Зони пожеж в осередку ядерного ураження

1. Зона пожеж в завалах розповсюджується на територію повних зруйнувань і на частину зони сильних зруйнувань. Для цієї території характерним є тривале тління і горіння в завалах, яке може бути декілька діб. Внаслідок неповного згоряння має місце сильне задимлення, виділення токсичних речовин. В цій зоні підвищена температура задимленого повітря в якому наявний окис вуглецю. Вдихання продуктів згоряння з невеликою домішкою окислу вуглецю і нагрітих до температури 50-60 °С призводить до загибелі людей.

2. На території зони суцільних пожеж під дією світлового імпульсу виникають пожежі в більшій частині будівель. Через деякий час (1-2 години) вогонь розповсюджується на більшість будівель і виникає суцільна пожежа. Зона суцільних пожеж розповсюджується на більшу частину території зони сильних зруйнувань, на всю територію зони середніх зруйнувань і на частину території зони слабких зруйнувань.

В цій зоні можливе виникнення вогненного (вогняного) шторму, який викликає ураганний вітер, спрямований до центру пожежі, стовп вогню підіймається на висоту до 5 км. Виникненню вогненного шторму сприяє густа забудова, розтікання горючих рідин на площі більше

100 Га, відсутність вітру і відносна вологість повітря менша 30%, наявність в житлових кварталах дерев'яних будівель. В зоні суцільних пожеж перед виконанням рятувальних робіт необхідно провести спеціальні протипожежні заходи по локалізації і гасінню пожеж.

3. Зона окремих пожеж розповсюджується на частину території зони слабких зруйнувань і виходить за межу цієї зони - межею є територія із надмірним тиском 10 кПа, закінчується на місцевості де потужність світлового імпульсу становить 100 кДж/м2 і менше. На території зони окремих пожеж вони виникають в окремих будівлях. В цій зоні є можливість швидкої організації гасіння пожеж і проведення рятувальних і інших невідкладних робіт.

Ураження людей світловим випромінюванням – це поява опіків різник ступенів відкритих і закритих одягом ділянок тіла, а також очей. Опік першого ступеня отримують люди при потужності імпульсу від 100 до 200 кДж/м2. При цьому виникає почервоніння шкіри, припухлість місць опіку. Люди не втрачають працездатності. Спеціального лікування не потребують. Опіки загоюються швидко.

Опік другого ступеня люди отримують при потужності світлового імпульсу від 200 до 400 кДж/м2. При цьому на шкірі утворюються пухирі, наповнені рідиною. Люди втрачають працездатність і потребують лікування.

Опік третього ступеня люди отримують при потужності світлового імпульсу від 400 до 600 кДж/м2. При цьому відбувається повне порушення шкірного покрову по всій його товщині, виникають виразки. Люди, котрі отримали такі опіки, потребують тривалого лікування. Якщо не робити пересадку шкіри, то на місцях опіків утворюються шрами.

Опік четвертого ступеня люди отримують при потужності світлового імпульсу більше 600 кДж/м2. При цьому омертвляється підшкірна клітковина, проходить обвуглення. Люди, які отримали опік четвертого ступеня, потребують тривалого лікування, можлива смерть.

Небезпечність опіків для життя залежить також від розміру ураженої площі тіла. Наприклад, опік першого ступеня по всьому тілі може бути більш небезпечний, ніж опік третього ступеня на малій ділянці.

Ураження очей світловим випромінюванням можливе трьох видів: тимчасове осліплення, яке може тривати до 30 хвилин; опіки очного дна, які виникають на великих відстанях, якщо дивитись на вогненну кулю ядерного вибуху; опіки рогівки очей і повік, які виникають на тих же відстанях, що і опіки шкіри. Інші дані, що характеризують зони пожеж див. таблицю №7.

