Наземный ядерный взрыв
К наземным ядерным взрывам относят взрывы на поверхности земли (контактные) и взрывы в воздухе на высотах Н <
, при которых
светящаяся область касается поверхности земли. Такие взрывы приводят к наиболее значительному загрязнению окружающей среды. Район взрыва оказывается сильно загрязнённым, а радиоактивные осадки выпадают на поверхность земли по направлению движения образовавшегося при взрыве облака, создавая радиоактивный след.
При наземных взрывах энергия из зоны реакции передается в воздушную и грунтовую среду, поэтому они обладают признаками, характерными как для воздушных, так и для подземных взрывов.
В воздушной среде при наземных ядерных взрывах происходят те же процессы, что и при воздушных. Отличие наземных ядерных взрывов от воздушных состоит, главным образом, в том, что при наземных взрывах светящаяся область в момент возникновения имеет вид полусферы, радиус которой больше радиуса сферы светящейся области воздушных взрывов той же мощности. Среда внутри светящейся области в приземной ее части содержит большое количество частиц грунта, температура внутри светящейся области несколько меньше, чем при воздушных взрывах, пылевой столб соединяется с облаком взрыва в стадии его формирования, облако взрыва гораздо больше загрязнено частицами грунта.
Светящаяся область наземного ядерного взрыва
Светящаяся область наземного ядерного взрыва
Признаками, по которым наземные взрывы сходны с подземными, являются: образование воронки и навала грунта, возникновение сейсмовзрывных волн в грунте.
Образование воронки при наземных взрывах обусловливается испарением, плавлением, выбросом и вдавливанием грунта в массив: возникновение навала грунта - выбросом и выдавливанием грунта из воронки.
Сейсмовзрывные волны при наземных взрывах возникают в результате непосредственной передачи энергии взрыва грунту и воздействия воздушной ударной волны на грунт.
Образование воронки и интенсивность сейсмовзрывных волн существенно зависят от высоты взрыва. Воронка образуется только при взрывах
на высотах менее 0,5
м. Интенсивные сейсмовзрывные волны возникают при взрывах на высотах меньше 0,3
м.
К концу своего развития наземные ядерные взрывы, как и воздушные, приобретают грибовидный вид
Внешний вид наземного ядерного взрыва
Внешний вид наземного ядерного взрыва
Отличие внешнего вида наземных взрывов от воздушных состоит в том, что при наземных взрывах наблюдаются более мощные приземный запыленный слой атмосферы и пылевой столб, а также более темная окраска облака взрыва, которая обусловливается загрязнением большим количеством частиц грунта.
Поражающими факторами наземных ядерных взрывов являются: воздушная ударная волна, световое излучение, электромагнитный импульс, радиоактивное заражение местности и воздуха, пылевые образования, местное действие (воронка, зоны разрушения, вспучивание и навал грунта, камнепад), проникающая радиация, сейсмовзрывные волны в грунте, облако взрыва и ионизация воздуха.
Наземный ядерный взрыв предназначен для поражения особо прочных объектов и создания при этом сильного радиоактивного заражения местности.
В СССР было проведено 32 наземных взрыва (из них 30 – на Семипалатинском полигоне), из которых при 4 взрывах за пределами полигона в ближней зоне формировались локальные радиоактивные следы. В зоне выпадения радионуклидов оказался 41 населённый пункт. Максимальные дозы облучения населения достигали 1.5-1.9 Гр. Дозы формировались в основном за счет короткоживущих радионуклидов, среди которых наибольшее значение имели радиоизотопы йода.
