Подземный ядерный взрыв
Другие рефераты
1. Введение
Действие ядерного оружия основано на использовании энергии, выделяющейся
при ядерных превращениях. В зависимости от принципов использования этой
энергии различают три вида ядерных боеприпасов: атомные, термоядерные и
комбинированные.
При взрывах атомных боеприпасов в результате цепной реакции деления ядер
атомов тяжелых элементов (плутония, изотопов урана) выделяется энергия.
Реакция состоит в том, что при бомбардировке урана-235 свободными
нейтронами возникают элементы средней части периодической системы
Менделеева.
Действие термоядерных боеприпасов основано на использовании энергии,
выделяющейся при реакции синтеза ядер легких элементов (дейтерия и трития)
в условиях чрезвычайно высоких температур. Термоядерная реакция - реакция
синтеза легких ядер в более тяжелые. Такие реакции происходят в недрах
звезд, на солнце и т. д. При таких температурах вещество существует только
в виде плазмы. Но создание высокой температуры необходимо только в первый
момент времени, чтобы «зажечь» реакцию, а затем она существует сама за счет
выделения энергии при синтезе ядер.
В основу действия комбинированных боеприпасов положено свойство атомов
природного урана (уран-238) делится под действием быстрых нейтронов,
образующихся при термоядерной реакции.
Вид ядерного взрыва характеризуется расположением центра взрыва по
отношению к поверхности земли (воды). Исходя из этого, различают несколько
их видов, различающихся по своему поражающему действию:
1)Высотные взрывы. К ним принято относить взрывы, произведенные на
высоте более 30 километров от поверхности земли (воды). При этом
радиоактивного заражения местности может не быть совсем, это
обуславливается тем, что пылевой столб («ножка») и облако («шляпка») не
контактируют.
2) Воздушные взрывы. К ним относятся взрывы, произведенные на высоте,
меньшей 30 километров, но образующийся при этом огненный шар не
соприкасается с поверхностью земли (воды). Радиоактивное заражение
местности чаще всего ограничивается районом ядерного взрыва. В
радиоактивное облако попадает значительно меньше грунта по сравнению с
наземными (надводными) и подземными (подводными) взрывами.
3)Наземные (надводные) взрывы. Взрывы, при которых светящаяся область
соприкасается с поверхностью земли (воды). При таком взрыве образуется
светящаяся полусфера, радиус которой примерно в 1,3 раза превышает
радиус огненного шара воздушного взрыва той же мощности. В огненный шар
вовлекается значительное количество грунта и других материалов. Часть
грунта испаряется, а большая часть оплавляется, образуя огромное
количество радиоактивных частиц, из которых впоследствии конденсируются
радиоактивные продукты взрыва. В районе ядерного взрыва наблюдаются
сильные потоки воздуха, устремляющиеся к центру взрыва и вверх вслед за
облаком. Увлекаемые этими потоками частицы грунта вместе с
конденсировавшимися на них радиоактивными веществами попадают в облако
ядерного взрыва, так как в этом случае пылевой столб («ножка») с
момента его образования соединен с облаком («шляпкой»).
2. Подземный ядерный взрыв.
Подземными ядерными взрывами называют взрывы, для которых средой,
окружающей зону реакции, является грунт.
В результате воздействия рентгеновского излучения на окружающий зону
реакции грунт его тонкий сферический слой сильно прогревается и
превращается в раскаленный газ, излучение этого слоя превращает в
раскаленный газ следующий тонкий слой грунта и т. д.
Таким образом, в грунте в результате его послойного прогрева образуется
раскаленный объем. Процесс расширения этого объема в невозмущенном грунте
называется тепловой волной в грунте.
Внутри раскаленного объема вследствие больших градиентов давления на его
границе возникают механические возмущения. По мере увеличения этого объема
и уменьшения температуры среды в нем скорость распространения тепловой
волны уменьшается быстрее, чем скорость распространения механических
возмущений. Начиная с определенного момента времени, скорость
распространения механических возмущений начинает превышать скорость
тепловой волны и в окружающем раскаленном объеме грунта происходит
скачкообразное увеличение давления, плотности, температуры и скорости его
движения до максимальных значений. Процесс распространения этих возмущений
называется ударной волной в грунте.
В отличие от взрыва в воздухе при ядерном взрыве в грунте ударная волна
существует лишь в самой ближней зоне.
С увеличением расстояния от центра взрыва увеличение давления и других
возмущений в грунте до максимальных значений становится все более плавным.
Процесс распространения плавно увеличивающихся давления и других возмущений
в грунте до их максимальных значений называется волной сжатия.
Итак, на начальной стадии развития подземного ядерного взрыва в грунте
возникают и распространяются тепловая волна, ударная волна и волна сжатая.
