1. И з истории создания ядерного оружия В 1894 г . Робер Сесил , бывший прем ьер-министр Великобритании , в своем о б ращении к Британ ской ассоциации содействия научному прогрессу , перечисляя нер е шенные проблемы науки остановился на задаче : что же действительно представляет с о бой ато м - существует он на самом деле или явл яется лишь теорией , пригодной лишь для объ яснения некоторых физических явлений ; какова его структура. В США любят говорить , что атом - ур оженец Америки , но это не так. На руб еже XIX и XX веков занимались главным образо м европейские ученые . Английский ученый Томсо н предложил модель атома , который представляе т собой п о ложительно заряженное вещество с вкраплен ными электронами . Француз Беккераль о т крыл радиоактивность в 1896 г . Он показал , что все вещест ва , содержащие уран , ради о активны , причем , радиоактивность пропорциональна содержанию урана. Французы Пьер Кюри и Мария Склодовска я-Кюри открыли радиоактивный эл е мент радий в 1898. Они сообщили , что им удалось из урановых от ходов вы делить некий элемент , обладающий радиоактивностью и близкий по химическим свойствам к барию . Радиоактивность радия пр имерно в 1 млн . раз больше радиоактивности урана. Англичанин Резерфорд в 1902 году разработал теорию радиоактивного распада , в 1911 году о н же открыл атомное ядро , и в 1919 г оду наблюдал искусственное превр а щение ядер. А . Эйнштейн , живший до 1933 года в Гер мании , в 1905 году разработал принцип эквивалентн ости массы и энергии . Он связал эти по нятия и показал , что определенному количеству массы соответствует определенное количеств о энергии. Датчанин Н . Бор в 1913 г . разработал т еорию строения атома , которая легла в осно ву физической модели устойчивого атома. Дж . Кокфорт и Э . Уолтон (Англия ) в 1932 г . экспериментально подтвердили те о рию Эйнштейна. Дж . Чедвик в том же году открыл новую элементарную частицу - нейтрон. Д.Д . Иваненко в 1932 г . выдвинул гипотезу о том , что ядра атомов состоят из п ротонов и нейтронов. Э . Ферми использовал нейтроны для бомб ардировки атомного ядра (1934 г .). В 1937 году И рен Жолио-Кюри открыла процесс деления урана . У Ирен Кюри и ее ученика-югослава П . Савича результат полу чился невероятный : продуктом распада урана бы л лантан - 57-ой элемент , расположенный в сер едине таблицы Менделеева. Мейтнер , которая в течении 30 лет ра ботала у Гана , вместе с О . Фришем , раб о тавшим у Бора , обнаружили , что при делении яд ра урана части , полученные после дел е ния , в сумме на 1/5 легче ядра урана . Это им позволило по формуле Эйнштейна посч и тать энергию , содержащуюся в 1 ядре урана . Она оказала сь равн ой 200 млн . электрон-вольт . В каждом грамме со держится 2.5 X 10 21 атомов. В начале 40-х гг . 20 в . группой ученых в США были разработаны физические принци пы осуществления ядерного взрыва . Первый взры в произведен на испытател ь ном полигоне в Аламогордо 1 6 июля 1945 г . В августе 1945 2 атомные бомбы мощн о стью около 20 кт каждая были сброшены на яп онские города Хиросима и Нагасаки . Взрывы бомб вызвали огромные жертвы - Хиросима свыше 140 тысяч человек , Наг а саки - около 75 тысяч человек , а также причинили к олоссальные разрушения . Примен е ние я дерного оружия тогда не вызывалось военной необходимостью . Правящие круги США преследовали политические цели - продемонстрировать свою с илу для устраш е ния СССР. Вскоре ядерное оружие было создано в СССР группой ученых во главе с акад е миком К урчатовым . В 1947 Советское правительство заявило , что для СССР больше нет секрета атомно й бомбы . Потеряв монополию на ядерное оруж ие , США усилило нач а тые еще в 1942 работы по создани ю термоядерного оружия . 1 ноября 1952 в США б ы ло вз орвано термоядерное устройство мощностью 3 Мт . В СССР термоядерная бомба была впервы е испытана 12 авг . 1953. На сегодняшний день секретом ядерного оружия обладают кроме России и США так же Франция , Германия , Великобритания , Китай , Пак истан , Индия , Италия. 2. Характеристика ядерных взрывов и их поражающих факторов. Ядерный взрыв - процесс деления тя желых ядер . Для того , чтобы произошла р е акция , необходи мо как минимум 10 кг высокообогащенного плутони я . В ест ественных условиях это веществ о не встречается . Данное вещество получается в результате реа к ций , производимых в ядерных реакт орах . Естественный уран содержит приблизительно 0.7 процентов изотопа U -235, остальное - уран 238. Для осуществлени я реакции нео б хо димо , чтобы в веществе содержало сь не менее 90 процентов урана 235. 2.1 Виды ядерных взрывов. В зависимости от задач , решаемых ядерным оружием , от вида и расположения объектов , по которым планируются ядерные удары , а также от характера предст о ящих боевых действий ядерные взрывы могут быть осущ ествлены в воздухе , у поверхности земли (в оды ) и под землей (водой ). В соответствии с этим различают сл е дующие виды ядерных взрывов : · воздушный (высокий и низкий ) · наземны й (надводный ) · подземный (подводный ) 2.2 Поражающие фа кторы ядерного взрыва. Ядерный взрыв способен мгновенно уничтожить или вывести из строя незащищен ных людей , открыто стоящую технику , сооружени я и различные ма т е риальные средства . Основными пора жающими факторами ядерного взрыва являются : · ударная волна · световое излучение · проникающая радиация · радиоактивное заражение местности · электромагнитный импульс а ) Ударная в олна в большинстве случаев явл яется основным поражающим фактором ядерного взрыва . По своей природе она подобна ударной во лне обычн о г о взрыва , но действует более продолжительное время и обладает гораздо большей разруши тельной силой . Ударная волна ядерного взрыва может на значител ь ном расстоянии от центра в зрыва наносить поражения людям , разрушать соо руж е ния и повреждать боевую технику . Ударная волна п редставляет собой область сильного сжатия во здуха , распространяющуюся с большой скоростью во все стороны от це нтра взрыва . Скорость распространения ее зависит от д авления воздуха во фронте ударной волны ; вблизи центра взрыва она в несколько ра з прев ы шает скорость звука , но с увеличением расстоян