13 зараженных радиацией мест рядом с вами

Очаг ядерного поражения (ОЯП)

Зоны разрушений и радиоактивного заражения в очаге поражения при ядерном взрыве: I — зона слабых разрушений; II — зона средних разрушений; III — зона сильных разрушений; IV — зона полных разрушений; 1 — зоны радиоактивного заражения (А — умеренного, Б — сильного, В — опасного, Г — чрезвычайно опасного); 2 — направление среднего ветра; R — радиус очага ядерного поражения

Зона полных разрушений
_п.р.Зона сильных разрушений
Зона средних разрушений
Зона слабых разрушений

222В ОЯП выделяются три основные зоны пожаров

Характеристика зон пожаров в очаге ядерного поражения: I — зона отдельных пожаров; II — зона сплошных пожаров; III — зона пожаров в завалах; 1 — границы зон разрушений; 2 — границы зон пожаров (нижние значения световых импульсов соответствуют мощности ядерных боеприпасов до 100 кт, верхние — 1000 кт и более)

Зона отдельных пожаров22_ффЗона сплошных пожаров2_фф

Ядерная зима

1. Падение температуры на один градус на один год, не оказывающее значительного влияния на человеческую популяцию.
2. Ядерная осень — снижение температуры на 2-4 °C в течение нескольких лет; имеют место неурожаи, ураганы. Про ядерную осень см. ниже.
3. Год без лета — интенсивные, но относительно короткие холода в течение года, гибель значительной части урожая, голод и эпидемии следующей зимой, исторический пример — следующий, 1816 год, после извержения вулкана Тамбора..
4. Десятилетняя ядерная зима — падение температуры на всей Земле в течение 10 лет примерно на 15-20 °C. Этот сценарий подразумевается многими моделями ядерной зимы. Выпадение снега на большей части Земли, за исключением некоторых экваториальных приморских территорий. Массовая гибель людей от голода, холода, а также от того, что снег будет накапливаться и образовывать многометровые толщи, разрушающие строения и перекрывающие дороги.Вероятна гибель большей части населения Земли, однако 10-50 % (по разным оценкам) людей выживут и сохранят большинство технологий.В среднем, такой сценарий отбросит цивилизацию в развитии примерно на 20, максимум 50 лет. Риски: продолжение войны за тёплые места, неудачные попытки согреть Землю с помощью новых ядерных взрывов и искусственных извержений вулканов, переход в неуправляемый нагрев ядерного лета.Однако даже если допустить этот сценарий, окажется, что одного только мирового запаса рогатого скота (который замёрзнет на своих фермах и будет храниться в таких естественных «холодильниках») хватит на всё время прокорма всего выжившего человечества, а Финляндия и Норвегия, например, имеют стратегические запасы зерна для быстрого восстановления сельского хозяйства.
5. Новый ледниковый период. Является крайне маловероятным сценарием продолжения предыдущего, в ситуации, когда отражающая способность Земли возрастает за счёт снега, и начнут нарастать новые ледяные шапки от полюсов и вниз, к экватору. Однако часть суши у экватора остаётся пригодной для жизни и сельского хозяйства. В результате цивилизации придётся радикально измениться. Трудно представить огромные переселения народов без войн. Много видов живых существ вымрет, но большая часть разнообразия биосферы уцелеет. Люди уже пережили несколько ледниковых периодов, которые могли начаться весьма резко в результате извержений супервулканов и падений астероидов (извержение вулкана Тоба). При таком развитии событий, возврат к исходному состоянию может занять около ста лет.
6. Необратимое глобальное похолодание. Оно может быть следующей фазой ледникового периода, при наихудшем, но практически невероятном развитии событий. На всей Земле на геологически длительное время установится температурный режим, как в Антарктиде, океаны замёрзнут, суша покроется толстым слоем льда. Только высокотехнологичная цивилизация, способная строить огромные сооружения подо льдом, может пережить такое бедствие, но такая цивилизация могла бы, вероятно, найти способ обратить вспять этот процесс. Жизнь может уцелеть только в океанах.

Ударная волна

Основная статья: Ударная волна

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 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 воздуха и сильный ветер вдоль поверхности со скоростями до 100 км/час и более к эпицентру. Ударная волна разрушает здания, сооружения и поражает незащищенных людей, а близко к эпицентру наземного или очень низкого воздушного взрыва порождает мощные сейсмические колебания, способные разрушить или повредить подземные сооружения и коммуникации, травмировать находящихся в них людей.

Большинство зданий, кроме специально укрепленных, серьёзно повреждаются или разрушаются под воздействием избыточного давления 2160—3600 кг/м² (0,22—0,36 атм/0.02-0.035 МПа).

