в зависимости от конкретных условий, мощности и вида взрыва оно  может меняться в широких пределах. Так, с увеличением мощности взрыва увеличивается площадь разрушений зданий и при прочих равных условиях поражается большее количество людей. В зависимости от метеорологических условий изменяется степень поражения световым излучением. При ядерных взрывах малой мощности, как уже отмечалось, воздействие проникающей радиации на людей значительнее, чем воздействие ударной волны и светового излучения.

3. "Чистые" и "грязные" бомбы.

В зависимости от степени радиоактивного заражения местности заряды можно  разделить на "грязные" и "чистые". Стоит отметить, что такое деление  условно и так называемые "чистые" бомбы все равно являются сильным  источником заражения. Просто в "грязных" бомбах радиоактивных продуктов  взрыва еще больше. 

Причиной повышенного загрязнения  является деление атомов U-238 оболочки быстрыми нейтронами от синтеза в  термоядерных зарядах или зарядах  с усилением. Эти устройства работают по схеме деление (пусковой заряд) -> синтез (термоядерная реакция) -> вторичное  деление. Основное преимущество данной схемы: подобное деление урана значительно  повышает общее энерговыделение устройства.  [2]

Одним из примеров "грязных" бомб можно назвать первую советскую  термоядерную бомбу РДС-6с "Слойка". Ее мощность - 400 кт, причем на долю триггера приходится 40 кт, на долю синтеза - примерно столько же, остальное - деление оболочек из U-238.  [2]

"Чистыми" считаются термоядерные  заряды, в которых корпус капсулы  с термоядерным топливом изготовляется  из нерадиоактивного материала  - свинца, вольфрама. Несмотря на  это в результате облучения  нейтронами азота воздуха возникает  опасный радиоактивный изотоп  углерода C-14, отлично попадающий  в организм как часть пищевой  цепочки. Радиоактивные изотопы  появляются и у материала корпуса  капсулы. И в любом случае  в таком термоядерном устройстве находится определенное количество плутония: в триггере и "запальном стержне". 

Почему деление производит гораздо  большее радиоактивное загрязнение чем термоядерный синтез? Продукты термоядерной реакции нерадиоактивны, заражение местности возникает в результате наведенной нейтронами радиоактивности в окружающем веществе. При распаде же возникает несколько десятков самых различных, в том числе и долгоживущих, изотопов. Среди них самыми опасными являются: стронций-89 и 90, цезий-137, йод-131. Йод-131 короткоживущий изотоп (период полураспада 8 дней), может накапливаться в щитовидной железе и стать причиной ее рака. Изотопы стронция имеют свойство накапливаются в костях, стронций-90 достаточно долгоживущий (~28 лет), стронций-89 имеет период полураспада 52 дня. Цезий опасен как долговременный источник γ-излучения с периодом полураспада 30 лет и представляет опасность на столетие. [2]

4. "Кобальтовые" бомбы

"Кобальтовые" бомбы должны  быть устроены сходно с зарядами  с термоядерным усилением, но  вместо делящейся оболочки из U-238, помещена оболочка с каким-либо  материалом, дающим сильную наведенную  радиоактивность. Нейтроны, выходящие из области взрыва производят в ней нестабильные изотопы, таким образом, радиоактивное загрязнение местности даже по сравнению с "грязными" бомбами многократно возрастает. 

Степень этой радиоактивности в  первую очередь определяется веществом  оболочки. В картине выброса должен присутствовать γ-распад, как наиболее опасный вид радиоактивности (α-излучение полностью поглощается несколькими миллиметрами кожи, β-излучение - несколькими сантиметрами тканей организма). Для удешевления производства родительский изотоп должен присутствовать в исходном (природном) веществе в заметном количестве. Возможны вариации и по длительности периода полураспада: можно создать средний фон радиации, сохраняющийся долгое время или получить сильную радиоактивность на более короткий период.

 Кобальт представляет собой  в этом смысле лучший выбор,  т.к.:  он дешев; период его  полураспада таков, что создает  сильное радиоактивное заражение,  сохраняющееся в течении многих лет - это делает бесполезным укрытие в убежище (если только там нет запаса еды/воды лет на 30). 

Большая опасность от кобальта-60 и  большее загрязнение им местности, чем осколками от деления U-238, происходит, потому что эти самые осколки  содержат: 

• вообще нерадиоактивные изотопы;
• короткоживущие изотопы, дающие сильный фон, который очень быстро снижается вследствие их распада, т.о. при нахождении человека в убежище несколько дней уже не оказывающие на него воздействия;
• очень долгоживущие изотопы, создающие небольшой уровень радиации.  [1]

Первоначально, продукты деления "грязной" бомбы гораздо более активны: в 15 000 раз через 1 час, в 35 раз через 1 неделю, в 5 раз через 1 месяц. Спустя полгода активность сравнивается, через  год Co-60 в 8 раз более активен, через 5 лет - в 150 раз. 

Цинк мог бы быть заменой кобальту. Правда он нуждается в обогащении по Zn-64, изначально его активность дважды превышает кобальтовую, сравнивается через 8 месяцев, а спустя 5 лет в 110 раз уступает.  [2]

Идею кобальтовой бомбы высказал в 1950 году Лео Силард (Leo Szilard), не как серьезный проект, а как пример оружия, способное превратить континенты на долгое время в подобие Чернобыля. Поднятый взрывом высоко в стратосферу Co-60 способен рассеиваться на больших площадях, заражая их. 

Такие бомбы никогда не испытывались и не изготавливались из-за отложенности и непредсказуемости эффекта их действия.

 

 

3. «Ядерная зима»

Во всем мире после трагедий Хиросимы и Нагасаки начали изучать последствия  возможной ядерной войны - разрушения от мощнейших взрывов, распространение  радиации, биологические поражения. В 80-е годы были предприняты исследования, посвященные и климатическим  эффектам, известным теперь как "ядерная  зима".