В результате их воздействия на окружающую зону реакции грунтовую среду в
окрестностях взрыва возникают механические колебания, называемые
сейсмовзрывными волнами, которые распространяются набольшие расстояния.
Процессы развития подземного ядерного взрыва зависят от глубины заложения
заряда в грунте.
Если подземный ядерный взрыв происходит на большой глубине, расширение
находящихся в небольшом объеме под высоким давлением раскаленных газов и
продуктов, образовавшихся в результате термических превращений грунта,
приводит к возникновению взрывной полости, зон механического разрушения
грунта, трещин, пластических деформаций и механических колебаний грунта.
Для большинства грунтовых сред взрывная полость не устойчива: происходит
обрушение кровли и она заполняется обломками породы.
При подземном ядерном взрыве на большой глубине проникающая радиация и
газовый поток полностью поглощаются грунтом, радиоактивные продукты взрыва
остаются в полости и в толще разрушенной породы.
Подземные ядерные взрывы, при которых не происходит раскрытие грунтового
купола и отсутствует прямой выход продуктов взрыва из его полости в
атмосферу, называются камуфлетными. Минимальная глубина, начиная с которой
не наблюдается выброс грунта, зависит от мощности взрыва и вида грунта.
Ориентировочно она составляет [pic] м.
Поражающими факторами камуфлетного ядерного взрыва являются:
сейсмовзрывные волны и местное действие на грунт (полость и зоны разрушения
грунта, остаточные деформации в грунте, вспучивания, отколы и проседания
грунта).
Если взрыв происходит на небольшой глубине, вначале происходят те же
процессы, что и при взрыве на большой глубине. Затем в результате
расширения взрывной полости на поверхности земли вырастает грунтовый купол,
который тут же раскрывается. Через раскрывшийся купол из полости вырываются
газообразные продукты, вследствие чего в воздухе образуются воздушная
ударная волна и облако взрыва. Вырвавшиеся наружу газы поднимают с собой в
атмосферу большое количество грунта. В грунте образуется воронка, вокруг
нее— навал грунта; возникают пылевые образования. Вместе с газами и грунтом
в атмосферу выбрасываются радиоактивные продукты, которые, смешавшись с
частицами пыли, в последующем выпадают и создают сильное радиоактивное
заражение местности и воздуха.
Подземные ядерные взрывы, при которых происходит раскрытие купола и
прорыв газообразных продуктов наружу с выбросом в атмосферу грунта,
называются взрывами с выбросом грунта. Отличительной особенностью таких
взрывов является образование воронки в грунте и навала грунта вокруг
воронки.
Поражающими факторами подземного ядерного взрыва с выбросом грунта
являются: сейсмовзрывные волны, местное действие взрыва (воронка, зоны
разрушения, вспучивания и навал грунта, камнепад), сильное радиоактивное
заражение местности и атмосферы, облако взрыва, пылевые образования.
Проникающая радиация и газовый поток при подземном ядерном взрыве на
небольшой глубине практически полностью поглощаются грунтом.
2.1. Поражающие факторы подземного ядерного взрыва
Основными поражающими факторами подземного ядерного взрыва являются:
сёйсмовзрывные волны, местное действие взрыва на грунт и радиоактивное
заражение местности (при взрыве с выбросом грунта).
Источником сейсмовзрывных волн при подземном взрыве является передача
энергии грунту непосредственно в центре взрыва. При этом в грунте
образуется волна сжатия.
Волна сжатия—основной поражающий фактор подземного ядерного взрыва,
определяющий его действие на котлованные и подземные сооружения; она более
интенсивна, чем эпицентральная волна при наземном взрыве.
Параметрами сейсмовзрывных волн, которые характеризуют их поражающее
действие на заданном расстоянии от эпицентра взрыва, являются: давление
(напряжение), смещение, скорость смещения и ускорение (перегрузка)
грунта.
При взрыве с выбросом грунта в районе эпицентра образуется воронка.
Около 30—50% поднятого взрывом грунта падает обратно в воронку, уменьшая
ее глубину до так называемой видимой глубины воронки; остальная часть
грунта падает за пределами воронки и образует зону навала, которая ввиду
сильной радиоактивности и разрыхленности грунта может оказаться
непроходимой для войск. Ширина зоны навала составляет два-три радиуса
воронки, а максимальная высота гребня навала — 0,1 радиуса воронки.
Размеры воронки при подземных ядерных взрывах определяются мощностью и
глубиной взрыва и видом грунта. При увеличении глубины взрыва до [pic]м
размеры воронки и объем выброшенного грунта увеличиваются, а при
дальнейшем заглублении начинают уменьшать
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
