Понятие «ядерной зимы». Виды ядерных взрывов. Поражающие факторы ядерного оружия

Реферат по дисциплине:

«Основы безопасности жизнедеятельности»

По теме:

«Понятие «ядерной зимы». Виды ядерных взрывов. Поражающие факторы ядерного оружия.»

Содержание стр.2

Введение стр.3

Основная часть

1. Понятие «ядерной зимы». стр.4

2. Ядерный взрыв. Физические основы ядерного взрыва. стр.6

3. Виды ядерных взрывов. стр.8

4. Поражающие факторы ядерного оружия стр.11

Заключение стр.14

Список литературы стр.15

Введение.

Создание ядерной бомбы, как не странно, предполагало мирный характер. Ядерное оружие для ее создателей должно было служить надежной броней, защитой от врагов. Творцы ядерного оружия с помощью бомбы предполагали спасение мира от «фашизма», «коммунистической чумы». Ядерное оружие выступило в качестве символа и гарантии национальной безопасности и мирного существования государств, которые стремились к овладению атомной энергией. Таким образом, наиболее страшное смертельное для всего живого орудие, создавалось как надежный и мощный гарант мирной жизни на планете. Применение ядерного оружия в японских городах Хиросима и Нагасаки 6 августа 1945 года доказало необычайную разрушительную силу нового изобретения. Мир был потрясен последствиями применения ядерной бомбы. Эти два взрыва на японской земле, парализовали на несколько десятилетий воинствующих деятелей. Ученые оказались правы, ядерное оружие обладает некоторой сдерживающей силой. Нужно отметить, что, во всяком случае, большая часть  человечества осознала опасность применения ядерного оружия. Это дает нам основания надеяться, что человечество не потеряет на каком-то повороте истории остатки разума и данное вооружение так и останется только угрозой и сдерживающим фактором развязывания новых мировых войн.

В наши дни «ядерные» страны продолжают наращивать и усовершенствовать свой потенциал, вместо всеобщего разоружения. Ядерный потенциал всего мира способен уничтожить все живое на нашей планете не один десяток раз.

XXI столетие зафиксировало ряд горячих точек на мировой карте. По-прежнему актуальны старые угрозы, к ним добавились новые. Терроризм приобрел новые черты, стал  силой, для противодействия которой потребовалось объединение усилий всего мирового сообщества, создание международных антитеррористических коалиций. Будет катастрофа, если ядерное оружие попадет в их руки.

Исключение применения ядерного оружия, как способа решения международных, межнациональных и межэтнических конфликтов, которые приводят к разрушениям, гибели людей – такой вывод должен сделать человек, ознакомившийся с рефератом.

Основная часть.

1. Понятие «ядерной зимы».

Ядерная зима – это теоретическое глобальное состояние климата Земли, которое может произойти из-за широкомасштабной (мировой) ядерной войны. Считается, что из-за выноса в средний слой атмосферы (стратосферу) некоторого количества дыма и сажи, которое будет вызвано в результате обширных пожаров при взрыве нескольких ядерных боезарядов, температура на планете может снизиться до арктической из-за существенного повышения количества отраженных солнечных лучей. Но, так же существует и другая теория, при которой ядерные взрывы вызовут глобальное потепление, а не похолодание, в результате возникшего парникого эффекта.

Возможность возникновения такой ситуации, как ядерная зима, была впервые предсказана Георгием Сергеевичем Голицыным в СССР и Карлом Саганом в США. Эта гипотеза была проверена модельными расчетами Вычислительного центра АН СССР. Гипотеза подтвердилась. Эта работа была проделана профессорами В.В. Александровым и Г.Н. Стенчиковым вместе с академиком Н.Н. Моисеевым при помощи биосферной модели «Гея». Были рассмотрены два основных варианта событий: ядерные взрывы мощностью 10000 и 100 мегатонн. При первом варианте расклада событий солнечный поток у поверхности Земли сократится в 400 раз, а время самоочищения атмосферы составит около 3-4 месяцев. При втором варианте – всего один. Но при таких условиях изменится весь климатический механизм Земли: за первые 10 дней температура снизится на 15 градусов Цельсия, а в некоторых районах земли похолодание может достигнуть 30-50 градусов.

При помощи компьютерного моделирования ученые рассмотрели разные исходы событий после ядерной войны. Вот несколько из них:

- Средняя температура будет ежегодно падать на один градус. Такой исход событий не вызовет значительного влияния на человеческую популяцию.

- Средняя температура будет падать на 2-4 градуса в течение нескольких лет, имеют место быть неурожаи, сильные ураганы – так называемая «Ядерная Осень»

- Год без лета – интенсивные, но достаточно короткие холода в течение всего года, вследствие которого будет неурожай, за ним последует голод и эпидемия в зимнее время. Здесь можно привести исторический пример, когда в 1816 пострадала Западная Европа и Северная Америка после извержения вулкана Тамбора.

