Виктор Михайлов - Физические основы получения атомной энергии

Так как за время взрыва, измеряемое, как известно, несколькими миллионными долями секунды, выделяется огромное количество энергии, причем около 80% ее выделяется в виде тепла, то максимальная температура внутри шара достигает нескольких миллионов и даже десятков миллионов градусов, а давление — многих миллиардов атмосфер.

Диаметр огненного шара составляет десятки метров при взрыве бомб малого и среднего калибра и достигает нескольких километров при взрыве водородных бомб большого калибра. С течением времени размеры шара увеличиваются, а температура понижается.

Для бомбы с тротиловым эквивалентом 20 тыс. т диаметр шара по истечении 0,0001 секунды составляет 25 м , а температура его поверхности — примерно 300 тыс. градусов. Яркость его в это мгновение при наблюдении с расстояния в 9 км примерно в 100 раз больше, чем яркость Солнца в ясный летний день. Через несколько десятых долей секунды диаметр шара достигает нескольких сот метров, а температура на его поверхности — 7–8 тыс. градусов.

Имея плотность меньшую, чем у окружающего воздуха, светящийся шар поднимается («всплывает») вверх на высоту 5–20 км и более, в зависимости от тротилового эквивалента бомбы. Вначале скорость подъема велика и составляет около 100 м/сек , затем она постепенно уменьшается. Через несколько секунд, когда свечение прекращается, поднимающийся шар принимает вид небольшого темного облака. Восходящие вслед за шаром потоки воздуха увлекают вверх пыль и дым, образуя пылевой столб. Облако имеет характерную для ядерного взрыва грибовидную форму. Внешняя картина воздушного взрыва атомной бомбы приведена на рис. 38. Таковы же внешние особенности и наземного взрыва.

Если атомная или водородная бомба взрывается в земле, то внешний вид взрыва зависит от глубины, на которой он производится. При взрыве бомбы на небольшой глубине внешние особенности такого взрыва мало отличаются от наземного или воздушного взрыва. Основное отличие заключается в образовании огромной воронки глубиной несколько десятков и диаметром несколько сот метров и выбросе большого количества грунта на расстояние до нескольких километров.

При подводном взрыве, внешний вид которого приведен на рис. 39, большое количество выброшенной воды образует водяной столб, достигающий высоты 1–3 км . На поверхности воды образуется волна, расходящаяся во все стороны; высота ее на расстоянии 1 км от места взрыва бомбы среднего калибра достигает 10 м .

Какое же действие производят ядерные взрывы? Каковы их поражающие факторы?

Резкое повышение давления в огненном шаре при его образовании и последующем стремительном расширении производит сжатие окружающего воздуха, которое распространяется во все стороны со сверхзвуковой скоростью в виде воздушной ударной волны. Ударная волна является основным и самым мощным поражающим фактором ядерного взрыва: она разрушает сооружения и здания, наносит значительные повреждения боевой технике, имуществу и поражения людям.

Действие ударной волны зависит от количества энергии, выделяющейся при взрыве, и времени, в течение которого эта энергия выделяется. Чем больше энергия и чем короче это время, тем сильнее действует ударная волна. При ядерном взрыве колоссальное количество энергии выделяется за несколько миллионных долей секунды, причем почти 50% этой энергии переносится ударной волной. Взрыв же обычной авиационной бомбы, дающий значительно меньше энергии, протекает в течение нескольких тысячных и даже сотых долей секунды. Отсюда становится понятным, почему разрушающее действие ядерного взрыва значительно превосходит действие взрыва обычного взрывчатого вещества.

Установлено, что воздушная ударная волна может разрушать здания и технику, наносит тяжелые поражения людям, если избыточное давление в волне превышает 0,5 кг/см 2. На каком же удалении от места ядерного взрыва наблюдается такое действие? Имеющиеся по этому вопросу в печати сведения весьма разноречивы. Это объясняется главным образом тем, что, помимо калибра бомбы, действие ударной волны, как и других поражающих факторов ядерного взрыва, сильно зависит от местных условий (рельефа местности, характера зданий и техники, времени года, погоды и т. п.), которые могут быть весьма разнообразными и не всегда учитываются. Если, например, взрыв происходит на сильно пересеченной местности, то на обратных скатах, обращенных в противоположную сторону от взрыва, степень разрушения сооружений и поражения людей будет меньше, чем на прямых скатах, обращенных в сторону взрыва. Поэтому цифры, приводимые ниже (взятые из иностранной печати), следует рассматривать как примерные, весьма ориентировочные.

При воздушном взрыве атомной бомбы среднего калибра (высота взрыва 600–700 м над поверхностью земли) тяжелые разрушения от действия ударной волны наблюдаются на расстоянии до 1,2 км от эпицентра взрыва [8]. Площадь зоны тяжелых разрушений составляет около 4,5 км 2. Внутри этой зоны могут быть разрушены кирпичные и каменные здания, самолеты, специальные и транспортные автомашины и т. п. Предполагается, что до 80% людского состава, находящегося в этой зоне вне укрытий, будет выведено из строя. Тяжелые разрушения у самолетов, находящихся на земле, могут наблюдаться на расстоянии до 1,6 км от эпицентра взрыва. Деревянные здания барачного типа разрушаются на расстоянии до 1,8 км .

Значительные разрушения могут наблюдаться на расстоянии до 2,2–2,4 км и легкие — на расстоянии до 3,3 км от эпицентра. Что касается поражения людей, то в зоне значительных разрушений может быть выведено до 60% людского состава, находящегося вне укрытий, а в зоне легких разрушений — до 20%. При этом следует иметь в виду, что, помимо прямого (непосредственного) действия, ударная волна ядерного взрыва оказывает на людей еще косвенное действие, когда люди поражаются обломками разрушающихся зданий и летящих под влиянием ударной волны предметов. По данным иностранной печати, при атомном взрыве в г. Хиросима до 50% смертельных ранений было вызвано действием ударной волны, причем основную роль здесь играло косвенное воздействие этой волны.