ия от места взрыва резко падает . За п ервые 2 сек у дарная волна проходит око ло 1000 м , за 5 сек -2000 м , за 8 сек - около 3000 м . Это служит обоснованием норматива N5 ЗОМП "Действия при вспышке ядерного взрыва ": отли чно - 2 сек , хорошо - 3 сек , удовлетврительно -4 сек . Пораж а ющее действие ударной во лны на людей и разрушающее действие на боевую техн и ку , инженерные сооружения и материальные средства прежде всего определяются избыточным давлением и скоростью движения воздуха в ее фронте . Н езащище н ные люди могут , кроме того поражаться летящи ми с огромной скоростью оско л ками стекла и обломками разрушаемых зданий , падающими деревь ями , а также разбрасываемыми частями боевой техники , комьями земли , камнями и друг и ми предметами , приводимыми в движение скоростным напором ударной волны . Наибольшие косвенные по ражения будут наблюдаться в населенных пункт ах и в лесу ; в этих случаях потери войск могут оказаться большими , чем от непосредстве н ного действия ударной волны . Ударная волна способна наносить поражения и в закры тых помещениях , проникая туда через щ ели и отверстия . Поражения , наносимые ударной волной , подразделяются на легкие , средние , тяжелые и крайне тяжелые . Легкие поражения характеризуются временным повреждением органов слуха , общей легкой кон т узией , ушибами и вывихами конечностей . Тяжелые пор а жения хара ктеризуются сильной контузией всего организма ; при этом могут набл ю даться повреждения головного мозг а и органов брюшной полости , сильное кров отечение из носа и ушей , тяжелые переломы и вывихи конечностей . Степень пор а жения ударной волной зависит прежде всего от мощности и вида ядерного взрыва . При воздушном в зрыве мощностью 20 кТ легкие травмы у людей возможны на расст о яниях до 2,5 км , средние - до 2 км , тяжелые - до 1,5 км от эпице нтра взр ыва . С р о стом калибра ядерного боеприпаса радиусы поражения ударной волной растут пр о порционально корню кубическому из мощности взрыва . При подзем - ном взрыве возникает ударная волна в грунте , а при подводном - в воде . Кроме того , при этих видах взрывов часть энергии расходуется на создание ударной во лны и в воздухе . Ударная волна , распростра няясь в грунте , вызывает повреждения подземн ых сооружений , канализации , водопровода ; при р аспространении ее в воде наблюдае т ся повреждение подводной части кораблей , находящихся даж е на значительном ра с стоянии от места взрыва . б ) Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток л у чистой энергии , включающе й ультрафиолетовое , видимое и инфракрасное из лучение . Источником светового излучения явл яется светящаяся область , состоящая из раск а ленных прод уктов взрыва и раскаленного воздуха . Яркость светового излучения в первую секунду в несколько раз превосходит яркость Солнца . П оглощенная энергия светового излучения перехо дит в тепловую , что приводит к ра зогреву повер х ностного слоя материала . Нагрев может быть настолько сильным , что возможно обу г ливание или воспламенение горючего материала и растрескива ние или оплавление н е горючего , что может приводить к огромным п ожарам . При этом действие светового и з лучения ядерного взрыва эквивалентно мас сированному применению зажигательн о го оружия , которое рас сматривается в четвертом учебном вопросе . Кож ный покров ч е ловека также поглощает энергию светового излучения , за счет чего может нагре ват ь ся до высокой температуры и получать ожоги . В первую очередь ожоги возникают на открытых участках тела , обращенных в сторону взрыв а . Если смотреть в сторону взр ы ва незащищенными глазами , то возможно поражение глаз , приводя щее к пол ной потере зрения . Ожоги , вызываемые световым излучением , не отличаются от обычных , вызываемых огнем или кипятком . они тем сильнее , чем меньше расстояние до взрыва и чем больше мощность боепри паса . При воздушном взрыве поражающее действи е св е тового излучения больше , чем при наземном той же мощности . В зависимости от восприн ятого светового импульса ожоги делятся на три степени . Ожоги первой степени проявляют ся в поверхностном поражении кожи : покраснени и , припухлости , боле з ненности . При ожогах в торой степени на коже появляются пузыри . При ож огах трет ь ей степени наблюдается омертвление кожи и о бразование язв . При воздушном взрыве боеприпа са мощностью 20 кТ и прозрачности атмосферы порядка 25 км ожоги первой степени будут наблюдаться в радиусе 4,2 км от центра взрыва ; при взрыве заряда мощностью 1 МгТ это расстояние увеличится до 22,4 км . ожоги второй степени пр о являются на расстояниях 2,9 и 14,4 км и ожоги третьей степени - на рассто я ниях 2,4 и 12,8 к м соответственно для боеприпас ов мощност ью 20 кТ и 1МгТ . в ) Проникающая радиация представляет соб ой невидимый поток гамма квантов и нейтр онов , испускаемых из зоны ядерного взрыва . Гамма кванты и нейтроны распространяются во все стороны от центра взрыва на сотн и метров . С увеличением расстояния от взрыва количество гамма квантов и нейтрон ов , прох о дящ ее через единицу поверхности , уменьшается . Пр и подземном и подводном ядерных взрывах действие проникающей радиации распространяется н а рассто я ния , значительно меньшие , чем при наземных и воздушных взрывах , что объясняется погл ощением потока нейтронов и гамма - квантов водой . Зоны поражения проник а ющей радиацией при вз рывах ядерных боеприпасов средней и большой мощности н е сколько меньше зон поражения ударной в олной и световым излучением . Для бое пр и пасов с небольшим тротиловым эквивалентом (1000 тонн и менее ) наоборот , зоны поражающего действия проникающей радиацией превосходят зоны поражения ударной волной и световым излучением . По ражающее действие пр оникающей радиации о пределяется способностью гамма квантов и ней тронов ионизировать атомы среды , в которой они распространяются . Проходя через живую т кань , гамма кванты и нейтроны ионизируют а томы и молекулы , входящие в состав клеток , которые приво д ят к нарушению жизненных функций отдельных органов и сис тем . Под влиянием ионизации в организме в озникают биологические процессы отмирания и р азложения клеток . В