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

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

На Западе, в качестве отдельного фактора, относящегося к ударной волне, выделяют осколки стекла: выбитые ударной волной стекла разлетаются на осколки, летящие в сторону от взрыва, и способные серьезно травмировать и даже убить находящихся за стеклом.

Планк и кот Шредингера

Началась эра кванта с исследования нагретых тел. Из классической физики было известно, что тепловое излучение непрерывно. Максимум этого спектра был связан с температурой тела формулой Рэлея-Джинса. Она хорошо описывала экспериментальные данные при маленьких длинах волн, а вот в синей области спектра начинались проблемы: энергия любого объекта была настолько велика, что могла бы уничтожить вселенную. Этот феномен получил название ультрафиолетовой катастрофы.

В 1900 году Макс Планк пытался написать такую формулу для энергии светового излучения нагретого тела, исключающую сценарий разрушения мира. При этом немецкий физик был вынужден ввести величину, которую он назвал квантом действия. И этот термин обозначал наименьшую порцию электромагнитного поля.

Сам Планк считал квант не более чем математической уловкой, но другие ученые осознали потенциал такого открытия. Целая школа исследователей (среди них были Альберт Эйнштейн, Эрвин Шредингер, Вернер Карл Гейзенберг) создали новое направление в науке – квантовую физику. Благодаря им люди поняли наконец, почему атомы излучают и что такое свет.

Однако Макс Планк долго не принимал фундаментальности своего открытия. Он спорил с коллегами и даже придумал парадокс с котом Шредингера, который и жив, и мертв одновременно. Какое-то время ученый пытался разными математическими ухищрениями обойти квант в формуле излучения абсолютно черного тела. Но у него ничего не вышло, и в конце концов он сдался.

Проникающая радиация

Еще одним поражающим фактором ядерного оружия является проникающая радиация, представляющая собой поток высокоэнергетичных нейтронов и гамма-квантов, образующихся как непосредственно в ходе взрыва так и в результате распада продуктов деления. Наряду с нейтронами и гамма-квантами, в ходе ядерных реакций образуются также альфа- и бета-частицы, влияние которых можно не учитывать из-за того что они очень эффективно задерживаются на расстояниях порядка нескольких метров. Нейтроны и гамма-кванты продолжают выделяться в течение достаточно длительного времени после взрыва, оказывая воздействие на радиационную обстановку. К собственно проникающей радиации обычно относят нейтроны и гамма-кванты появляющиеся в течение первой минуты после взрыва. Подобное определение связано с тем, что за время порядка одной минуты облако взрыва успевает подняться на высоту, достаточную для того, чтобы радиационный поток на поверхности стал практически незаметен.

Интенсивность потока проникающей радиации и расстояние на котором ее действие может нанести существенный ущерб, зависят от мощности взрывного устройства и его конструкции. Доза радиации, полученная на расстоянии около 3 км от эпицентра термоядерного взрыва мощностью 1 Мт достаточна для того чтобы вызвать серьезные биологические изменения в организме человека. Ядерное взрывное устройство может быть специально сконструировано таким образом, чтобы увеличить ущерб, наносимый проникающей радиацией по сравнению с ущербом, наносимым другими поражающими факторами (так называемое нейтронное оружие).

Процессы, происходящие в ходе взрыва на значительной высоте, где плотность воздуха невелика, несколько отличаются от происходящих при проведении взрыва на небольших высотах. Прежде всего, из-за малой плотности воздуха поглощение первичного теплового излучения происходит на гораздо больших расстояниях и размер облака взрыва может достигать десятков километров. Существенное влияние на процесс формирования облака взрыва начинают оказывать процессы взаимодействия ионизированных частиц облака с магнитным полем Земли. Ионизированные частицы, образовавшиеся в ходе взрыва, оказывают также заметное влияние на состояние ионосферы, затрудняя, а иногда и делая невозможным распространение радиоволн (этот эффект может быть использован для ослепления радиолокационных станций).

Поражение человека проникающей радиацией определяется суммарной дозой, полученной организмом, характером облучения и его продолжительностью. В зависимости от длительности облучения приняты следующие суммарные дозы гамма-излучения, не приводящие к снижению боеспособности личного состава: однократное облучение (импульсное или в течение первых 4 сут.) —50 рад; многократное облучение (непрерывное или периодическое) в течение первых 30 сут. — 100 рад, в течение 3 мес. — 200 рад, в течение 1 года — 300 рад.

Ядерный реактор и взрыв

У любой науки есть обратная, темная сторона. Как только был изобретен механический блок, его стали использовать для создания метательных машин. Как только химики продвинулись в изучении материи, их знания стали использовать против людей. И атом повысил мощь человеческих боевых возможностей до полного уничтожения себя и планеты.

