Характеристика очага ядерного поражения

При ядерном взрыве возникает ЧС, а на местности образуется очаг ядерного поражения (ОЯП). ОЯП - территория, в пределах которой в результате ядерного взрыва произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных и растений, разрушения и повреждения зданий и сооружений, пожары, радиоактивное заражение. Граница очага ядерного поражения проходит через точки на местности, где избыточное давление во фронте воздушной ударной волны составляет 10 кПа.

В зависимости от характера разрушений, объема аварийно-спасательных и других неотложных работ (АСиДНР) очаг ядерного поражения делится на зоны.

Для оценки характера разрушений, объема и условий проведения АСиДНР в очаге ядерного поражения принято выделять четыре зоны (полных, сильных, средних и слабых разрушений), как показано на рис. 2.6.

Рис. 2.6.

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 характеризуется избыточным давлением во фронте воздушной ударной волны 50 кПа и выше. В этой зоне полностью разрушаются жилые и промышленные здания и сооружения, а также противорадиационные укрытия и часть убежищ ГО, находящихся в районе эпицентра взрыва. Образуются сплошные завалы в населенных пунктах. Разрушаются или повреждаются подземные коммунально-энергетические сети. Воспламенившиеся от светового излучения горящие конструкции тушатся проходящей ВУВ, разбрасываются и засыпаются обломками разрушившихся зданий, вызывая сильное задымление. Лес полностью уничтожается. Радиус зоны полных разрушений

где Rп.р. измеряется в километрах, q - в килотоннах (здесь и далее первое число перед радикалом - для воздушного взрыва, а второе - для наземного). Площадь зоны составляет 15% от всей площади ОЯП.

Зона сильных разрушений характеризуется избыточным давлением во фронте ВУВ от 50 до 30 кПа. В этой зоне сильно разрушаются промышленные здания и полностью - жилые здания. Убежища, ПРУ и коммунально-энергетические сети, как правило, сохраняются. В результате разрушения зданий образуются местные и сплошные завалы в населенных пунктах. От светового излучения возникают сплошные пожары. Радиус зоны сильных разрушений

Площадь зоны составляет 10% от всей площади ОЯП. Безвозвратные потери среди незащищенных людей составляют 90%.

Зона средних разрушений образуется при избыточном давлении во фронте ВУВ от 30 до 20 кПа. В пределах этой зоны здания и сооружения получают средние разрушения, деревянные постройки полностью разрушаются, образуются отдельные завалы в населенных пунктах, лесах и сплошные пожары. Безвозвратные потери среди незащищенных людей до 20%. Сохраняются коммуникально-энергетические сети, убежища и большинство ПРУ.

Площадь зоны средних разрушений составляет 15% от всей площади ОЯП.

Зона слабых разрушений характеризуется избыточным давлением во фронте ВУВ от 20 до 10 кПа. В этой зоне здания и сооружения получают слабые разрушения. Образуются отдельные пожары. Радиус зоны слабых разрушений

Площадь этой зоны составляет 60% от всей площади ОЯП.

Пример. Определить размеры зон разрушений в ОЯП при воздушном ядерном взрыве мощностью 500 тыс. т.

Решение. По таблице приложения 3 находим, что радиус зоны полных разрушений составит 3 км, сильных - 4,2 км, средних - 6 км и слабых - 11,5 км. Такие размеры ОЯП сопоставимы с территорией крупного промышленного, административного и политического центра с населением свыше 1 млн. человек.

Необходимо отметить, что за пределами зоны слабых разрушений само избыточное давление не представляет угрозы для человека, но возможны косвенные поражения людей при избыточном давлении 0,03 кгс/см2 (3 кПа), а ранения глаз осколками стекла - даже при 0,01 кгс/см2 (1 кПа). В зданиях могут быть выбиты стекла, повреждены двери, кровля и т.д.

Радиусы зон очага ядерного поражения зависят от мощности взрыва q, вида взрыва, характера застройки, рельефа местности и других факторов. Площадь ОЯП для равнинной местности приблизительно можно принять за площадь круга и вычислить по формуле

S=πR2,

где R - расстояние (радиус) от центра взрыва до внешней границы очага ядерного поражения - до точки с избыточным давлением 10 кПа (значение R находим в приложении 1 для заданной мощности боеприпаса и вида взрыва).