результате этого у пор аженных людей развивается специфическое заболев а ние , называе мое лу чевой болезнью . Для оценки иони зации атомов среды , а следов а тельно , и поражающего действия проникающей радиации на живой орган изм введено понятие дозы облучения (или д озы радиации ) , единицей измерения которой явля ется рентген (р ). Дозе радиации 1 р с оответствует образование в одном кубическ ом са н тиметр е воздуха приблизительно 2 миллиардов пар ионо в . В зависимости от дозы и з лучения различают три степени лучевой болезни . Первая (легкая ) во зникает при получении человеком дозы от 100 до 200 р . О на характеризуется общей сла бостью , легкой тошнотой , кратковременным головокру жением , повышением потливости ; ли ч ный состав , получивший такую дозу , обычно не выходит из строя . Вторая (средняя ) степень лучевой болезни развивается при получении дозы 200-300 р ; в этом случае пр и знаки поражения - головная боль , повы шение температуры , желудочно-кишечное ра с стройство - проявляют ся более резко и быстрее , личный состав в большинстве случаев выходит из строя . Третья (тяжелая ) степень лучевой болезни во зникает при дозе свыше 300 р ; она ха рактеризуется тяжелыми головными болями , тошнотой , сильной общей слабостью , головокружением и другими недомоганиями ; тяжелая форма н е редко приводит к смертельному исходу . г ) Радиоактивное заражение людей , боевой техники , местности и различных объектов при ядерном взрыве обусловливается осколками деления вещества заряда и не прореагиров авшей частью заряда , выпадающими из облака взрыва , а также нав е денной радиоактивностью . С течение м времени активность осколков деле ния быстро уменьшается , особенно в первые часы после взрыва . Так , например , общая активн ость осколков деления при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 20 кТ через один день будет в несколько тысяч раз меньше , чем через одну минуту после взрыва . П р и взрыве ядерного боеприпаса часть в ещества заряда не подвергается д е лению , а выпадает в обычном своем виде ; распад ее сопро вождается образованием альфа частиц . Наведенная радиоактивность обусловлена радиоактивными изот опами , образующимися в грунте в резул ьтате облучения его нейтронами , испускаемыми в момент взрыва ядрами атомов химических элементов , входящих в состав грунта . Образова вшиеся изотопы , как правило , бета-активны , расп ад многих из них с о провождается гамма-излучением . Пери оды полураспада большинства из образу ю щихся радиоакт ивных изотопов , сравнительно невелики : от одно й минуты до часа . В связи с этим н аведенная активность может представлять опасност ь лишь в первые часы после взрыва и только в районе , близком к его эпицентр у. Основная часть долг о живущих изотопов сосредо точена в радиоактивном облаке , которое образу ется после взрыва . Высота поднятия облака для боеприпаса мощностью 10 кТ равна 6 км , для боеприпаса мощностью 10 МгТ она составляет 25 км . По мере прод вижения облака и з него выпадают сначала наиболее крупные частицы , а затем все более и более мел кие , образуя по пути движения зону радиоа ктивного заражения , так называемый след облак а . Размеры следа зависят главным образом от мощности ядерного бо е прип аса , а также от скорости ветра и могут достигать в дли ну несколько сотен и в ширину нескольких десятков километров . Поражения в результате внутреннего обл у чения появляются в результате попад ания радиоактивных веществ внутрь органи з ма через орга ны дых ания и желудочно-кишечный тракт . В этом случае радиоактивные излучения вступа ют в непосредственный контакт с внутренними органами и могут вызвать сильную лучеву ю болезнь ; характер заболевания будет зависет ь от к о л ичества радиоактивных веществ , поп авших в организм . На вооружение , боевую технику и инженерные сооружения радиоактивные вещества не оказывают вредного воздействия . д ) Электромагнитный импульс воздействует прежде всего на радиоэлектро н ную и электронную апп аратуру (пробой изоляции , п орча полупровод никовых приборов , перегорание предохранителей и т.д .). Электромагнитный импульс представляет собо й возникающее на очень короткое время мощ ное электрическое поле. 3. Хиросима и Нагасаки. Всю весну 1945 года на многие японские постоянно совершали налеты амер и канские бомбар дировщики Б -29. Эти самолеты были практически неуязвимы , они лет а ли на недоступной для японских с амолетов высоте . Например , в результате одного из таких рейдов погибло 125 тысяч жителей Токио , во время другого - 100 тысяч , 6 марта 1945 года Токио был окончательно превращен в руины . У американского руководства возникали опасения , что в результате последующих ре йдов у них не останется цели для демо нстрации их нового оружия . Поэтому , заране е отобранные 4 города - Хиросима , Кокур а , Ниигата и Нагасаки - не подвергались бом бежкам . 5 августа в 5 часов 23 мин у ты 15 секунд была произ ведена первая в истории атомная бомбардировка . Попадание было почти идеальным : бомба вз орвалась в 200 метрах от цели. В это время суток во всех концах города мале нькие печки , отапливаемые углем , были зажжены , поскольку многие были заняты приготовлением завтрака . Все эти печки были опрокинуты взры в ной волной , что привело к возникновению многочи сленных пожаров в местах , си льно удале нных от эпицентра . Предполагалось , что населен ие укроется в убежищах , но этого не пр оизошло по нескольким причинам : во-первых не был дан сигнал тревоги , во-вторых над Хи росимой уже и ранее пролетали группы само летов , которые не сбрасыв а ли бомбы. За первоначальной вспышкой взрыва последо вали другие бедствия . Прежде вс е го это было воздейств ие тепловой волны . Оно длилось лишь секунд ы , но было настол ь ко мощным , что расплавило даже ч ерепицу и кристаллы кварца в гранитных пл итах , превратила в угли телеф онные сто лбы на расстоянии 4 км . от центра взрыва. На смену тепловой волне пришла ударна я . Порыв ветра пронесся со скоростью 800 км ./час . За исключением пары стен все ост альное . В круге диаметром 4 км . было превращ ено в порошок . Двойное воздействие теплово й и ударной волны за несколько се кунд