Как известно, ядреная реакция – источник множества видов частиц и излучений. Даже очень чистое химическое радиоактивное вещество производит нейтроны, альфа-, бета-, гамма-излучение, а также электромагнитные волны всех диапазонов. Световое излучение взрыва поражает намного сильнее непосредственно ударной волны. Ожоги долго лечатся и оставляют шрамы. Более серьезные повреждения живой материи приносит только радиоактивный компонент этого акта бесчеловечности, взрыва атомной бомбы.

Непрерывный спектр

Если излучение обладает непрерывным спектром и занимает участок спектра конечного размера, то для Φv{\displaystyle \Phi _{v}} выполняется:

Φv=683⋅∫380 nm780 nmΦe,λ(λ)V(λ)dλ,{\displaystyle \Phi _{v}=683\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}\Phi _{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda ,}

где Φe,λ(λ){\displaystyle \Phi _{e,\lambda }(\lambda )} — спектральная плотность величины Φe,{\displaystyle \Phi _{e},}, определяемая как отношение величины dΦe(λ),{\displaystyle d\Phi _{e}(\lambda ),} приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между λ{\displaystyle \lambda } и λ+dλ,{\displaystyle \lambda +d\lambda ,} к ширине этого интервала:

Φe,λ(λ)=dΦe(λ)dλ.{\displaystyle \Phi _{e,\lambda }(\lambda )={\frac {d\Phi _{e}(\lambda )}{d\lambda }}.}

Здесь под Φe(λ){\displaystyle \Phi _{e}(\lambda )} понимается поток той части излучения, у которого длина волны меньше текущего значения λ{\displaystyle \lambda }.

С учётом определения световой эффективности из последнего соотношения следует

K=683⋅∫380 nm780 nmΦe,λ(λ)V(λ)dλΦe{\displaystyle K={\frac {683\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}\Phi _{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda }{\Phi _{e}}}}

или, что то же самое:

K=683⋅∫380 nm780 nmΦe,λ(λ)V(λ)dλ∫∞Φe,λ(λ)dλ.{\displaystyle K={\frac {683\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}\Phi _{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda }{\int \limits _{0}^{\infty }\Phi _{e,\lambda }(\lambda )d\lambda }}.}

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.

Основные загрязняющие радиоактивные компоненты

• Йод-131 — является бета- и гамма-радиоактивным, период полураспада — около 8 суток. В связи с бета-распадом, 131I вызывает мутации и гибель клеток, в которые он проник, а также — окружающих тканей на глубину нескольких миллиметров. Концентрируется в основном в щитовидной железе.
• Стронций-90 — период полураспада — примерно 28,8 года. В окружающую среду 90Sr попадает преимущественно при выбросах с АЭС и ядерных взрывах. Крайне опасен. Откладывается, в основном, в костных тканях (костях).
• Цезий-137 — период полураспада — 30 лет. Один из главных компонентов радиоактивного загрязнения биосферы. Выброс 137Cs в окружающую среду происходит в основном в результате аварий на предприятиях атомной энергетики и испытаний ядерного оружия.
• Кобальт-60 — период полураспада примерно равен 5,3 года.
• Америций-241 — период полураспада примерно равен 433 годам.

Вклад указанных радиоактивных компонентов при Чернобыльской аварии составил (приблизительно):

• йода-131 — 1,8⋅1018Бк,
• цезия-137- 8,5⋅1016Бк,
• стронция-90 — 1⋅1016Бк.

Суммарная активность веществ, выброшенных в окружающую среду, составила, по различным оценкам, до 14⋅1018Бк (примерно 380 млн кюри).

Выбросы в результате аварии на Фукусиме по оценкам Японской Комиссия по ядерной безопасности (NSC) составили

• йода-131 — 1,5⋅1017Бк,
• цезия-137- 1,2⋅1016Бк.

Световое излучение

Основная статья: Световое излучение (поражающий фактор)

Самое страшное проявление взрыва — не гриб, а быстротечная вспышка и образованная ею ударная волна

Образование головной ударной волны (эффект Маха) при взрыве 20 кт

Разрушения в Хиросиме в результате атомной бомбардировки

Жертва ядерной бомбардировки Хиросимы

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 °C. Когда температура снижается до 1700 °C, свечение прекращается. Световой импульс продолжается от долей секунды до нескольких десятков 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.

