Виктор Михайлов - Физические основы получения атомной энергии

Радиоактивные вещества являются, как мы знаем, источником радиоактивных лучей, которые, как и проникающая радиация, вредно действуют на людей. Помимо внешнего облучения, эти радиоактивные вещества могут представлять опасность при попадании внутрь организма. Поэтому радиоактивные осадки, сопровождающие ядерный взрыв, представляют собой четвертый поражающий фактор этого взрыва.

Таким образом, ядерный взрыв имеет четыре совместно действующих поражающих фактора: ударную волну, световое излучение, проникающую радиацию и радиоактивные осадки. В силу этого ядерное оружие в отличие от обычного оружия обладает комбинированным поражающим действием. Исходя из этого и строится противоатомная защита, то есть защита людей и техники от действия ядерного оружия.

Основным средством защиты являются специально оборудованные в земле укрытия. Даже обычный окоп полного профиля может спасти людей от ожогов, вызываемых световым излучением, значительно ослабить поражение проникающей радиацией и уменьшить действие ударной волны примерно в 4 раза. Действие атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 20 тыс. т на людей, находящихся в окопах или траншеях полного профиля, наблюдается лишь вблизи от эпицентра взрыва: на расстоянии до 700–750 м от ударной волны, до 400 м — от светового излучения и до 550 м — от проникающей радиации. Таким образом, старая поговорка «Окоп — лучший друг солдата» остается в силе и в век ядерного оружия.

Закрытые убежища даже легкого типа предохраняют полностью войска от поражения световым излучением; радиус поражения ударной волной уменьшается до 400 м ; степень поражения проникающей радиацией уменьшается в зависимости от толщины покрытия убежиша. Еще более надежным укрытием для людей и техники служат дерево-земляные сооружения противовоздушной обороны, построенные с учетом требований противоатомной защиты.

Свойства ядерного оружия в настоящее время хорошо изучены, разработка средств зашиты от его действий далеко шагнула вперед. Защита от ядерного оружия, обладающего комбинированным действием, требует принятия специальных мер против воздействия ударной волны, светового излучения и проникающей радиации. При этом не следует только забывать, что разные поражающие факторы ядерного взрыва действуют в течение разных промежутков времени. Световое излучение распределяется с очень большой скоростью, равной 300 000 км/сек . Поэтому вспышка ядерного взрыва видна в момент самого взрыва. Все незащищенные объекты подвергаются воздействию светового излучения в течение 2–3 секунд после взрыва. Гамма-лучи, являющиеся основной составной частью проникающей радиации, распространяются также со скоростью света и действуют сразу же после взрыва в течение примерно 10–15 сек. Наконец, ударная волна, распространяясь со сверхзвуковой скоростью, проходит километр за 2 сек., два километра — за 5 сек., три километра — за 8 сек. Таким образом, находясь вне укрытия и увидев вспышку ядерного взрыва, можно еще быстро (за 2–3 сек.) укрыться в щели, траншее, придорожном кювете или воронке от снаряда или бомбы, находящихся в двух — трех шагах. Тем самым доза проникающей радиации и воздействие ударной волны будут значительно уменьшены. Пусть, например, человек находился на расстоянии 2 км от места взрыва, когда увидел его вспышку. Если он сразу же укроется в рядом находящейся воронке, то ударная волна, пробегающая 2 км за 5 сек., достигнет его местонахождения, когда он будет уже в укрытии.

В этой книжке, посвященной физическим основам получения ядерной энергии, не представляется возможным подробно останавливаться на вопросах противоатомной защиты. Однако уже те примеры, которые приведены выше, показывают, что воины, знающие свойства ядерного оружия и хорошо подготовленные к действиям в условиях его применения, могут успешно выполнять свою боевую задачу.

Представления читателя о действии ядерного оружия не будут полными, если не рассказать о том радиоактивном заражении земной атмосферы, которое вызывают ядерные взрывы.