вызвало появление тысяч пожаров. Вслед за волнами через несколько мину т на город пошел странный дождь , кру п ные , как ша рики , капли которого были окрашены в черны й цвет . Это странное явление связано с тем , что огненный ш ар превратил в пар влагу , содержащуюся в атмосфере ., которы й затем сконцентрировался в поднявшемся в небо облаке . Когда это облако , с о держащее водяные пары и мелкие частицы пыли , поднимаясь вверх , достигло более х о лодных слоев атмосферы , произошла повторна я конденсация влаги , которая потом в ы пала в виде дождя. Люди , которые подверглись воздействию огн енного шара от “Малыша” на ра с стоянии до 800 м . были сожжены настолько , что превратились в пыль . Выжившие люди выглядели еще ужасней мертвых : они полностью обг орели , под влиянием тепловой волны , а ударная волна сорвала с них обгоревшую кожу . Капли черного дождя были р а диоактивны и поэтому они остав ляли не проходящие ожоги. Из имевшихся в Хиросиме 76000, 70000 были полно стью повреждены : 6820 зд а ний разрушено и 55 000 полностью сгорели . Было уничтожено большинство больниц , из всего медицинского персонала осталось деес пособны 10%. Оставшиеся в живых стали замечать у себя странные формы заболевания . Они заключались в том , что человека тошнило , н аступала рвота , потеря аппетита . Позже начиналась лихорадка и приступы сонливости , слабости . К крови отмечалось низкое коли чество белых шариков . Все это были первыми признаками лучевой болезни. После проведения успешной бомбардировки Х иросимы на 12 августа была назначена 2-ая бо мбардировка . Но поскольку метеорологи обе щали ухудшение погоды , было решено провести бомбардировку 9 августа . Целью был избран го род Кокура . Ок о ло 8 30 ут ра американские самолеты достигли этого город а , но провести бомбардировку им помешал см ог от сталелитей ного завода . Этот заво д накануне подвергся налету и до сих пор горел . Самолеты развернулись в сторону Нагасаки . В 11 02 бомбы “толстяк” б ы ла сброшена на город . Она взорвалась на высоте 567 метров. Две атомные бомбы , сброшенные на Япони ю , за секунды уничтожи ли более 200 тыс человек . Многие люди подверглись облучению , что привело к возникновению у них лучевой болезни , катаракты , рака , бесплодия. 4. Дальнейшее развитие ядерного оружия Утратив атомную монополию , администра ция Трумана ух ватилась за идею с о здания термояд ерного оружия . На первых этапах работы над водородной бомбой п о явились серьезные трудности : для начала реакции синтеза необходима высокая темп е ратура . Была предложена новая модель атомной бомбы , в которой механический удар первой б омбы используется для сжатия сердцевины второ й бомбы , которая в свою оч е редь воспламеняется от сжатия . Затем вместо механического сжатия д ля воспламенения топлива использовали радиацию. 1 ноября 1952 г . в США было проведено секретное испытание терм оядерного устройст ва . Мощность “Майка” составила 5-8 млн . тонн тринитротолуола . К примеру , мощность всех взры вчатых веществ , использованных во 2-ой мировой войне равнялась 5 млн . тонн . Ядерное горюче е “Майка” представляло собой жидкий водород , взрыв к о торо го детанировался атомным зарядом. 8 августа 1953 года в СССР была испытана первая в мире термоядерная бомба . Мощност ь взрыва превзошла все ожидания . Ближайший наблюдательный пункт был расположен на рас стоянии 25 километров от места взрыва . После эксперимен та Курч а тов , создатель первой советской атомной и термоядерной бомбы , заявил о том , что нельзя допустить применения этого оружия по назначению . Его работы впоследств ии продолжил А.Д . Сахаров. 22 ноября 1955 было произведено очередное ис пытание термоядерной бомбы . Взрыв был ст оль мощен , что произошли несчастные случаи . На расстоянии нескольких десятков километров погиб солдат - завалило траншею . В близлеж ащем населенном пункте погибли люди , не ус певшие укрыться в бомбоубежищах. Весной 1955 года Хрущев объяви л об одностороннем маратории на ядерные и с пытания (в 1961 году испытания возобновятся , поскольку американские исследователи стали обгонять советские разрабо тки ). Весной 1963 г . в штате Невада был испы тан первый вариант нейтронного заряда . Позже была создан а нейтронная бомба . Ее изобретатель Самюэль Коэн . Это самое м а ленькое оружие в семействе атомных , оно убивает не с только взрывом , сколько ради а цией . Большая часть эн ергии расходуется на выпускание высокоэнергетиче ских нейтронов . При взрыве такой бомбы мощ н остью в 1 килотонну (что в 12 раз мен ьше мощности бомбы , сброшенной на Хиросиму ) разрушения будут наблюдаться только в ради усе 200 метров , в то время как все живые организмы погибнут на расстоянии до 1.2 км от эпицентра. 4.1 ЭМИ или “ не смерте льное” оружие В начале 90-х годов в США с тала зарождаться концепция , согласно которой вооруженные силы страны должны иметь не т олько ядерные и обычные вооружения , но и специальные средства , обеспечивающие эффективное участие в локальных ко н фликтах без нанесения противнику излишних потерь в живой силе и материальных ценностях. Генераторы ЭМИ (супер ЭМИ ), как показыв ают теоретические работы и пров е денные за рубежо м эксперименты , можно эффективно использовать для вывода из строя электронной и э лектротехнической аппаратуры , для стирания информ ации в банках данных и порчи ЭВМ. Теоретические исследования и результаты ф изических экспериментов показ ы вают , что ЭМИ ядерного взры ва может привести не только к выходу из строя пол у проводниковых электро нных устройств , но и к разрушению металлических прово д ников кабелей наземных сооружений . Кроме того возможно по ражение аппаратуры ИСЗ , находящихся на низких орбитах. То , что ядерный взрыв будет обязатель но сопровождаться электромагнитным излучением , б ыло ясно физикам-теоретикам еще до пе рвого испытания ядерного устройства в 1945 году . Во время проводившихся в конце 50-х - н ачале 60-х годов ядерных взрывов в атмосфер е и космическом пространстве наличие ЭМИ было зафи к си ровано экспериментально. Созда ние полупроводниковых приборов , а затем и интегральных схем , особенно устр ойств цифровой техники на их основе , и широкое внедрение средств в радиоэле к тронную военную аппаратуру заставили военных специалистов по иному оценить угр о зу ЭМИ . С 1970 года вопрос ы защиты оружия и военной техники от ЭМИ стали ра с сматриваться министерством обороны США как им еющие высшую приоритетность. Механизм генерации ЭМИ заключается в следующем . При ядерном взрыве во з никают гамма и рентгеновское излучения и образуется поток нейтронов . Гамма-излучение , взаимодействуя с молекулами атмосферных газов , выбивает из них так называемые комптоновские электроны . Е сли взрыв осуществляется на высоте 20-40 км ., т о эти электроны захватываются магнитным поле м Земли и , вращаясь от н ос и тельно силовых линий этого поля создают токи , генерирующие ЭМИ . При этом поле ЭМИ когерентно сум мируется по направлению к земной поверхности , т.