Причины

Радиоактивные загрязнения происходят при:

• выпадении радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва и наведённой радиации, обусловленной образованием радиоактивных изотопов в окружающей среде под воздействием мгновенного нейтронного и гамма-излучений ядерного взрыва; поражает людей и животных главным образом в результате внешнего гамма- и (в меньшей степени) бета-облучения, а также в результате внутреннего облучения (в основном альфа-активными нуклидами) при попадании радиоизотопов в организм с воздухом, водой и пищей.
• техногенных авариях (утечках из ядерных реакторов, утечках при перевозке и хранении радиоактивных отходов, случайных утерях промышленных и медицинских радиоисточников и т. д.) в результате рассеяния радиоактивных веществ; характер загрязнения местности зависит от типа аварии.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Какой из типов радиоактивного излучения представляет собой поток положительно заряженных частиц?

1) ​\( \alpha \)​-излучение 2) ​\( \beta \)​-излучение 3) ​\( \gamma \)​-излучение 4) поток нейтронов

2. При исследовании естественной радиоактивности были обнаружены три вида излучений: альфа-излучение, бета-излучение и гамма-излучение. Что представляет собой гамма-излучение?

1) поток электронов 2) поток нейтронов 3) поток ядер атомов гелия 4) электромагнитное излучение

3. При исследовании естественной радиоактивности были обнаружены три вида излучений: альфа-излучение (поток альфа-частиц), бета-излучение (поток бета-частиц) и гамма-излучение. Каковы знак и модуль заряда бета-частиц?

1) отрицательный и равный элементарному заряду 2) положительный и равный по модулю двум элементарным зарядам 3) положительный и равный по модулю элементарному заряду 4) альфа-частицы не имеют заряда

4. Радиоактивный препарат помещен в магнитное поле. В этом поле не отклоняются

A. ​\( \alpha \)​-лучи Б. \( \beta \)-лучи B. \( \gamma \)-лучи

Правильный ответ

1) только А 2) только А и Б 3) только В 4) только А и В

5. Какое из трёх типов излучения — ​\( \alpha \)​, ​\( \beta \)​ или ​\( \gamma \)​ — обладает наименьшей проникающей способностью?

1) ​\( \alpha \)​ 2) \( \beta \) 3) \( \gamma \) 4) проникающая способность всех типов излучения одинакова

6. Какой вывод можно было сделать из результатов опытов Резерфорда?

1) атом представляет собой положительно заряженный шар, в который вкраплены электроны 2) ядро атома имеет такие же размеры, что и ​\( \alpha \)​-частицы 3) атом имеет положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются электроны 4) атом излучает и поглощает энергию порциями

7. Почему в опыте Резерфорда большая часть ​\( \alpha \)​-частиц практически не отклоняется от прямолинейной траектории?

1) ядро атома имеет малые но сравнению с \( \alpha \)-частицей размеры 2) ядро атома имеет положительный заряд 3) ядро атома имеет малые по сравнению с атомом размеры 4) ядро атома притягивает \( \alpha \)-частицы

8. Суммарный заряд электронов в нейтральном атоме:

1) отрицательный и равен по модулю заряду ядра 2) положительный и равен по модулю заряду ядра 3) может быть положительным или отрицательным, но равным по модулю заряду ядра 4) отрицательный и всегда больше по модулю заряда ядра

9. Число электронов в нейтральном атоме равно

1) числу нейтронов в ядре 2) числу протонов в ядре 3) суммарному числу нейтронов и протонов 4) разности между числом протонов и нейтронов

10. Атом становится отрицательно заряженным ионом, если

1) он потеряет электроны 2) к нему присоединятся электроны 3) он потеряет протоны 4) к нему присоединятся протоны

11. Установите соответствие между видом излучения (в левом столбце таблицы) и его характеристикой (в правом столбце таблицы). В таблице под номером вида излучения левого столбца запишите соответствующий номер выбранного вами элемента правого столбца.

ВЕЛИЧИНА A. Альфа-излучение Б. Бета-излучение B. Гамма-излучение

ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗЛУЧЕНИЯ 1. Отрицательный заряд, равный двум элементарным зарядам 2. Отрицательный заряд, равный элементарному заряду 3. Положительный заряд, равный по модулю двум элементарным зарядам 4. Положительный заряд, равный по модулю элементарному заряду 5. Отсутствие заряда

12. Из приведённых ниже высказываний выберите 2 правильных и запишите их номера в таблицу.

1) магнитное поле не действует на гамма-излучение 2) магнитное поле сильнее отклоняет альфа-частицы 3) магнитное поле сильнее отклоняет бета-частицы 4) все три вида излучения, обнаруженные при исследовании естественной радиоактивности, отклоняются магнитным полем 5) радиоактивностью обладают все элементы таблицы Менделеева