Таблиця №7

Характеристика зон пожеж

  Ісв, кДж м2 DРф, КПа R зони  
  "П" "Н" "П" "Н" "П", км "Н", км  
   
Зона пожеж в завалах  
Зона суцільних пожеж  
Зона окремих пожеж 7,5 9,0  

Примітки: 1. Ісв – потужність світлового імпульсу.

2. DРф – надмірний тиск у фронті ударної хвилі на зовнішній межі зони.

3. Індекс "1" - потужність Ісв при Q = 100 кТ і менше, Індекс "2" - потужність Ісв при Q = 1000 кТ і більше.

4. "П" – повітряний, "Н" – наземний вибух ядерного боєприпасу.

5. Q – потужність ядерного боєприпасу, кТ.

4.3. Зони радіоактивного зараження

Поміж уражаючих факторів ядерного вибуху радіоактивне зараження місцевості займає особливе місце, так, як його вплив охоплює не тільки район вибуху але і місцевість, яка може знаходитись на відстані в декілька десятків і навіть сотень кілометрів.

Радіоактивне зараження – це зараження поверхні землі, атмосфери, водоймищ і різних предметів радіоактивними речовинами, що випали із хмари ядерного вибуху.

Джерелом радіоактивного зараження є: продукти ланцюгової реакції ділення, частка ядерного заряду, що не вступила в реакцію, наведена радіоактивність в ґрунті під впливом нейтронів.

Радіоактивне зараження місцевості приземного шару повітря, води та інших об'єктів виникає внаслідок випадання радіоактивних речовин з хмари ядерного вибуху. Відомо, що в районі ядерного вибуху виникають великої потужності потоки повітря, спрямовані в гору і до його центру.

Хмара ядерного вибуху з великою швидкістю підіймається на висоту, яка залежить від потужності вибуху. Об’єм (розмір) хмари ядерного вибуху внаслідок різниці температур зовнішнього і внутрішнього повітря збільшується. При підніманні на висоту температури стають рівними і піднімання хмари припинеться. В таблиці №8 наведені дані про розміри і висоти піднімання радіоактивної хмари в залежності від потужності вибуху.

Таблиця №8

Розміри радіоактивної хмари і висота її піднімання в залежності від потужності ядерного вибуху.

Q ,кт Н, км Розміри радіоактивної хмари,
Висота Діаметр
і 3,5 1,3 2,0
7,0 2,0 4,0
4,5: 10,0
8,5 22,0
43,0

Примітки: Н - максимальна висота піднімання хмари.

Радіоактивне зараження місцевості може бути небезпечним протягом декількох діб, тижнів і місяців після ядерного вибуху. На місцевості, яка потрапляє під радіаційне зараження при ядерному вибуху, виникають дві ділянки: вибуху і сліду хмари.

Випадання радіоактивних опадів із хмари ядерного вибуху на поверхню ґрунту є наслідком двох одночасних процесів: розповсюдження радіоактивної хмари на висоті її підняття за напрямком вітру і осідання радіоактивних частинок під дією сили тяжіння. За час свого осідання кожна окрема частинка під дією вітру буде віднесена від центру вибуху в горизонтальному напрямку на відстань:

L = t ∙ V км, де

t – час осідання радіоактивних частинок в годинах.

V – швидкість середнього вітру, км/год.

Для визначення значення t керуватись формулою:

, де

Н – висота піднімання хмари, див. таблиця №8.

V’ – швидкість перенесення радіоактивних частинок, км/год, (швидкість середнього вітру).

Об'єм повітряного простору, який займають радіоактивні частинки, що випадають із хмари ядерного вибуху називається шлейфом хмари, див. схему № 4.

Схема №4

Спочатку з хмари випадають крупніші частинки, які мають високий ступень активності. Активність – це кількість радіоактивних розпадів ядер атомів за одиницю часу.

Із збільшенням відстані від місця вибуху випадають дрібніші частинки з меншим ступенем активності.