 
Информация из Википедия:
В отличие от воздушного ядерного взрыва, имеющего двойное назначение (уничтожение легкобронированной военной техники полевой фортификации и живой силы на поверхности, а также разрушение городов, промышленности и убийство мирных граждан на максимальной площади), наземный взрыв предназначен для разрушения защищённых военных объектов — танков, пусковых установок, укреплённых баз, хранилищ, командных пунктов и особо важных убежищ. Мирные граждане могут пострадать при таком взрыве опосредованно — от всех факторов поражения ядерного взрыва — если населённый пункт окажется недалеко от защищённых военных баз, или от радиоактивного заражения — на расстояниях вплоть до нескольких тысяч километров. Специфика наземного взрыва в том, что ударная волна разрушающей силы, поражающее световое излучение и проникающая радиация распространяются на меньшие расстояния, чем при взрыве в воздухе (несмотря на больший диаметр огненной полусферы) и охватывают, соответственно, гораздо меньшую площадь. Но соприкасающиеся с поверхностью продукты взрыва и излучения большой интенсивности вступают с веществами почвы в ядерные реакции (нейтронная активация грунта), создают большие массы радиоактивных изотопов, которые в виде испарившегося грунта, частиц земли и пыли уходят вместе с облаком высоко в атмосферу, а затем долго и на большие расстояния выпадают в виде осадков, долгосрочно заражая окрестности. При наземном взрыве в облако интенсивнее засасываются частички грунта с поверхности, на которых осаждаются испарённые радиоактивные вещества, и они быстро начинают выпадать на поверхность. В случае воздушного взрыва источником заражения служат в основном продукты взрыва (пары бомбы) и изотопы компонентов воздуха, которым не на чем осесть и масса которых мала для гигантской площади разноса осадков взрывного облака. Например, после бомбардировок Хиросимы и Нагасаки (оба взрыва воздушные на высотах около 600 м, огненные сферы не соприкасались с поверхностью) не было ни одного случая лучевой болезни от радиоактивного заражения местности, все пострадавшие получили дозы только проникающей радиации в зоне непосредственного действия взрыва.
Также наземный контактный взрыв выкапывает большой котлован — воронку (напоминает метеоритный кратер), разбрасывая вокруг радиоактивный грунт и генерирует в грунтовой толще мощные сейсмовзрывные волны, недалеко от эпицентра на много порядков более сильные, чем при обычных землетрясениях. Действие сейсмических колебаний делает малоэффективными обычные убежища повышенной защищённости, так как люди в них могут погибнуть или получить повреждения даже при сохранении убежищем своих защитных свойств от остальных поражающих факторов, а в районе воронки мощного взрыва не остаётся шансов уцелеть таким защищённым объектам, как тоннели и станции метро глубокого заложения и даже особо важным укрытиям и командным пунктам. Если только они не построены на глубине в несколько сотен метров — километры и желательно в материковой скальной породе (Ямантау, командный пункт NORAD). Так, например, ядерная бомба B53 (этот же заряд — боеголовка W-53 ракеты Титан-2, снята с вооружения) мощностью 9 мегатонн, по заявлению американских специалистов, при поверхностном взрыве была способна разрушать самые прочные советские подземные бункера. Большей разрушающей способностью к защищённым целям обладают только заглубляющиеся боеголовки, у которых гораздо больший процент энергии идёт на образование сейсмических волн: 300-килотонная авиабомба B61 при взрыве после ударного проникновения на глубину несколько метров, по сейсмическому воздействию может оказаться эквивалентной 9-мегатонной при взрыве на поверхности (теоретически).