Очаг ядерного поражения характеризуется сложной пожарной обстановкой. В ОЯП выделяются три основные зоны пожаров: зона отдельных пожаров, зона сплошных пожаров и зона пожаров в завалах (рис. 2.7)

Рис. 2.7.

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 пожаров охватывает район, в котором пожары возникают в отдельных зданиях и сооружениях. Пожары по району рассредоточены. Зона отдельных пожаров характеризуется такими световыми импульсами: на внешней границе 100-200 кДж/м2, на внутренней - 400-600 кДж/м2 в зависимости от мощности ядерного взрыва (здесь и далее нижние границы соответствуют мощности до 100 кт, верхние - 1000 кт и более). Для воздушных взрывов зона занимает часть территории зоны слабых разрушений и распространяется за пределы очага ядерного поражения. В этой зоне имеется возможность быстрой организации тушения загораний и пожаров в первые 20 минут после ядерного взрыва.

При воздушном взрыве избыточное давление во фронте ВУВ Δpф = 7,5 кПа, а радиус зоны, при наземном взрыве Δpф = 9,0 кПа и.

Зона сплошных пожаров - территория, где под воздействием светового импульса возникают пожары более чем в 50% зданий и сооружений и в течение 1-2 ч огонь распространяется на подавляющее большинство зданий, расположенных в данном районе, и образуется сплошной пожар, при котором огнем охвачено более 90% зданий. Возможен огненный шторм. Зона сплошных пожаров характеризуется световыми импульсами 400-600 кДж/м2 и более. Она охватывает большую часть территории зоны сильных разрушений, всю зону средних и часть зоны слабых разрушений очага ядерного поражения. Избыточное давление во фронте ВУВ Δpф = 15 кПа, при воздушном и Δpф = 25 кПа и при наземном взрыве.

В зоне сплошного пожара невозможен проход или нахождение формирований ГО без проведения специальных противопожарных мероприятий по локализации или тушению пожара. Образование и превращение отдельных пожаров в сплошные существенно зависит от строительных материлов, из которых изготовлены конструкции зданий и сооружений, степени огнестойкости зданий и сооружений, плотности застройки и от категории пожарной опасности производства.

Возникновение пожаров на объекте полиграфии в первую очередь зависит от того, какие строительные материалы использованы при возведении зданий и сооружений. Все строительные материалы по возгораемости делятся на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Несгораемые - это такие материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К ним относятся все естественные материалы и искусственные неорганические материалы, а также применяемые в строительстве металлы.

Трудносгораемые - это такие материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть только при наличии источника огня, а при его отсутствии горение и тление прекращается. К таким материалам относятся материалы, состоящие из несгораемых и сгораемых составляющих, например: асфальтовый бетон, гипсовые и бетонные детали с органическими заполнителями; глиносоломенные материалы при плотности не менее 900 кг/м3, древесина, подвергнутая глубокой пропитке антипиренами; войлок, вымоченный в глиняном растворе и др.

Сгораемые - это такие материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня. К таким материалам относятся все органические материалы, не подвергнутые глубокой пропитке антипиренами.

Самыми опасными являются здания и сооружения, выполненные из сгораемых материалов. Но даже и здания, выполненные из несгораемых материалов, могут выдерживать воздействие огня или высоких температур только определенное время. Предел огнестойкости конструкций определяется временем в часах, в течение которого не появляются сквозные трещины, конструкция не теряет несущей способности, не обрушивается и не нагревается до температуры порядка 200°С на противоположной стороне.

Данные по сгораемости материалов и изделий от светового излучения ядерного взрыва приведены в приложении 8.

По пожарной опасности предприятия в соответствии с характером технологического процесса подразделяются на пять категорий: А, Б, В, Г и Д.

Категории ОЭ и производств по пожарной опасности и характеристика пожарной опасности технологических процессов приведены в приложении 9А.

Здания и сооружения по огнестойкости делятся на пять степеней: I - основные элементы выполнения из несгораемых материалов, а несущие конструкции обладают повышенной сопротивляемостью к воздействию огня; II - основные элементы выполнены из несгораемых материалов; III - с каменными стенами и деревянными оштукатуренными перегородками и перекрытиями; IV - оштукатуренные деревянные здания; V - деревянные неоштукатуренные строения. Характеристики огнестойкости зданий и сооружений приведены в приложении 9Б.