Більша частина радіоактивних опадів, які викликають радіоактивне зараження місцевості, випадають із хмари за 10...20 хвилин після вибуху. Але на тій чи іншій ділянці місцевості над якою рухається хмара, випадання опадів триває від декількох хвилин до 2 годин і більше.

Внаслідок випадання радіоактивних речовин на місцевості виникають небезпечні зони. їх умовно поділено на чотири, див. схему №5. На схемі: 1 – напрямок середнього вітру, 2 – вісь сліду; L – довжина сліду (довжина зони), b – ширина сліду (ширина зони), А-Б-В-Г – зони радіоактивного забруднення місцевості з указаними рівнями радіації через одну годину після вибуху на зовнішній межі кожної зони.

Схема №5

Частина радіоактивних речовин опадає на поверхню землі в районі вибуху, а більша частина опадає на значній площі, створюючи радіоактивний слід з розмірами, що залежать від потужності вибуху, характеру метеоумов та місцевості. Район вибуху теж має свої розміри, див. таблиця №9.

Таблиця №9
Радіуси зон зараження в районі (епіцентрі) вибуху.

Q, кТ Зона А, км Зона Б, км Зона В, км Зона С, км
0,9 0,57 0,45 0,33
1,0 0,67 0,56 0,40
1,2 0,82 0,67 0,52
1,3 0,9 0,74 0,59
1 000 1,43 1,0 0,84 0,68
2 000 1,57 1,13 0,95 0,77
3 000 1,65 1,2 1,0 0,85
5 000 1,76 1,3 1,1 0,91

Зона А – зона помірного радіоактивного зараження. Рівень радіації на її зовнішній межі через одну годину після ядерного вибуху (Р1) – 8 Р/год, а на внутрішній – 80 Р/год. Доза випромінювання до повного розпаду радіоактивних речовин (Д) на зовнішній межі – 40 Р, на внутрішній межі – 400 Р. Площа зони А становить 70% від загальної площі радіоактивного зараження.

Зона Б – зона сильного радіоактивного зараження. Р1 на зовнішній межі – 80 Р/год, на внутрішній – 240 Р/год. Доза відповідно 400 Р і 1200 Р. Площа – 10%.

Зона В - зона небезпечного радіоактивного зараження. Р1 – 240 Р/год на зовнішній межі зони і 800 Р/год – на внутрішній. Відповідно доза випромінювання: 1200 Р і 4000 Р. Площа – 13% від загальної площі радіоактивного забруднення.

Зона Г — зона надзвичайно небезпечного радіоактивного зараження. Р1 – на зовнішній межі 800 Р/год, Д – на зовнішній межі – 4000 Р. Площа – 7%.

З плином часу внаслідок природного розпаду радіоактивних речовин спостерігається спад рівнів радіації протягом певного часу. Особливо різко зменшується рівень радіації в першу годину після ядерного вибуху. Зміна радіації на зараженій місцевості розраховується за формулою:

Рt = Р1 • t -1,2, Р/год, де

Рt – рівень радіації на певний час після вибуху.

Р1 – відомий рівень радіації через одну годину після вибуху.

t – час, що пройшов після ядерного вибуху.

Розміри зон (довжина і ширина) визначаються по таблицям, див. Справочник по поражающему действию ядерного оружия. Часть П, Москва, 1975, стр. 49 - 53.

Наслідком зовнішнього гамма-випромінювання може бути променева хвороба див таблицю №4.

Примітка: Одиницею виміру рівнів радіації і дози випромінення може бути і Рад. Тоді: Рt – Рад/год, а Д – Рад.

Радіоактивні речовини, які випадають із хмари радіоактивного вибуху на землю утворюють радіоактивний слід. З рухом радіоактивної хмари і випаданням радіоактивних речовин, розмір забрудненої території збільшується. Ці зміни залежать як від потужності ядерного вибуху, так і від метеоумов (в першу чергу від швидкості вітру). Розміри зон (L та b) подано в таблиці №10.