- Десятилетняя ядерная зима – температура будет падать в течение десяти лет на 30-40 градусов. Этот сценарий похож на модели ядерной зимы. Снег не будет выпадать только в экваториальных территориях, но во всем остальном мире будет накапливаться и образовывать многометровые толщи, которые будут перекрывать дороги и разрушать строения. Массовая гибель людей от голода и холода, однако, человечество смоет выжить и сохранить ключевые технологии. При этом сценарии возникают другие риски: войны за теплые места, неудачные попытки согреть Землю с помощью новых ядерных взрывов и искусственных извержений вулканов.

- Новый ледниковый период – гипотетическое продолжение предыдущего сценария, когда отражающая способность Земли возрастет за счет снега, а на полюсах начнут нарастать новые ледяные шапки от полюсов к экватору. Однако часть суши у экватора сможет остаться пригодной для жизни и сельского хозяйства.

- Необратимое глобальное похолодание – самый страшный вариант развития двух предыдущих сценариев. Оно может быть одной из начальных фаз нового ледникового периода. На всей земле на длительное время установится температурный режим, как в Антарктиде. Океаны замерзнут, а суша покроется толстым слоем льда.

Но не только человечество может воссоздать ситуации похожие по своему сценарию на ядерную зиму. Природа тоже может создать подобные ситуации. Выбросы большого количества сажи во время извержений вулканов также имеют влияние на климат, но в значительно меньших масштабах. Например, во время извержения вулкана Тамбора на острове Сумбава в 1815 году было выброшено около 150 кубических километров сажи. Она оставалась в атмосфере в течение нескольких лет, но глобальная температура упала лишь на 2-3 градуса. Несмотря на это, сельское хозяйство все же пострадало – последующие два года был неурожай, а вместе с ним и голод, и эпидемии.

2. Ядерный взрыв. Физические основы ядерного взрыва.

Ядерный взрыв – это неуправляемый процесс высвобождения большого количества тепловой и лучистой энергии, которое происходит в результате цепной ядерной реакции деления или реакции термоядерного синтеза за очень малый промежуток времени. По своему происхождению ядерные взрывы являются продуктом деятельности человека на Земле или в околоземном космическом пространстве или природными процессами на некоторых видах звезд. Ядерные взрывы – мощное оружие, которое создано для уничтожения крупных наземных и защищенных подземных объектов, скоплений войск и техники противника.

Искусственный ядерный взрыв может произойти двумя известными человечеству способами. Первый – цепная реакция деления, а второй – термоядерный синтез. Рассмотрим каждый подробнее.

Цепная реакция деления. Атомные ядра некоторых изотопов химических элементов с большой атомной массой (например, уран или плутоний) при их облучении нейтронами определенной энергии теряют свою устойчивость и распадаются с выделением энергии на два меньших и приблизительно равных по массе осколка – происходит реакция деления атомного ядра. При этом наряду с осколками, обладающими большой кинетической энергией, выделяются ещё несколько нейтронов, которые способны вызвать аналогичный процесс в соседних таких же атомах. В свою очередь, нейтроны, образовавшиеся при их делении, могут привести к делению новых порций атомов — реакция становится цепной, приобретает каскадный характер. При равном числе расщеплённых ядер в обеих стадиях цепная реакция становится самоподдерживающейся, а в случае превышения количества расщеплённых ядер в каждой последующей стадии в реакцию вовлекаются всё новые атомы расщепляющегося вещества. Если такое превышение является многократным, то в ограниченном объёме за очень короткий промежуток времени образуется большое количество атомных ядер-осколков деления, электронов, нейтронов и квантов электромагнитного излучения с очень высокой энергией. Единственно возможной формой их существования является агрегатное состояние высокотемпературной плазмы, в сгусток которой превращается весь расщепляющийся материал и любое другое вещество в его окрестности. Этот сгусток не может быть сдержан в своём первоначальном объёме и стремится перейти в равновесное состояние путём расширения в окружающую среду и теплообмена с ней. Поскольку скорость упорядоченного движения составляющих сгусток частиц намного выше скорости звука, как в нём, так и в окружающей его среде (если это не вакуум), расширение не может иметь плавного характера и сопровождается образованием ударной волны — то есть носит характер взрыва.