Распространение пожаров и превращение их в сплошные пожары при прочих равных условиях определяются плотностью застройки территории и объекта полиграфии. Плотность застройки (Пз) равна отношению суммы проекций всех зданий и сооружений объекта экономики и общей площади объекта. О влиянии плотности застройки на вероятность распространения пожара от здания к зданию можно судить по данным табл. 2.3.

Таблица 2.3.

Быстрое распространение пожара возможно при следующих сочетаниях степени огнестойкости зданий и сооружений с плотностью застройки: для зданий IV и V степени огнестойкости плотность застройки 10-20% и более; для зданий III степени - 20-30% и более; для зданий I и II степени - более 30%. На скорость развития пожаров существенно влияют опасные производства категорий А и Б. Наличие таких производств способствует развитию сплошных пожаров при меньших плотностях застройки.

Огненный шторм - особый вид сплошного пожара на значительной территории (1,5-2 км2). Столб огня поднимается на высоту до 5 км, возникает ураганный ветер, направленный к центру пожара.

Образование огненного шторма возможно: при наличии сплошной застройки или растекании горючих жидкостей на площади свыше 100 га; при отсутствии ветра или слабом ветре - не более 5 м/с и относительной влажности воздуха менее 30%; при наличии сгораемых материалов в пересчете на древесину порядка 200 кг/м2 что возможно при плотности застройки свыше 20% одноэтажными зданиями IV и V степени огнестойкости и двухэтажными при плотности застройки свыше 10%, а также в районе застройки одно- и двухэтажными зданиями или трех-, пятиэтажными III степени огнестойкости при плотности застройки соответственно свыше 30% и свыше 20%.

В районах застройки зданиями I и II степени огнестойкости огненный шторм практически исключается.

Ударная волна не может потушить пожары, возникшие от светового излучения. При ядерном взрыве зоны отдельных и сплошных пожаров находятся в пределах избыточных давлений ударной волны от 20 до 50 кПа. В этом диапазоне давлений скорость движения воздуха в ударной волне 20-100 м/с оказывается недостаточной для отрыва пламени (отрыв наблюдается при скорости воздуха более 150 м/с) На внешней границе зоны значение светового импульса составляет 2400-4000 кДж/м2 при воздушном взрыве и 700-1700 кДж/м2 - при наземном.

Зона пожаров в завалах распространяется на территорию части зоны сильных и всей зоны полных разрушений очага ядерного поражения. Избыточное давление во фронте ударной волны 45 кПа, а. Для этой зоны характерно сильное задымление и продолжительное (до нескольких суток) горение в завалах, интенсивное выделение продуктов неполного сгорания и токсических веществ.

В зонах задымления возникает опасность отравления людей как находящихся в убежищах, так и участвующих в проведении АС и ДНР на территории объектов и жилых кварталов. Причиной гибели людей может быть общее повышение температуры дыма. Вдыхание продуктов сгорания, нагретых до 60°С, даже при весьма небольшом содержании окиси углерода, как правило, приводит к смертельным случаям.

Возможная пожарная обстановка в районах городской и производственной застройки в зависимости от степени огнестойкости зданий, категорий пожарной опасности производства и степени разрушений (избыточного давления во фронте ВУВ ядерного взрыва) приведена в приложении 9В.

Наряду с рассмотренными выше зонами разрушений и пожаров на следе радиоактивного облака наземного (подземного) взрыва в пределах границ населенных пунктов и объектов полиграфии (др. ОЭ), оказавшихся в зоне радиоактивного заражения, будут образовываться очаги радиоактивного поражения. Оценка радиационной обстановки в них рассматривается в разделе 4.1 лекции 4. Размеры зон радиоактивного заражения и уровни радиации на оси следа и на удалении от оси следа определяются по данным приложений 12, 13 и 14.

Кроме того, в результате воздействия вторичных поражающих факторов ядерного взрыва образуются вторичные очаги поражения, которые значительно увеличивают масштабы последствий.

Наиболее массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных и растений как внутри ОЯП, так и за его пределами будут в очагах, образующихся в результате разрушения химических производств, имеющих СДЯВ, и предприятий атомной энергетики, а также в зонах затоплений, вызванных разрушением гидротехнических сооружений или в результате подводного (надводного) взрыва на местности вблизи побережья.

Порядок выявления и оценки радиационной обстановки, образущейся в случае применения ядерных средств рассмотрены в разделе 4.1 лекции 4.