Таблиця №10

Розміри зон радіоактивного забруднення при наземному ядерному вибусі

Q, кТ Vсер, км/ год Розміри зон, км.
А Б В Г
L b L b L B L b
2,1 2,8 2,6 2,6 4,6 5,3 5,2 4,9 1,0 1,0 0,9 0,8 2,8 2,7 2,4 2,2 0,6 0,6 0,5 0,5 1,4 1,2 1,1 1,1 0,3 0,2 0,2 0,2
4,6 5,7 6,4 6,7 6,6 2,3 2,5 2,5 2,3 2,2 8,5 9,9 9,7 9,2 8,4 1,5 1,5 1,4 1,3 1,3 5,0 4,9 4,3 4,0 3,7 0,8 0,8 0,7 0,7 0,6
5,8 7,2 8,3 8,7 8,9 2,9 3,3 3,3 3,2 3,1 2,0 1,9 1,9 1,8 1,7 6,8 6,6 6,5 5,8 5,7 1,1 1,1 1,0 0,9 0,9
7,8 9,9 4,0 4,7 4,7 4,7 4,7 2,8 3,0 3,0 2,8 2,6 9,5 1,7 1,7 1,5 1,4 1,3
5,1 6,1 6,4 6,3 6,3 3,6 4,0 3,9 3,8 3,6 2,2 2,2 2,0 1,9 1,8
7,8 8,4 8,4 8,4 5,3 5,3 5,3 5,0 2,8 2,7 2,6 2,5
7,4 7,7 7,7 7,7 4,3 4,3 4,0 3,8
5,9 10,0 10,0 10,0 5,7 5,6 5,6 5,2
7,3 7,5 7,3

Примітки: 1. Vсер – швидкість середнього вітру на час ядерного вибуху;

2. Визначити розміри зон радіоактивного забруднення можна при допомозі радіаційної лінійки РЛ-1.

4.4 Проникаюча радіація

Проникаюча радіація – це потік гамма-випромінювання і нейтронів. Які утворюються при ядерному вибуху внаслідок ядерної реакції і радіоактивного розпаду продуктів ділення. На проникаючу радіацію витрачається 3,5-4% енергії вибуху. Тривалість дії проникаючої радіації не більше 10-15 секунд в залежності від потужності вибуху.

Основою уражаючої дії є потік гамма-променів і нейтронів у зоні ядерного вибуху, які поширюються від центру вибуху на всі боки і проходять відстань на сотні і тисячі метрів.

4.5 Електромагнітний імпульс

При наземних та висотних ядерних вибухах гамма-промені вибивають із атомів повітря швидкі електрони, які летять у напрямку руху гамма-променів із швидкістю, наближеною до швидкості світла, а позитивні іони (залишки атомів) залишаються на місці. В результаті такого поділу зарядів у просторі утворюються короткочасні електричні і магнітні поля, які являють собою електромагнітний імпульс ядерного вибуху – ЕМІ.

ЕМІ уражає радіоелектронну і радіотехнічну апаратуру.

Час наростання ЕМІ до максимального значення становить кілька мільярдних часток секунди, що значно менше від часу спрацьовування відомих електронних систем захисту. Тобто в момент впливу ЕМІ чутливе електронне обладнання одержить дуже велике перевантаження, протистояти якому воно не зможе.

5. Осередок комбінованого ураження

Осередок комбінованого ураження – це територія, в межах якої в наслідок стихійних лих, аварій, катастроф, а також одночасного або послідовного впливу декількох видів зброї масового ураження чи звичайних засобів ведення бойових дій, виникли масові, здебільшого комбіновані, ураження людей, сільськогосподарських тварин і росли, зруйнування та пошкодження будівель і споруд.

В залежності від наявності (двох чи більше) тих чи інших факторів ураження осередок комбінованого ураження буде характеризуватися відповідними зонами ураження.