Рассмотрим последовательность эффектов воздействия наземного взрыва на шахтную пусковую установку, рассчитанную на ударную волну давлением ~6—7 МПа и попавшую в эти самые тяжёлые для неё условия. Произошёл взрыв, практически мгновенно доходит радиация (в основном нейтронная, суммарно порядка 105 — 106 Гр или 107 — 108 рентген), через ~0,05 — 0,1 с бьёт по защитной крышке воздушная ударная волна и сразу накатывает вал огненной полусферы. Ударная волна генерирует в почве сейсмический удар, почти одномоментно с воздушной волной окатывающий всю шахту и смещающий её вместе с породами вниз, постепенно ослабляясь с глубиной; а вслед за ним через долю секунды приходят сейсмические колебания, образованные самим взрывом во время воронкообразования, а также отражённые волны от слоя скальных материковых пород и слоёв неоднородной плотности. Шахту в течение порядка 3 секунд трясёт и несколько раз бросает вниз, вверх, в стороны, максимальные амплитуды колебаний могут доходить до полуметра и более, с ускорениями до нескольких сотен g; ракету от разрушения спасает специальная система амортизации. Одновременно сверху на крышу шахты в течение нескольких секунд действует температура до 5—6 тысяч градусов, затем довольно быстро падающая по мере подъёма огненного облака и устремления холодного наружного воздуха в сторону эпицентра. От температурных воздействий оголовок и защитная крышка скрипят и трещат, поверхность их оплавляется и частично уносится плазменным потоком. Через 2—3 с после взрыва давление плазмы в районе шахты снижается до 80% от атмосферного и крышку в течение нескольких секунд пытается оторвать подъёмная сила в 2 тонны на квадратный метр. В довершение сверху обрушаются грунт и камни, выброшенные из воронки и продолжающие падать порядка минуты. Радиоактивный и разогретый до слипания грунт образует нетолстый, но зато сплошной навал (кое-где с образованием озёр из расплавленного шлака), а крупные камни могут нанести крышке повреждения. Особо крупные обломки, как метеориты, при падении могут выкопать небольшие кратеры, но их относительно немного и вероятность попадания в шахту мала. Ни одно наземное сооружение таких воздействий не переживёт и даже такие прочные сооружения, как мощные железобетонные казематы (ДОТы и форты времён Первой и Второй мировых войн) частично или полностью разрушаются и могут быть выброшены со своего места ударной волной. Если ДОТ окажется достаточно прочным и устоит от разрушения, люди в нём всё равно получат травмы от колебаний с вибрациями, поражение слуха, контузии и смертельные лучевые поражения, а горячая плазма может проникнуть внутрь через амбразуры и незакрытые проходы.
Действие наземного ядерного взрыва мощностью 1 Мт в тротиловом эквиваленте
Время
Расстояние
Давление
Смещение
Защита
Примечания
0 с
0 м
Начало ядерных реакций.
< 10^−7 c
0 м
~108 МПа
200—300
/100 м
Окончание реакции, начало разлёта вещества бомбы. Глубина воронки в этом месте ~40—50 м, грунт необратимо деформируется на глубину ~100—200 м в зависимости от породы (3—4 глубины воронки)
Защитное сооружение под эпицентром возможно в (мягком) грунте на глубине от 300 до 900 м или в однородном граните на глубине 100—200 м в виде особо прочного сооружения с амортизацией и 300—400 м в обычной горной выработке с креплением и без амортизации; в скальной породе но под слоем ~200 м мягкого грунта на глубине до 300 м На месте эпицентра радиоактивный фон в первый час после взрыва составит порядка 100—1000 Гр в час, снижающийся затем по закону радиоактивного распада.
10^−7c
12 м
200—300
/100 м
Энергия взрыва в нижней части трансформируется в изотермическую полусферу испарившегося грунта радиусом 1,5—2 м. В грунт на начальном этапе передаётся ~ 7% всей энергии взрыва, но в дальнейшем эта доля уменьшается за счёт переизлучения большей части энергии в воздух и выброса нагретого грунта из эпицентральной области. (При взрыве обычного ВВ в грунт идёт ~50% энергии)
1,7*
10^−7c
25 м
200—300
/100 м
Вторая стадия воздействия на грунт: пары бомбы ударяют по его поверхности со скоростями порядка 100-1000 км/с, температура в зоне контакта св. 10 млн °C. А на поверхности растёт изотермическая полусфера светящегося воздуха.