Исследования последних лет показывают, что общее количество радиоактивных продуктов деления, распыляемых при ядерном взрыве в атмосфере, весьма велико. Особенно много их получается при взрыве водородно-урановых бомб. По данным зарубежной печати, полная активность продуктов деления атомной бомбы среднего калибра через одну минуту после взрыва достигает огромной величины, а именно 8∙10 11 кюри . Первое время после взрыва активность продуктов деления уменьшается быстро, так как большинство осколков имеет малый период полураспада и поэтому быстро «выходит из игры». К концу первого месяца активность продуктов деления уменьшается в несколько сот тысяч раз. В дальнейшем активность убывает медленнее, так как остаются долгоживущие изотопы с большим периодом полураспада.

Радиоактивная пыль поднимается взрывом на высоту более 30 км , после чего начинает постепенно оседать. Крупные частицы (100 микрон и более) опускаются сравнительно быстро и оседают в районе самого взрыва, заражая местность на площади в несколько квадратных километров. Мелкие частицы оседают медленнее. Подсчитано, что частицы с плотностью вещества 3 г/см 3, имеющие диаметр около 1 микрона, опускаются за одну минуту всего на 0,6 см . При столь медленном оседании мельчайшая радиоактивная пыль уносится воздушными течениями, простирающимися над всей землей, и может выпадать на землю в виде радиоактивных осадков в любом месте земного шара.

Существование радиоактивных осадков, выпадающих далеко от места взрыва, стало известно в результате трагического случая, последовавшего за проведенными США 1 марта 1954 г. испытаниями водородных зарядов в Тихом океане. Вследствие перемены направления ветра несколько японских рыбаков, находившихся на расстоянии 75 миль от места испытаний, попали под радиоактивные осадки, вызвавшие у них тяжелую лучевую болезнь со смертельным исходом в одном случае.

К настоящему времени выяснено, что радиоактивные вещества, обязанные своим происхождением ядерным взрывам, перемещаются в атмосфере вокруг земного шара, создавая на высоте 8–12 км активный слой, состоящий главным образом из долгоживущих изотопов стронция 90, церия 144, цезия 137 и плутония 239. Заражение (или загрязнение) атмосферы радиоактивными веществами характеризуется концентрацией активностив воздухе, то есть количеством этих веществ, содержащихся в одном кубическом сантиметре воздуха.

Средняя концентрация активности атмосферного воздуха, вызванная ядерным взрывом, крайне мала и абсолютно безопасна. Если, например, продукты деления небольшой атомной бомбы, обладающие общей активностью 5 млн. кюри , распределятся равномерно вокруг всей Земли в слое воздуха толщиной 10 км , то концентрация радиоактивности составит всего около 10 -18 кюри на 1 см 3. Это значительно меньше естественной активности воздуха (10 -7кюри на 1 см 3), которая обусловлена содержанием в нем радиоактивного газа — радона и продуктов его распада. Радон попадает в атмосферу в результате естественного самопроизвольного распада радия, имеющегося в земле. Сравнение цифр (10 -18и 10 -7) показывает, что средняя концентрация активности атмосферного воздуха от одного ядерного взрыва в сотни миллиардов раз меньше его естественной активности. Следует, однако, учитывать, что распределение продуктов деления в атмосфере вокруг Земли не является в действительности равномерным и к тому же в результате испытаний атомных и водородных бомб, проводимых в настоящее время, происходит накопление в атмосфере и почве долгоживущих «осколков» деления. Отсюда видно, что возможность выпадения радиоактивных осадков не исключена в любом месте земного шара. Установлено, что в результате испытательных взрывов водородных бомб на островах Тихого океана радиоактивные осадки выпадают не только в Индии или Японии, но и в Англии, Франции и других странах. Чаще всего радиоактивные вещества выпадают из атмосферы на землю с дождем и снегом. Вот почему в настоящее время во многих странах организованы регулярные наблюдения за радиоактивным загрязнением атмосферы и почвы. Сеть пунктов наблюдения организована также и в Советском Союзе.