6. Осередок вибуху газоповітряної суміші

В умовах надзвичайних ситуацій можливе зруйнування технологічного обладнання, трубопроводів, ємностей, що призводе до викиду в атмосферу вуглеводневих продуктів.

При змішуванні таких речовин з повітрям утворюються вибухо та пожежонебезпеці суміші. Найбільш небезпечні суміші повітря з метаном, пропаном, бутаном, етиленом, пропіленом, бутиленом тощо. Вибух чи загоряння таких газів виникає при відповідному їх співвідношенні з повітрям. Так, вибух пропану можливий коли в 1 м3 повітря його буде 21 літр, а загоряння буде при 95 л.

Внаслідок вибуху газоповітряної суміші виникає осередок вибуху з ударною хвилею здатною зруйнувати споруди, будівлі, обладнання, аналогічно вибуху ядерного боєприпасу.

В осередку вибуху газоповітряної суміші виділено три кругові зони див. схема № 6.

Зона І. Зона детонаційної хвилі. Розташована в межах хмари вибуху.

Зона II. Зона дії продуктів вибуху. Охоплює всю площу в якій розлетілись продукти газоповітряної суміші внаслідок її детонації.

Зона Ш. Зона дії повітряної хвилі. Ударна хвиля розповсюджується по поверхні землі.

Радіуси першої та другої зон залежать від кількості вуглеводних продуктів (Q, т.) і розраховуються за спеціальними формулами.

При аваріях на пожежо – та вибухонебезпечних об'єктах виникають уражаючі фактори. Основні параметри таких уражаючих факторів приведені в таблиці №11.

Таблиця №11

Основні параметри факторів ураження аварій на пожежо та вибухонебезпечних об'єктах.

Фактори ураження Параметри факторів ураження
Повітряна ударна хвиля Надмірний тиск у фронті ударної хвилі
Теплове випромінювання Щільність теплового потоку
Осколкові поля Кількість осколків, кінетична енергія, радіус дії
Токсичне навантаження Гранично допустима концентрація, токсодоза

 
 
Схема №6


Примітка: в розрахунках, умовно, RIII дорівнює відстані від центру можливого вибуху до заданого об’єкту (L, м).

Для розрахунків які мають практичне значення можуть бути використані різноманітні формули, зокрема:

Розрахункові формули

І. Радіуси зон, м.

(1) ; (3) ; (5) ;

(2) ; (4) ; (6) ;

Примітка: RI – радіус зони дії детонаційної хвилі, (зона І);

RII – радіус зони дії продуктів вибуху, (зона ІІ);

R10 – радіус зовнішньої межі зони слабких зруйнувань, (10 кПа);

R20 – радіус зовнішньої межі зони середніх зруйнувань, (20 кПа);

R30 – радіус зовнішньої межі зони сильних зруйнувань, (30 кПа);

R50 – радіус зовнішньої межі зони повних зруйнувань, (50 кПа);

ІІ. Визначення надмірного тиску, DР, кПа.

· Надмірний тиск в межах зони І (DРІ) – від 1700 до 1300 кПа

· Надмірний тиск в межах зони ІІ (DРІІ) – від 1300 до 300 кПа


Надмірний тиск в певній точці зони ІІ визначається за формулою:


(7) ,кПа.

· Надмірний тиск в межах зони ІІІ (DРІІІ) визначається з урахуванням значення величини Ψ (псі), яка розраховується за формулою:

(8) ,

R – відстань від джерела небезпеки до певного об’єкту в межах зони ІІІ
(R = L = RIII)

якщо , то (9)

якщо , то (10)

Формули, що застосовуються для визначення радіусів та самі радіуси свідчать про те, що схема осередку вибуху газоповітряної суміші з точки зору її практичного значення може бути дещо іншою (див. схема №7).

Схема №7

Осередок вибуху газоповітряної суміші та зони зруйнувань