10^−6c
34 м
13 000 МПа
Полусфера: радиус 34 м, температура 2 млн. К, скорость воздуха ~1 км/с; облако паров бомбы на поверхности: радиус 2 м, температура 4 млн. К, давление 107МПа, скорость 1000км/с, толщина прогретого излучением грунта ~0,5 — 1,5 м, тепловая волна в грунте переходит в ударную волну
10^−6 — 10^−3 c
Ударные явления в грунте описываются законами гидродинамики: грунтовую ударную волну давлением 50 000—107 МПа формируют массы расплавленной и испарённой земли, разогнанной парами бомбы и идущей со скоростями выше скорости звука в породе. Порода при сверхзвуковом ударе ведёт себя как несжимаемая жидкость и рассыпается в мелкодисперсную пыль наподобие пепла; прочность породы при этом не имеет значения
2*
10^−5c
Ударная волна испаряет и плавит грунт в радиусе 20 — 30 м. Всего испаряется ~ 20 тыс. тонн грунта (куб высотой 20—25 м)
0,0001c
~ 50 м
3000 МПа
200-300
/90 м
Сильная ударная волна уходит в глубину, развивая воронку и эжектируя в воздух (как из сопла ракетного двигателя) конусообразный скоростной поток испарённого, расплавленного и размолотого грунта. Появляются сейсмовзрывные волны в грунте, уходящие от будущей воронки. Формирование воздушной ударной волны. Величина энергии в приповерхностной области около 1%, а во всём нижнем полупространстве ~2,5%; остальные 97,5% всей энергии взрыва - в огненной полусфере
0,001—0,00 2 с
Поздняя стадия несжимаемого течения, свойства грунта начинают оказывать влияние на динамику развития воронки, скорость её роста заметно снижается. Часть грунта вдавливается в массив и затем частично отпружинивает обратно. Растущая воронка в это время имеет примерно полукруглую форму, её радиус 40-50% окончательного. Формируется максимальная глубина воронки, далее растёт только радиус, так как поверхностный окраинный грунт меньше сопротивляется выбросу и выдавливанию, чем глубинный массив. Выброшенный грунт образует конус разлёта (грунтовый «ус» или султан выброса) под углом 40—60° со скоростями ~10²—10³ м/с (основная масса до 100 м/с)
0,0015с
~ 100 м
~750 МПа
гранит 6 м
200 м
/40 м
Здесь будет граница воронки в скале.
На глубине 40 м давление ~200МПа, порода смещается в сторону на ~5 м с ускорением в тысячи g. Особо прочные подземные сооружения (необитаемые) при давлении до 200МПа в гранитной скале сохраняются
0,002 с
128 м
400 МПа
аллювий 8 м
200
/20 м
Здесь будет граница воронки в сухом мягком грунте, далее без пояснений явления взрыва в этом типе грунта.
0,004 с
150 м
220 МПа
5 м
200 м
/5 м
Гребень вокруг воронки высотой до 11,5 м или 0,25 глубины воронки, состоит из кольцеобразной застывшей «волны» выдавленного грунта шириной порядка радиуса воронки и навала до 5-6 м толщиной
160 м
200 МПа
4,3 м
Через 0,1 с температура ниже до 10 раз от той, что могла бы быть в этой области (~50 000 К), а спустя 1,5 с 2000 К вместо 7000 К из-за охлаждающего действия потока грунта.
Полное разрушение или сильное смещение тяжёлого убежища до 1,25R воронки
0,006 с
180 м
130 МПа
3/5 м
Плотность грунта в навале ~0,7—0,8 ненарушенного грунта
0,007 с
190 м
110 МПа
2,5 м
Деформация и разрывы длинных гибких конструкций на умеренной глубине (трубопроводы) 1,5R воронки
0,008 с
200 м
90 МПа
1,7/3 м
Навал грунта из воронки толщиной 4,8 м. Ориентировочная граница зоны сдвиговых разрушений в скальных породах (ударная волна в породе от 10 ГПа до 10—100 МПа), где будет наблюдаться полное или сильное разрушение строительных конструкций подземного сооружения
0,01 с
220 м
60 МПа
Граница воронки в водонасыщенном грунте ~1,7R воронки в сухом грунте.
