Защита от светового излучения ядерного взрыва

Автор: Zeke · Дата: 20 октября 2010 · Прокомментировать

Защита от светового излучения ядерного взрыва

Значительная часть всей выделяемой энергии ядерного взрыва — примерно 35 процентов — приходится на долю светового излучения. Во время ядерной вспышки образуется светящееся сферическое облако, которое, подобно Солнцу, испускает лучи видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой частей спектра. Чем мощнее ядерный заряд, тем больше размеры этой сферы: при воздушном взрыве заряда мощностью в 1 мегатонну ее радиус достигает 885 метров, а при заряде 10 мегатонн — почти 2 780 метров.
Световое излучение способно наносить поражение на больших расстояниях от эпицентра взрыва. Так, при хорошей прозрачности атмосферы взрыв заряда в 1 мегатонну может вызвать ожоги второй степени у людей, находящихся на расстоянии 18 километров от эпицентра, а заряд мощностью 10 мегатонн—на расстоянии до 35 километров.
Условие «при хорошей прозрачности атмосферы» приведено здесь не случайно. Состояние атмосферы оказывает существенное влияние на распространение светового излучения и результаты его воздействия на людей и технику. Не меньшее значение имеет и то обстоятельство, какие материалы встречает свет на своем пути, например, из чего изготовлена одежда солдат и офицеров. Все это необходимо учитывать при разработке средств и методов защиты от светового излучения, которая, таким образом, невозможна без знания законов физики и умения их использовать.
Проследим путь светового луча ядерного взрыва. Первая преграда, которую он встречает,— это атмосфера. Она представляет собой среду, состоящую из сложной смеси газов, водяного пара и взвешенных твердых частиц — пыли, дыма, сажи. Причем если количество газов в атмосфере практически неизменно, то содержание примесей может сильно меняться в зависимости от метеорологических условий и географического положения места взрыва.
При прохождении светового излучения сквозь атмосферу потери энергии происходят за счет двух процессов — от рассеивания и за счет ее поглощения. В первом случае находящиеся в атмосфере частицы отклоняют лучи от их первоначального направления, а во втором — лучистая энергия переходит в другие виды энергии, главным образом в тепловую. Многогранность этих процессов превращает учет ослабления светового излучения в сложную задачу, для решения которой на практике пользуются так называемым коэффициентом прозрачности.
Под коэффициентом прозрачности понимают отношение количества световой энергии, прошедшего через слой атмосферы толщиною в 1 километр, к количеству энергии, вступившему в этот слой. На практике понятие коэффициента прозрачности обычно связывают с дальностью видимости больших темных предметов над горизонтом в дневное время, которая зависит от метеорологических условий. Например, при дальности видимости 16 километров (городские условия) коэффициент прозрачности на расстоянии 1 километра от эпицентра взрыва будет равен 0,8, а на расстоянии 6,1 километра— 0,55. При дальности же видимости 80 километров (очень ясная погода) на этих же расстояниях коэффициенты прозрачности будут соответственно равны 0,90 и 0,75.
Значительную преграду на пути распространения световых лучей представляют собой плотные туманы и особенно облака. При толщине облака 700—800 метров оно отражает и рассеивает примерно 75—80 процентов падающего на него светового излучения, а средний коэффициент отражения облаков, рассчитанный с учетом распространенности в природе их форм и толщины, составляет около 50—55 процентов.
Таким образом, естественные туманы и облака вызывают существенное ослабление светового излучения ядерного взрыва. Однако их наличие над полем боя, районом сосредоточения войск или каким-либо иным объектом — явление случайное. Отсюда, естественно, возникает вопрос: нельзя ли в целях защиты от излучения туманы и облака создать искусственно?
Специальные опыты с искусственными дымовыми завесами, которые проводились за рубежом с целью выявить степень ослабления ими светового излучения, заключались в том, что за 10 минут до ядерного взрыва с помощью дымовых машин производился дымопуск. Как показали наблюдения, образовавшийся при этом масляный туман ослабил воздействие светового излучения на различную технику на 65—90 процентов (в зависимости от расстояния до эпицентра взрыва). По заключению военных специалистов, световой импульс в зоне значительного действия взрывной ударной волны был при этом снижен до 3 калорий на квадратный сантиметр, или, иными словами, до величины, которая считается порогом возникновения ожогов открытых участков тела средней тяжести и воспламенения горючих материалов.