е . магнитное поле Земли выполняет роль , подобную фазированной антенной решетки . В результ а те этого резко у величивается напряженность поля , а следовательно , и амплитуда ЭМИ в районах южнее и севернее эпицентра взрыв а . Продолжительность данного процесса с момен та взрыва от 1 - 3 до 100 нс. На следующей стадии , длящейся примерно от 1 мкс до 1 с , ЭМИ создается компто новскими электронами , выбитыми из молекул мно гократно отраженным гамма-излучением и за сче т неупругого соударения этих электронов с потоком испуска е мых при взрыве нейтронов . Интенсивность ЭМИ при этом оказывается примерно на т ри порядка ниже , чем на первой стади и. На конечной стадии , занимающей период времени после взрыва от 1 с до н е скольких минут , Э МИ генерируется магнитогидродинамическим эффектом , порожд а емым возмущениями магнитного поля Земли токопрово дящим огненным шаром взр ы ва . Интенсивно сть ЭМИ н а этой стадии весьма мала и составляет несколько десятков вольт на километр. 5. Аварии на АЭС Авария на Чернобыльской АЭС по своим долговременным последствиям яв и лась крупнейшей катастрофой современности. Б ыли и другие аварии связанные с атомной энергетикой. В США самая большая авария , которая называется сегодня предупреждением о Чернобыле , случилась в 1979 году в штате Пенсильвания на АЭС в «Тримайл Айленд» . До нее и после - еще 11 более мелких аварий на яд ерных реакторах. В Советском Союзе в какой-то мере предтечей Чернобыля можно считать три аварии , начиная с 1949 года , в производственном объе динении «Маяк» на реке Теча. После нее еще более десяти аварий на АЭС страны. Масштабы глобальной Чернобыльской кат астрофы , поражают воображение . 5.1 Хронология развития и причины аварии на 4-м блоке ЧАЭС. Испытания на 4-м энергоблоке были задуманы с целью пр оверки возможности электроснабжения механизмов с обственных нужд за счет энергии механического выб е га ротора ту рбогенератора (когда частота и напряжение тока генератора непрерывно уменьшаю тся ) при полной потере связи с энергосисте мой и не включении автономных источников электроснабжения . В качестве эквивалентной нагруз ки были выбраны по два ГЦН на каждой половине контура МПЦ. В реальных ситуациях потеря связи с энергосистемой обязательно приводит к останову блока и заглушению реактора . Энергия выб егающего турбогенератора может быть использована для продления работы механизмов собственных нужд , участвующих в аварий ном расхола живании остановленного реактора . Главные циркуляц ионные насосы от выбегающего турбогенератора не запитываются , поскольку после обесточ е ния они могу поддерживать циркуляцию в контуре МПЦ в т ечение 4-5 мин . за счет м е ханической инерции своих вращ ающихся частей , для чего они снабжаютс я специал ь ны м маховиком . По истечении этого времени а варийный отвод остаточных выделений заглушенного реактора может производиться при естественно й циркуляции воды в КМПЦ. Днем 25 апреля ситуация развивалась следующим образом. 1ч .00 мин . - 1 ч .30 мин . Перед планируемым ост ановом блока на плановый р е монт тепловая мощность реактора снижена до 1600 МВт . Запас реактивнос ти до ра з грузки составлял около 30 стержней ручного регулирования мощности (РР ). Макс и мальная потеря з апаса реактивности в переходном процессе после разгрузки составляет 15-16 стержней РР . В соответствии с требованиями "Технологического регламента " , действовавшего в то время , при сниж ении оперативного запаса реактивности до 26 сте ржней РР можно было работ ать с ра зрешения главного инженера станции , а при снижении до 15 ст.РР необходимо заглушить реакто р кнопкой АЗ -5 . Отключен от сети турбогенератор номер 7. Питание собственных нужд переведено на трансформатор собственных нужд турбогенератора № 8. 14ч .00 мин. В соответствии с программой испытаний закрытием ручных задв и жек отключается баллонная подсистема аварийного охлаждения реактора (С АОР ), чт о бы при прохождении сигналов , требующих ее сраб атывания , холодная вода не попала в реакто р . Это отключение САОР не являлось к лючевым нарушением , поскольку САОР предназначена для исключения расплавления активной зоны при разрывах трубопр о водов КМПЦ. Однако диспетче р Киевэнерго не дает разрешение на заглуш ение аппарата и начало испытаний , и блок работает без САОР , что технологическим регламентом не допускае т ся. 23ч .10 мин. Получено разрешение на остановк у реактора . Мощность снижена до 700 МВт (тепл овых ). Запас реактивности до снижения был около 26 ст.РР . После снижения началось уменьшен ие запаса реактивности из-за от равления ксеноном. Смена , заступившая с 0,00 часов 26 апреля , п риняла реактор на мощности 700 МВт. В результате выхода стержней локального автоматического регулятора (ЛАР ), компенсирующего отравление , на верхние концевые выключатели произошло отключ е ние ЛА Р и переход на авт оматический регулятор интегральной мощности (АР ) осно в ного диапазона . Однако ведущему инженеру управления реактором (ВИУР ) не удалось удержать его в работе и реактор был заглушен . В таких случаях нужно ждать разотра в ления реактора , н о вме сто этого начали подъем мощности. 1ч .00 мин. Пер соналу , наконец , удалось поднять мощность реак тора и стабил и зировать её на уровне 200 МВт (тепловых ) вместо 700-1000, определённых программой испытаний. 1ч .03 мин .