Предел защищённости ШПУ в скальном грунте 50 МПа
~0,01-0,1 с
При определённых условиях (летний период, открытая местность, пыльная поверхность, сухая трава) из-за нагрева приземного воздуха под действием вспышки и изменения его свойств ударная волна у поверхности бежит несколько быстрее, чем основной фронт: появляется скачок-предвестник или аномалия ударной волны. Растущая полусфера наземного и низкого воздушного взрыва похожа на круглую шляпу, а её короткие кучерявые поля и есть названная аномалия. В дальнейшем до расстояний 2—3 км размеры скачка-предвестника становятся больше, а в случае высокого воздушного взрыва явление выражено резче, но здесь оно наиболее наглядно (см. иллюстрацию при статье Тринити (испытание)). Поднимаемые этим скачком клубы пыли могут сильно затемнить нижнюю часть огненной полусферы и уменьшить силу светового поражения.
0,015 с
250 м
40 МПа
0,5/1 м
150 м
До 2R воронки: повреждение внутреннего оборудования тяжёлого убежища, незначительные деформации, иногда разрывы трубопроводов
0,025 с
300 м
23 МПа
0,2/0,5м
70 м
Навал грунта толщиной 0,7 м
320 м
20 МПа
50-70 м
Граница зоны пластических деформаций среднего грунта до 2,5R воронки, в этой области рассеивается до 70—80 % энергии, переданной грунтовому массиву или до 2 % от полной энергии наземного взрыва. Нарушение соединений, образование небольших трещин, разрыв внешних хрупких связей в тяжёлых убежищах до 2,5R воронки. За пределами этой зоны грунтовая волна сжатия, полученная при образовании воронки, не вызывает значительных повреждений, на первый план выходит действие воздушной ударной волны и создаваемый ею сейсмический сдвиг.
350 м
14 МПа
50 м
Предел защищиты ШПУ в среднем грунте 12—14 МПа
385 м
10 МПа
42 м
Нарушение герметичности соединений трубопроводов до 3R воронки. Ориентировочная граница зоны сдвиговых разрушений в осадочных породах (ударная волна в породе от 10 ГПа до 0,1—10 МПа), где будет наблюдаться полное или сильное разрушение строительных конструкций подземного сооружения
0,05 с
400 м
7,5 МПа
0,5/0,3 м
40 м
Навал грунта толщиной 0,3 м.
Предел защищённости ШПУ "Минитмен" (США)
0,09 с
470 м
5 МПа
0,5/0,3 м
30 м
Граница зоны сплошного навала грунта: давление ~5МПа;.
Предел защиты убежища типа метро на глубине 18 м, но входы в него будут полностью разрушены и завалены. В защитном сооружении котлованного типа (следовательно неглубокого заложения в осадочных породах), находящемся на грани разрушения, при давлении ударной волны 5 МПа но при взрыве мощностью 0,2 Мт из-за смещения и вибраций люди получают повреждения: крайне тяжёлые 5 %, тяжёлые 30 %, средние 20 %, лёгкие 25 %, без повреждений 20 %
~500 м
К обычным волновым колебаниям на расстоянии ок. 4 R воронки добавляется низкочастотное движение вверх и от эпицентра длительностью ~3 сек (неизучено)
~600 м
Отрыв ударной волны от полусферы. Видны клубы паров и грунта. Нагрев ~5000 °C ~5 сек
0,15 с
Формирование максимального радиуса воронки 128 м, глубина её 47 м, всего выброшено ~300 тыс. м³ или порядка 0,5—0,6 млн тонн грунта; на его выброс в целом расходуется ~ 0,1 % энергии взрыва. Грунт в процессе полёта внутри огненной полусферы подвергается конвективной тепловой обработке: испаряется, оплавляется, из частиц его впоследствии образуются во множестве маленькие чёрные шарики спёкшегося шлака, разбросанные вокруг воронки — жаргонно названные на Семипалатинском полигоне «харитонки». Огненная полусфера под действием отражённой от земли волны и потока «холодного» испарённого и выброшенного грунта искривляется и теряет правильную внутреннюю структуру
0,2 с
670 м
2 МПа
0,3/0,15 м
25-30 м
Граница зоны (скоростного) разлёта грунта из воронки.