В описанных опытах плотность поставленной дымовой завесы при расходе масла 440—620 литров на 1 квадратный километр примерно соответствовала плотности дымов, используемых для маскировки. Однако специалисты полагают, что для достижения нужного ослабления светового излучения концентрация дыма должна быть увеличена по сравнению с указанной в 1,5—2 раза. Для этого ставились опыты с другими дымами, которые в ряде случаев оказались эффективнее масляных туманов.
Не менее интересны опыты по быстрой постановке дымовых завес, которые обычно проводятся с помощью выливных приборов, подвешиваемых к самолетам. Принцип действия одного из таких приборов заключается в следующем. Во время зарядки прибор заполняется жидкой дымовой смесью и большим количеством полых алюминиевых шариков. При опорожнении прибора часть дыма образуется на высоте полета самолета, а часть — на разных высотах благодаря разбрызгиванию дымовой смеси шариками. Третья же часть завесы создается у самой земли при ударе шариков о грунт и выбрасывании ими остатков жидкости. Судя по сообщениям, таким способом самолет может поставить за 25 секунд сплошную вертикальную дымовую завесу высотою до 160 метров.
Значительное ослабление светового излучения происходит и при его взаимодействии с непрозрачными телами. Падая на поверхность непрозрачного тела, световое излучение частично отражается и поглощается. При этом его поражающее воздействие определяется поглощенной частью световой энергии: если поглощенная энергия достаточно велика, то тело сильно нагревается и вследствие этого обугливается, воспламеняется, оплавляется или прожигается.
Температура нагрева тел во многом зависит от коэффициента поглощения. Известно, что темные тела поглощают намного больше световых лучей, чем светлые. Так, черная краска поглощает до 96 процентов падающего на тело светового излучения, белая — 18, материал цвета хаки — 60, белая ткань — 25, а черное сукно — до 99 процентов. Следовательно, более стойкими к световому излучению будут материалы светлых тонов. Это было замечено еще в Хиросиме и Нагасаки — здесь люди в белой одежде или платье других светлых тонов получили менее сильные ожоги, чем одетые в темные.
На стойкость тканей к воздействию светового излучения влияет множество факторов, включая такие известные из школьного курса физики свойства тел, как теплопроводность и теплоемкость. Изучая эти факторы, специалисты установили, в частности, следующие особенности различных материалов. Шерсть оказывает большее сопротивление световому излучению, чем хлопок, который к тому же легче поддается воздействию света, нежели нейлон. Ткани из легких материалов повреждаются при значительно меньших световых импульсах, чем изготовленные из тяжелых материалов, а влажные ткани более стойки, чем сухие. Все эти выводы учитываются при создании обмундирования для личного состава войск.
Еще одно направление в поисках средств защиты от светового излучения — это создание специальных приборов для предохранения органов зрения, которые весьма чувствительны к яркому свету. Здесь уже приходится привлекать не только законы оптики, но и автоматику. Так, в одном из автоматических приборов для защиты глаз световая вспышка воспринимается чувствительным фотоэлементом, который приводит в действие специальный механизм. С его помощью в очки вводится светонепроницаемый материал, например, суспензия графита. Эта суспензия заполняет полость между двумя стеклянными пластинками и таким образом защищает глаза от поражения световым излучением. Подобный прибор проходил испытания на перископе танка и в телескопическом прицеле. Существенным его недостатком считают одноразовость действия. Другой аналогичный прибор выполнен в виде защитных очков для летчиков. Здесь специальная светонепроницаемая жидкость поступает в полость между стеклами из резервуара, который, как и фотоэлемент, размещается над очками, в шлеме пилота.
Из всего сказанного видно, что изучение физических основ ядерного оружия, его поражающих факторов и, в частности, свойств светового излучения позволяет на основе хорошо известных физических законов разрабатывать и применять различные средства и методы защиты от него.

Рубрика: Меры защиты, Ядерное оружие ·  

загрузка...


Оставить комментарий или два