-1ч .07мин . К 6 работающим главным циркуляци онным насосам (ГЦН ) дополнительно подключи ли еще 2, чтобы повысить надежность охлаждения активной зоны . С другой стороны , это подключение снижает запас до температуры насы щения на всасе ГЦН , а следовательно , и на входе в технологические канаты (ТК ). Ввиду значительных колебаний давления и уровня воды в барабанах-сепараторах , чтобы исключить останов блока по этим параметр ам , персонал отключил защиту по давлению и уровню , что запрещено регла ментом . 1ч . 20 мин . В результате отравления ксеноном стержни рабоч е го регулятора в ы шли почти на верхние концевые выключатели . Чтобы не допустить отключения АР и удержать его в зоне регулирования , ВИУРу пришлось интенсивно извлекать стержни ручного регулирования и укороченные стержни- поглотители (УСП ). В результате включе ния двух ГЦН в дополнение к шести работающим , уровень в барабанах-сепараторах стал уменьшаться . Для поддержания уровня ведущий инженер управления блоком (ВИУБ ) резко увеличил подачу питат ельной воды в реактор , с 0,75 первоначального расхода (если за 1 пр и нять среднее значение расхода питательной в о ды на мощности 200МВт ) до трех , а затем и 4-х кратного . Вследствие этого технол о гические каналы оказались запо лненными водой по всей высоте активной зо ны , в то время как до увеличения подпи тки паровая фаза заним ала верхнюю час ть канала на участке 1,5-2 м от верха акти вной зоны. При положительном паровом коэффициенте ре активности в этом случае выдел я ется отрицательная реакти вность , аппарат начинает глохну ть . Для удержания его на мощности необходимо извлекать стер жни РР и УСП , что еще больше уменьшает запас реактивности. Сочетание двух факторов : отравления и увеличения расхода питательной воды , - привело к тому , что в 1ч . 22мин . 30 сек , по данны м распечатки программы "ПРИЗМА ", в активной зоне находилось всего 6-8 стержней в пер есчете на полностью погруженные. После стабилизации уровня в барабанах-сеп араторах ВИУБ резко снижает расход питательно й воды до исходного. В технологических каналах начинает образо вываться паровая фаза , начиная от верхних участков активной з оны и распространяясь вниз . Аппарат начинает разгонят ь ся . Включение доп олнительных двух ГЦН способствовало этому раз гону , поскольку уменьшило запас до температур ы насыщения на входе в активную зону . Работающий регулятор стремится подавить увеличен ие мощн ости , идет вниз , доходит до нижнего концевого выключателя , происходит автомат ический переход на резервный регулятор , котор ый также начинает движение вниз , что было зафиксировано программой быстрой диагностики и регистрации параметров (ДРЕГ ). Однако эффе к т ивности четырех стержней регулятора не хватает , и мощность реактора продолжае т медленно увелич и ваться. Задачей ведущего инженера управления реак тором в этой ситуации было "пом о гать " регулятору в подавлении растущей мощности путем ввода в активную зону стер ж ней РР и УСП . Но , очевид но , выбор стержней для ввода в активную зону был неуда ч ным. Удачный выбор стержней на управле ние и их быстрый ввод в активную зону (по 4 или по 2) смогли бы остановить рост мощность и предотвратить аварию даже в этот момент. 1ч . 2 3 мин. П осле стабилизации давления и уровня в бар абанах-сепараторах и с пытания на выбеге начались. 1ч . 23 мин. 04 сек . Закрыт стопорно-регулирующий клапан турбогенератора н о мер 8. Начался режим выбега. В этом случае должна была сраб отать еще одна защита - останов реакто ра по о т ключе нию последнего оставшегося в работе турбогене ратора . Но персонал , зная это , отключил заб лаговременно эту защиту , по-видимому , чтобы име ть возможность повт о рить испытания , если первая попытка не удастся. Поскольку на каждой из с т орон контура многократной принудительной циркул я ции (КМПЦ ) 2 ГЦН были запитаны от системы , а 2 - от выбегающего турбогенератора , в процессе испытан ий расход через КМПЦ уменьшался , увеличивалос ь парообразов а ние , а это способствовало ускорению на растания мо щности. В 1ч .23 мин . 40 сек. на мощности примерно 500 МВт (тепловых ) начальник смены 4-го блока , поняв опасность ситуации , дал команду ВИУРу нажать кнопку АЗ -5. Стержни СУЗ пошли в зону , но дошли только до 3-3,5 м . Тогда ВИУР обесточил муфты сервоприводов , чтобы стержни опус тились в зону под действием собственной т яжести , но большинство из них так и ос тались в верхней половине активной зоны. В 1ч . 23 мин . 49 сек . произошел взрыв. Ночью с 25 на 26 апреля на 4 блоках АЭС работало 176 человек - дежурный пе р сонал и ремонтные службы. На двух стоящих блоках 5 и 6 н аходилось 268 строителей и монтажников . Н е сколько десятков человек рыбачили на берегах пруда охладите ля. Все они стали очевидцами того , как в 1 час 23 мин 49 с . раздались 2 взрыва . Над четвертым эне ргоблоком на фоне черного неба стали видны раскаленные куски ,икры , всполохи пламени. Вздрогнули и прогнулись толстые железобет онные стены , в потоке пара рванули ввысь лопнули трубопроводы , на крыше во многих местах начался пожар. Над реактором возникло ор анжевое свечение . 5.2 Причины аварии на 4-м энер гоблоке ЧАЭС. Анализируя данн ые хронологии развития аварии , а также рас чётные исследования по определению эффективности СУЗ в предаварийном состоянии , можно сфор мулир о вать с ледующие прич ины аварии. Технические при чины : а ) недостаток конструкций стержней РР , ПКАЗ , АЗ - наличие положительного в ы бега реактивности при погружении этих стержней с верхних концевиков . Как показ ы вают резуль таты расчётных исследований при варьировании исходного вы сотного ра с пределения плотности потока т епловых нейтронов в пределах точности показан ий да т чиков СФКРЭ вводимая положительная реактивность ле жит в пределах 0,5-1,15 , б ) недостатком системы аварийной защиты . Как показывают рез ультаты расчётов , ес ли бы стержни УСП были задействованы в аварийную защиту , отсутствовал бы пол о жительный выбег реактивности, в ) положительный паровой коэффициент реак тивности. Ошибки персонал а : а ) снижение запаса реактивности ниже допустимой величины ; б ) провал мощности до нуля во время её снижения , а затем подъём и