760 м
Радиация ~50 000 Гр. Нагрев ~3500 °C ~5 сек.
800 м
1,5 МПа
25 м
Радиация ~20 000 Гр. Сейсмовзрывная волна догоняет воздушную ударную волну: сгущение сейсмических волн и усиление волнового фронта в грунте.
1000 м
1,2 МПа
Радиация ~10 000 Гр. Разрушение железобетонной трубы диаметром 1,5 м толщиной 20 см под землёй (1,2-1,5 МПа)
1400 м
0,7 МПа
0,2/0,2 м
12-25 м
Граница огненной полусферы ~1,4 км. Нагрев до 800°C. Радиация до 1000 Гр. Граница поверхности, покрытой коркой оплавленной земли. Граница зоны оплавления металлов (РДС-2 38 кт на дистанции до 500 м)
1500 м
0,4 МПа
0,15/ 0,15м
7 м
Сейсмовзрывная волна в грунте обгоняет ударную волну в воздухе; она давно потеряла свою разрушительную силу для защищённых сооружений и теперь служит звуковым и сейсмическим предвестником прихода ударной волны.
1600 м
0,3 МПа
Граница зоны камнепада ~12R воронки в мягком и 15R воронки в скальном грунте. Радиация 500 Гр
~1,5 c
1780 м
0,25 МПа
0,12/0,12 м
3 м
Нагрев до 200°C. Радиация 70 Гр
1,5 c и далее
Султан выброса достигает высоты ~1 км и частями низвергается на землю, образуя вышеназванные слои навала грунта и зоны камнепада. Первыми обрушаются массы грунта из окраинных областей воронки, получившие меньшее ускорение, летящие более плотным потоком и в меньшей степени разрушенные; грунт из средней её части улетает дальше; камни меньше тормозятся воздухом и улетают ещё дальше. Часть грунта может быть отброшена назад движением обратной воздушной волны. Более скоростная мелкодисперсная размолотая пыль из центральных областей выброса в значительной степени испаряется и вместе с другими испарениями грунта и бомбы надолго остаётся в воздухе, поднимаясь с облаком в стратосферу.
2 c
2000 м
0,2 МПа
0,09/0,09 м
1 м
Радиация 35—40 Гр. Огненная «полусфера» вырастает до максимума, она уже значительно искривлена и похожа на плотный куст, верхние ветви которого, образующие как бы корону, это огненные выбросы из воронки. Снизу световой объём сильно затемнён клубами пыли.
2,5 c
2260 м
0,15 МПа
0,07/0,07 м
1 м
Радиация ок. 10 Гр
3,5 c
2800 м
0,1 МПа
0,05/0,05 м
В это время в районе эпицентра плотность потока излучения больше, а температура ниже (~2000 К), чем в периферийных районах светящейся области (5—6 тыс. К). Радиация ок. 1 Гр — лёгкая лучевая болезнь. Отдельные обломки породы падают на расстояниях (20—25)R воронки
6,5 c
4000 м
0,05 МПа
Всплывает огненное облако, поднимающее около 280 тыс. тонн пыли, из них 120 тыс. т первоначальный выброс пыли и испарений из воронки и 160 тыс. т конвективная составляющая: оплавление выброшенных более крупных кусков в полёте и поверхности земли в развивавшейся огненной полусфере, унос расплава и испарение. Растёт сильно загрязнённый взрывной гриб.
