Моисей Нейман - Термоядерное оружие

Расщепляющиеся материалы этих веществ испускают преимущественно альфа-лучи. Распад длится многие тысячи и миллионы лет. Их излучение много слабее, чем у «осколков» деления, несмотря на то, что вес может быть большим (например, 90% веса всего заряда). Количество непрореагировавшего заряда определяется конструкцией бомбы (коэффициентом использования ядерного горючего). Выпадая на местность, непрореагировавшее ядерное горючее почти не влияет на характер и степень заражения из-за малой излучающей способности урана или плутония и вследствие малой проникающей способности испускаемых ими альфа-частиц.

Третьим источником заражения являются радиоактивные изотопы, возникающие при поглощении нейтронов ядрами различных элементов, входящих в состав почвы, воды, воздуха, зданий и различных материалов в районе взрыва. Большинство образующихся при этом радиоактивных изотопов распадается сравнительно быстро.

Исключением является долгоживущий углерод 14, который образуется при реакции нейтронов с азотом, содержащимся в больших количествах в воздухе:

Углерод 14 распадается очень медленно, его период полураспада равен 5700 лет. При распаде он испускает бета-частицы сравнительно малой энергии, которые легко задерживаются одеждой и не могут проникнуть даже через бумагу толщиной 0,1 мм . Атомы углерода 14 в свободном виде существуют недолго. Встретившись с кислородом, они окисляются с образованием углекислого газа.

При захвате нейтронов натрием, цинком, кобальтом и некоторыми другими элементами образуются изотопы, которые при распаде испускают жесткие гамма-лучи и представляют опасность для человека. Поэтому взрыв термоядерной бомбы в той местности, где почва содержит много вышеуказанных элементов, а также кальция, может быть особенно опасным в отношении радиоактивного заражения.

Кобальт и цинк редко встречаются в почве в значительном количестве. Поэтому возникла мысль о введении этих элементов в конструкцию термоядерных бомб с целью усиления радиоактивной зараженности при взрыве бомбы. Получающиеся при этом радиоактивные изотопы могут стать четвертым источником радиоактивного заражения.

Вводить кобальт в бомбу проще всего в виде металла, из которого можно изготовить прочную оболочку. При толщине кобальтовой оболочки около 5 см некоторая часть нейтронов, освобождающихся при взрыве термоядерной бомбы, будет захватываться ядрами обычного кобальта 59 с образованием радиоактивного изотопа кобальта 60. Период полураспада этого изотопа — более 5 лет. Распадаясь, он наряду с бета-частицами испускает жесткие гамма-лучи. Бомбу описанной конструкции называют кобальтовой.

Если оболочку термоядерной бомбы изготовить из металлического цинка, то, захватывая нейтроны, он будет превращаться в радиоактивный изотоп — цинк 65. Его период полураспада 250 суток. При распаде он, так же как и кобальт 60, испускает бета-частицы и жесткие гамма-лучи. Такую бомбу можно назвать цинковой.

Четыре источника возможного радиоактивного заражения местности могут возникнуть практически одновременно, но действие каждого из них и суммарной зараженности не всегда одинаково. Степень зараженности зависит от вида взрыва, типа и калибра бомбы, метеорологических условий, от характера местности и предметов.

При воздушных взрывах атомных бомб в городах Хиросима и Нагасаки зараженность местности была незначительна, не было зарегистрировано не только ни одного смертельного случая, вызванного радиоактивной зараженностью, но даже ни одного случая тяжелого поражения человека.

Опытные воздушные взрывы атомных бомб также свидетельствуют о том, что сильное заражение наблюдается непродолжительное время. Уже через несколько десятков минут после взрыва в районе эпицентра могут действовать войска, не опасаясь поражения.

Бета- и альфа-лучи имеют небольшой радиус действия и легко поглощаются или ослабляются даже небольшими слоями многих материалов, в том числе и воздухом. Поэтому их внешнее воздействие на организм не может быть сильным. Если же радиоактивные вещества, испускающие альфа- или бета-лучи, попадут внутрь организма, например с пылинками воздуха при дыхании или с пищей, то их вредное действие будет более сильным. Наибольшую опасность при внешнем воздействии представляют вещества, испускающие гамма-лучи, так как это излучение обладает большой проникающей способностью. Гамма-лучи проходят сквозь организм человека и животных, поражая не только наружные, но и внутренние органы.

В результате взаимодействия с атомами вещества гамма-лучи ослабляются по так называемому экспоненциальному закону, выражающемуся формулой

где I 0— интенсивность гамма-излучения перед преградой (число гамма-квантов, падающих на 1 см 2поверхности, в секундах);

I — интенсивность излучения, прошедшего сквозь ослабляющий слой толщиной х сантиметров;

μ — коэффициент ослабления гамма-излучения;

е — основание натуральных логарифмов (е≈2,7).

В табл. 9 приведены коэффициенты ослабления гамма-лучей для некоторых веществ в зависимости от энергии гамма-квантов.

Таблица 9

Гамма-лучи поглощаются толстыми слоями дерева, воды, земли и бетона. Этой же цели можно достигнуть, применив более тонкие слои свинца, железа или других веществ большой плотности. Гораздо легче поглотить бета-лучи. Для этого могут служить тонкие доски, алюминиевые листы толщиной 2–3 мм и одежда. Еще легче поглощаются альфа-лучи. Для этого можно использовать любые материалы толщиной примерно 0,1 мм и более.

Для сравнительной оценки защитных свойств материалов принят слой половинного ослабления— толщина слоя, который способен вдвое ослабить поток гамма-лучей. Слой половинного ослабления обозначается d поли может быть вычислен по формуле

Этой формулой не учитывается рассеянное излучение. В результате многократного рассеяния гамма-квантов в слое вещества часть их проходит данный слой и увеличивает общую интенсивность.

Процесс рассеяния гамма-излучения во многом напоминает рассеяние видимого света. Представим себе электрическую лампочку и на некотором расстоянии от нее человека, читающего книгу. Если между лампочкой и человеком поставить какой-либо предмет, то освещение книги уменьшится, но не сильно. Текст будет виден за счет освещения, отраженного от стен и разных предметов и рассеянного молекулами газов воздуха.