работа на уровне меньшем , чем записано в программе эксперимента (200 МВт ); на малой м ощн о сти аппа рат менее устойчив , поскольку , во-первых , точнос ть поддержания мощности автоматическим регулято ром в диапазоне 0,25-20%Wном равна 3%, в то вре мя как в диапазоне (20-100) Wном = 1%; во-вторых , на малой мощнос ти небольшие её колеб а ния приводят к значительным из мен ениям реактивности . Это объясняется не большим запасом температуры теплоносителя на входе в активную зону до температуры насы щ е ния из-за малого расхода питательной воды ; в ) подключение к реактору всех восьми ГЦН с превышением расходов , установле н ных реглам ентом , по отдельным ГЦН ; г ) блокировка персоналом защиты по пов ышению давления и снижению уровня в бараб анах-сепараторах ; д ) блокировка защиты по отключению дву х турбогенераторов ; е ) отключение САОР. К ключевым нарушениям персонала следует отнести а ) и б ). Авария на ЧАЭС привела к выбросу из активной зоны реактора 50 МКи радионуклидов и 50 МКи радиоактивных благородных газов , что составляет 3-4% от исходного количества ради онуклидов в реакторе , к о торые поднялись с током воздуха на высоту 1200 м . Выброс радион укл и дов в атмосферу продолжался до 6 мая , пока разрушенную активную зону реактора не забр осали мешками с доломитом , песком , глиной и свинцом . И все это время в атмосферу поступали радионуклиды , которые развеялись в етром по всему миру . Отдельные мел коди сперсные частицы и радиоа к тивные газы были зарегистрированы на Кавказе , в Средней Азии , Сибири , Китае , Японии , США . 27 апреля в Хой никах радиационный фон составлял 3 Р /ч ! Хва тит и пяти дней , чтобы чтоб заболеть х ронической лучевой б о лезнью . 28 апреля на больше й части северной Европы , в частности в Д а ни и наблюдалось повышение радиационного фона на 10% от исходного уровня . Сложные метеорологичес кие условия и высокая летучесть ради о нуклидов привели к тому , что радиационный след сфо рмировался в виде отдел ьных пятен . Наряду с сильным загрязнением попадались участки совсем не з а грязненные . Выпадение радиоактивности наблюдалось даже в районе Ба л тийско го моря в виде длинного узкого следа . Сильному радиоактивному загрязнению подверглись Гомельская и Могилев ская области Белорусс ии , некоторые районы Киевской и Житомирской областей Украины , часть Брянской области Ро ссии . Но основная часть радионуклидов осела в так называемой 30-километровой зоне и к северу от неё . В выбросах было выделено 23 основных р адионук лида . Бол ь шая часть из них распалас ь в течении нескольких месяцев , облучая пр и этом все вокруг дозами , в несколько десятков и сотен раз превосходящих фоновые . Из этих нуклидов наиболее опасен йод -131, имеющий период полураспада 8 сут и обладающий высокой с пособностью включаться в п и щевые цепи . Однако его воздействие кратковременно , и заражения им ч е ловеку легко избежать путе м проведения йодопрофилактики (т.е . в мол е кулы орг анизма включается только «нормальный» йод , а радиоактивному как бы уже и места не т и он спокойно выводится из органи зма ) и сниж е ния потребления продуктов , превышающ их санитарные нормы содержания его . В перв ые месяцы после аварии было категорически запрещено вести какую-либо хозяйственную деятел ьность на загрязненной территории , п о этому со стороны йода опасности заражения продукто в питания не во з никло , она заключалась лишь в альфа - и бета-излучении. Из долгоживущих изотопов , которые лучше назвать среднеж и вущими , наиболее значимыми являются стронций -90 и цезий -137 с пери о дами полура спада с оответственно 29 и 30 лет . Они обла дают рядом ос о бенностей поведения в организме , путей поступления и способов вывед е ния из о рганизма , разные продукты обладают различной способностью концентрировать их в себе . Так , в 90 г . в Хойническом районе Гомельской области Белоруссии содержание цезия -137 в мясе в 400 раз ; в картофеле – в 60 раз ; в зерне – в 40-7000 раз (в зависимости от вида и места произра с тания ); в молоке – в 700 раз , а стронция – в 40 раз бы ло выше нормы . Что же можно сказать о т аких долгоживу щих изотопах , как калий -40, плутоний -239 и других , выбросы которых также имели место , периоды полураспада которых ис числяются тысячами и миллионами лет , об их уч а стии в загрязнении окружающей среды сказано достаточн о мало . Можно лишь сказать , что радиоакти вный калий так же активно вступает в метаб о лизм , как и стабильный его изотоп , а плутоний , попадая в легкие , даже в очень малых концентрациях , способен вызвать рак их. Но что же было сделано для того , чтоб очистить зараженные территории от радионуклидов , ч тоб больше не подвергать людей этой опасности ? Ведь отдален ные последствия хронического действия малых д оз радиации – малоизученная область знания , почти ничего не известно о влиянии э того фактора на потомство . Одно можно сказ ать , что сколь уго д но малой не была доз а , она обязательно даст о себе знать . Дезактивация территорий заключалась в о дном – смыве ради о активной пыли с поверхностей предметов . Это , конечно , важно и необх о димо , но кто подумал о том , куда это всё смывалось , о земле , и так уже з а ражённой ? Даже более того , 30-ти километровая з она была объявлена своеобразной «лабораторией» , полигоном научных исследований для из у чения вл ияния радиации на природу , следовательно не принималось ник а ких попыток по дезактивации поч в . За пределами 30-километровой з оны так их работ также не проводилось , хотя науке известны способы вывед е ния радионуклидов из почв . Основным принципом таких работ явля ется перевод радионуклидов в растения с п оследующим их выкосом и захор о нением . Ионы в почвах могут существовать в двух в ид ах : в растворимом и адсорбированном . В адсорбированном виде они недоступны для растений . Сорбционная способность почв зависит от типа почв , наличия в них тех и ли иных веществ , оводненности и многих дру гих факторов . Сорбция в е лика при наличии органиче ских веществ в почве . Она значительно сниж а ется при низких значениях рН , при наличии комплексонов , а также ат о мов-аналогов , которыми авляются для Со, Y и Се – Fe и Al , для Sr и Cs – Са и К . Адсорбиро ванные же ионы легко вытесняют друг друга в соотве т ствии с рядо м активности металлов . Стронций вытесняется ионами железа и меди , к тому же сам обладает дост аточной подвижностью в почвах . Ц е зий практич ески не вытесняется , но по данным Куликова И.