8,4 с
4700 м
На границе светящейся области зарождается кольцеобразный вихрь. Взаимодействие ударной волны с нагретым слоем воздуха заканчивается и волна-предвестник исчезает, на месте максимального развития предвестника 2—4 км остаётся пылевой вал, сохраняющийся долгое время, медленно смещающийся от эпицентра и имеющий направление вращения, противоположное вихрю
15 с
7000 м
0,02 МПа
Кольцеобразный вихрь пошёл вверх, облако отрывается от земли, в нём сосредоточено ~90 % суммарной радиоактивности поднимаемых в воздух частиц, причём большая их часть первоначально сосредоточивается в нижней трети облака; остальные 10 % несёт в себе пылевой столб. Всего поднимается в воздух ~20% общего количества радиоактивных продуктов, остальные 80% остаются в районе взрыва
0,5 мин.
11.200 м
0,01 МПа
Огненное тороидальное облако приобретает куполообразную форму. Растёт грибообразное облако, отличающееся от облака воздушного взрыва сильной загрязнённостью, большей плотностью и меньшей яркостью свечения.
1 мин.
20 км
0,005 МПа
0,65 м
Облако поднимается до 7—8 км, по мере его охлаждения радиоактивные вещества в нём осаждаются на захваченных частичках грунта; центр тора 5 км. Пылевой вал достигает высоты до 500 м при ширине ~1,5 км, центр его сместился на расстояние около 4 км от эпицентра, а потоки ветров, несущих пыль к ножке гриба, вынуждены этот вал перепрыгивать
1,5 мин.
31 км
0,001 МПа
0,6 м
«Гриб» вырос до 10 км
2 мин.
«Гриб» вырос до 14 км, центр кольцеобразного вихря на высоте ~10 км
3,1 мин.
Гриб вырос до 16,5—18 км, центр тора 12,5 км. Сверху облака появилась "шапка" из холодного тяжёлого воздуха, занесённого облаком из тропосферы и охладившегося во время подъёма
4 мин.
85 км
0,5 м
Яркая вспышка-полусфера на таком расстоянии почти вся за горизонтом, полностью видна становится уже на стадии купола и облака. «Гриб» свыше 16 км. Верхняя часть облака просаживается под тяжестью "шапки" холодного воздуха, более нагретый кольцеобразный вихрь достигает высоты 13 км
5 мин.
Центр облака под прогибается вниз, верхняя кромка вихревого кольца достигает 17 км и облако приобретает форму гриба-свинушки. После этого развитие грибообразного объёма происходит не столько подъёмом нагретого вихря, сколько поведением атмосферы, выведенной из равновесия.
8 мин.
165 км
0,35 м
Вспышка далеко за горизонтом, видно зарево и облако. «Гриб» вырос до максимальных размеров, из облака в течение 10—20 часов выпадают осадки с относительно крупными частицами, формируя ближний радиоактивный след, эффект называется раннее или местное выпадение осадков, доля их радиоактивности 50—70 % от суммарной радиоактивности осадков при наземном и 30 % при надводном взрыве
~20 мин.
В облаке прекращается тороидальное вращение.