В . и др . [7] д е сорбируется водными растительными экстрактами и ЭДТА . Его п одви ж ность ув еличивается в почвах с высоким содержанием К и Са . Эта пробл е ма требует дополнительных исследований. Сильно пострадала территория , находящаяся в непосредственной близости от 4-го блока . От мощного облучения короткоживущими изот о пами пог ибла часть хвойного леса . Умершая хвоя была рыжего цвета , а сам лес таил в себе смертельную опасность для всех , кто в нем находился . После осыпания хвои из голых ветвей проглядывали редкие зеленые л и стья березы – это говорило о большей устойчивости лиственных д еревьев к рад иации . У выживших хвойных деревьев летом 86 г . наблюдалось инг и бирование роста , некроз точек роста , рост спящих почек , уплощение хвои , иголки ели по длине напоминали сосновые . Вместе с тем наблюдались компенсаторные ре акции : увеличение продо лжительности жизни хвои в ответ на снижение митотической активности и рост спящих почек в связи со смертью точек роста. Весь мертвый лес площадью в нескол ько га был вырублен , вывезен и навсегда погребен в бетоне . В оставшихся лесах п редполагается замена х войных деревьев на лиственные . В результате катастрофы погибли все мелкие грызуны . Исчез с лица земл и целый биоценоз хвойного леса , а се й час та м – буйное разнотравье случайной растительно сти. Вода так же подвержена радио активному загрязнению , как и земля. Водна я среда способствует быстрому распространению радиоактивности и заражению больших территорий до океанических просторов. В Гомельской области стали непригодными для использования 7000 колодцев , ещё из 1500 при шлось несколько раз откачивать воду . Пруд -охладитель подвергся облучению с выше 1000 бэр . В нем ск о пилось огромное количество п родуктов деления урана . Большинство орг а низмов , населя ющих его , погибли , покрыли дно сплошным сл оем биома с сы . Сумели выжить лишь несколько видов простейших . Уровень воды в пруде на 7 метров выше уровня воды в реке Припя ть , поэтому и сегодня существует опасность попадания радиоактивности в Днепр. Стоит конечно сказать , что усилиями мн огих людей удалось изб е жать загрязнения Днепра путе м осаждения радиоактивных частиц на п о ст роенных многокилометровых земляных дамбах на пути следования з а раженной воды реки Припять . Было также предотвращено загрязнение грунтовых во д – под фундаментом 4-го блока был соо ружен дополнител ь ный фундамент . Были сооружены гл ухие дамбы и стенка в грунте, отсек а ющие в ынос радиоактивности из ближней зоны ЧАЭС . Это препятствовало распространению радиоактивност и , но способствовало концентрации её на са мой ЧАЭС и вокруг неё . Радиоактивные части цы и сейчас остаются на дне водоемов бассейна Припяти . В 88 г . прин имались поп ытки очистки дна этих рек , но в связи с развалом союза не были закончены . А сейчас т а кую работу вряд ли кто-нибудь будет делать . 6. Заключение Ученые считают , что при нескольких крупномасштабн ых ядерных взрывах , повлек ших за собой сгорание лесных массивов , гор одов , огро м ные слоя дыма , гари поднялись бы к стратосф ере , блокируя тем самым путь солнечной рад иации . Это явление носит название “ядерная зима” . З и ма продлится несколько лет , может даже в с его пару месяцев , но за это время буде т почти полностью уничтожен озоновый слой Земли . На Землю хлынут потоки ультрафиолето вых лучей . Моделирование данной ситуации пока зывает , что в результате взрыва мощностью в 100 Кт температура п о низится в среднем у по верхнос ти Земли на 10-20 градусов . После ядерной зимы дальнейшее естественное продолжение жизни на Земле будет д о вольно проблематичным : · возникнет дефицит питания и энергии . Из-за сильного изменения клима та сельское хозяйство придет в упадок , при рода буд ет ун и чтожена , либо сильно изменится. · произойдет радиоактивное з агрязнение участков местности , что опять же приведет к истребление живой природы · глобальные изменения окруж ающей среды (загрязнение , вымир а ние множества видов , разрушение дикой природы ). Ядерное оружие - огромная угроза всему человечеству . Так , по ра с четам аме риканских специалистов , взрыв термоядерного заряд а мощн о стью 20 М т может сравнять с землей все жилые д ома в радиусе 24 км и уничтожить все жи вое на расстоянии 140 км от эпицентра. Уч итывая накопленные запасы ядерного оружия и его разрушител ь ную силу , специалисты считают , что мировая война с применением яде р ного оружия означала бы гибель сотен миллионов людей , превраще ние в руины всех достижений мировой цивил изации и культуры. К счасть ю , окончание холодной войн ы немного разрядило междун а родную политическую обстановку . По дписаны ряд договоров о прекращ е нии ядерных испытаний и ядерном разоружении. Также важной проблемой на сегодняшний день является безопасная эксплуатация атомных электрос танций . Ведь самая обыкновенное нев ы полнение техники безопасности может привести к таким же последств и ям что и ядерная войны. Сегодня люди должны подумать о своем будущем , о том в каком м и ре они будут жить уж е в ближайшие десятилетия. Список использованн ой лите ратуры. 1. Абатуров Ю.Д . и др . Некоторые особенности радиационного пораж е ния сосны в районе аварии на ЧАЭС .- Экология , 1991, № 5, с .14-17. 2. Антонов В.П . Уроки Чернобыля : радиация , жизнь , здоровье.-К .: О-во «Знание» УССР , 1989. - 112 с. 3. Возня к В.Я . и др . Чернобыль : события и уроки . Вопрос ы и отв е ты /Возняк В.Я ., Коваленко А.П ., Троицкий С.Н.-М .:Политиздат , 1989. - 278 с .:ил. 4. Григорьев Ал.А.Эколог ические уроки прошлого и современности .- Л .:Наука , 1991. - 252 с. 5. Лупадин В.М . Черно быль : оп равдались ли прогнозы ? – Прир ода , 1992, № 9, с 22-24. 6. Климов А.Н . Ядерна я физика и ядерные реакторы : Учебник для вузов . 2-е изд ., перераб . и доп . – М .:Энергоатомиздат , 1985. 352 с ., ил.