1—2 ч
55-61 км
ветер 25-100км/ч
0,55 м
Дальняя граница распространения зоны чрезвычайно опасного заражения (зона Г) шириной ок. 10 км по оси движения облака при ветре в статосфере ~25-100 км/ч. Уровень радиации на внешней границе на 1 ч после взрыва составляет 8 Гр/ч; доза излучений на внешней границе за время полного распада 40 Гр, в середине зоны 70 Гр — 100 Гр
1,5—4 ч
89-122 км
ветер 25-100км/ч
0,4 м
Дальняя граница зоны опасного заражения (зона В) шириной 13-16 км. Уровень радиации на внешней границе зоны 2,4 Гр/ч; суммарная доза излучения 12—40 Гр
2,5—5,5 ч
135-207 км
ветер 25-100км/ч
0,25 м
Дальняя граница зоны сильного заражения (зона Б) шириной 26-36 км. Уровень радиации на внешней границе зоны 0,8 Гр/ч; суммарная доза излучения 4—12 Гр
5,5—13 ч
309-516 км
ветер 25-100км/ч
Дальняя граница зоны умеренного заражения (зона А) шириной 25—100 км. Уровень радиации на внешней границе зоны 0,08 Гр/ч; суммарная доза излучения 0,4—4 Гр
2 суток
При коэффициенте диффузии 10^8 кв.см/с горизонтальные размеры размытого облака больше 300 км
7 дней
Размеры облака 1,5—2 тыс. км
10—15 дней
При взрыве на широте 40° облако может совершить кругосветное путешествие и вторично пройти над местом взрыва
~5 месяцев
Эффективное время (от 3 мес. для взрыва в декабре до 8 мес. в апреле) половинного оседания радиоактивных веществ для полярной стратосферы и высот до 21 км — позднее выпадение осадков или дальний радиоактивный след, мелкодисперсные частицы выпадают на расстояниях сотни — тысячи и более км от эпицентра в основном в средних широтах. Их доля 30—50 % суммарной радиоактивности осадков наземного и 70 % надводного взрыва
~10 месяцев
Эффективное время половинного оседания радиоактивных веществ для нижних слоёв тропической стратосферы (до 21 км), выпадение также идёт в основном в средних широтах в том же полушарии, где произведён взрыв
~5 лет
Время очистки стратосферы от продуктов взрыва, время перехода радиоактивного 14 изотопа углерода в виде углекислого газа из тропосферы в океан
~30 лет
Время перехода радиоактивного 14 изотопа углерода из тропосферы в биосферу
~1000 лет
Время осаждения радиоактивного 14 изотопа углерода с поверхности океана на дно
Значение граф в таблице:
Время до 8 минут отмечает момент прихода ударной волны, далее - примерное время формирования радиоактивного следа облака по направлению среднего ветра, дующего в это время на высотах нахождения облака 10 — 20 км;
Расстояние: от 0 до 8 минут от центра взрыва до фронта ударной волны у поверхности земли, свыше 8 минут расстояние до самой дальней от эпицентра границы зоны заражения согласно направления ветра;
Избыточное давление воздуха на фронте ударной волны в мегапаскалях (МПа), 1 МПа примерно равен 10 атмосфер;
Возможное смещение сухого грунта неглубоко от поверхности, в числителе сдвиг по вертикали, в знаменателе — по горизонтали. Возможные ускорения при смещении на 1,5—2 м и более — тысячи g, 0,5 — 1,5 м — сотни g, ниже 0,5 м — десятки g. В пределах ~2—2,5 радиуса воронки вертикальный сдвиг вверх под действием сил, выдавливающих грунт от воронки, далее — вертикальный сдвиг вниз под действием воздушной ударной волны, свыше ~1 км сдвиг снова вверх сейсмической волной, обогнавшей ударную волну; горизонтальный сдвиг всегда от воронки.
Защита: в числителе: общая толщина грунта над перекрытием прочного сооружения (тоннель метро, убежище) при заложении в двухслойном грунтовом массиве, представляющем собой обычный сухой грунт ~200 м и скальное основание, от ударной сейсмической нагрузки и смещения грунта, при которой внутри сооружения не требуется амортизация для защиты людей от встряски и удара об стены и внутреннее оборудование, вероятность падения стоящих людей не превышает 10 %, сдвиг сооружения не более 0,1 м; а также для снижения дозы радиации до приемлемой в убежище 50 рентген = 0,5 Гр в каркасном деревоземляном сооружении не менее 4 км от эпицентра при неограниченном пребывании в нём после взрыва. В знаменателе: толщина скальной породы над особо прочным сооружением, способным выдержать ударное давление до 200 МПа, без учёта защиты от смещения
Публикация материалов возможна при ссылке на http://gochs.info
© Сергей Кульпинов 2003
Яндекс.Метрика