Термоядерный синтез. Реакции термоядерного синтеза с выделением энергии возможны только среди элементов с небольшой атомной массой, не превышающих приблизительно атомную массу железа. Они не носят цепного характера и возможны только при высоких давлениях и температурах, когда кинетической энергии сталкивающихся атомных ядер достаточно для преодоления кулоновского барьера отталкивания между ними, либо для заметной вероятности их слияния за счёт действия туннельного эффекта квантовой механики. Для возможности этого процесса необходимо совершить работу для разгона исходных атомных ядер до высоких скоростей, но если они сольются в новое ядро, то выделившаяся при этом энергия будет больше, чем затраченная. Появление нового ядра в результате термоядерного синтеза как правило сопровождается образованием различного рода элементарных частиц и высокоэнергичных квантов электромагнитного излучения. Наряду со вновь образовавшимся ядром все они имеют большую кинетическую энергию, то есть в реакции термоядерного синтеза происходит преобразование внутриядерной энергии сильного взаимодействия в тепловую. Как следствие, в итоге результат оказывается тот же, что и в случае цепной реакции деления — в ограниченном объёме образуется сгусток высокотемпературной плазмы, расширение которого в окружающей плотной среде имеет характер взрыва.

3. Виды ядерных взрывов.

Ядерные взрывы могут осуществляться в воздухе на различной высоте, у поверхности земли (воды) и под землей (водой). В соответствии с этим ядерные взрывы разделяют на воздушные, высотные, наземные (надводные) и подземные (подводные). Мощность ядерных боеприпасов характеризуют тротиловым эквивалентом, то есть таким количеством тратила в тоннах, при взрыве которого выделяется такое же количество энергии, что и при взрыве данного ядерного заряда. По мощности ядерные боеприпасы условно делятся на сверхмалые (до 1 кт), малые (от 1 до 10 кт), средние (от 10 до 100 кт), крупные (от 100 кт до 1 мт), сверхкрупные (свыше 1 мт).

Воздушный ядерный взрыв. К воздушным ядерным взрывам относятся взрывы в воздухе на такой высоте, когда светящаяся область взрыва не касается поверхности земли (воды). Одним из признаков воздушного взрыва является то, что пылевой столб не соединяется с облаком взрыва (высокий воздушный взрыв). Воздушный взрыв может быть высоким и низким. Точка на поверхности земли (воды), над которой произошел взрыв, называется эпицентром взрыва. Воздушный ядерный взрыв начинается ослепительной кратковременной вспышкой, свет от которой может наблюдаться на расстоянии нескольких десятков и сотен километров. Вслед за вспышкой в месте взрыва возникает шарообразная светящаяся область, которая быстро увеличивается в размерах и поднимается вверх. Температура светящейся области достигает десятков миллионов градусов. Светящаяся область служит мощным источником светового излучения. Ядерный взрыв сопровождается резким звуком, напоминающим сильный раскат грома. Этот звук слышен за несколько десятков километров. Поражающими факторами воздушного ядерного взрыва являются: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и электромагнитный импульс.

Высотный ядерный взрыв. Высотный ядерный взрыв производится на высоте от 10 км и более от поверхности земли. При высотных взрывах на высоте нескольких десятков километров в месте взрыва образуется шарообразная светящаяся область, размеры ее больше, чем при взрыве такой же мощности в приземном слое атмосферы. После остывания светящаяся область превращается в клубящееся кольцевое облако. Пылевой столб и облако пыли при высотном взрыве не образуются. При ядерных взрывах на высотах до 25-30 км поражающими факторами этого взрыва являются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и электромагнитный импульс. С увеличением высоты взрыва вследствие разрежения атмосферы ударная волна значительно ослабевает, а роль светового излучения и проникающей радиации возрастает.

Наземный ядерный взрыв. Наземным ядерным взрывом называется взрыв на поверхности земли или в воздухе на небольшой высоте, при котором светящаяся область касается земли. При наземном взрыве светящаяся область имеет форму полусферы, лежащей основанием на поверхности земли. Если наземный взрыв осуществляется на поверхности земли (контактный взрыв) или в непосредственной близости от нее, в грунте образуется большая воронка, окруженная валом земли. При наземном взрыве образуется мощное пылевое облако и столб пыли, чем при воздушном, причем столб пыли с момента его образования соединен с облаком взрыва, в результате чего в облако вовлекается огромное количество грунта, который придает ему темную окраску. При наземном ядерном взрыве поражающими факторами являются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация радиоактивное заражение местности и электромагнитный импульс.

Подземный ядерный взрыв. Подземным ядерным взрывом называется взрыв, произведенный на некоторой глубине в земле. При таком взрыве светящаяся область может не наблюдаться; при взрыве создается огромное давление на грунт, образующаяся ударная волна вызывает колебания почвы, напоминающие землетрясение. В месте взрыва образуется большая воронка, размеры которой зависят от мощности заряда, глубины взрыва и типа грунта; из воронки выбрасывается огромное количество грунта, перемешанного с радиоактивными веществами, которые образуют столб. Высота столба может достигать многих сотен метров. При подземном взрыве характерного, грибовидного облака, как правило, не образуется. Радиоактивная пыль, оседая на землю, сильно заражает местность в районе взрыва и по пути движения облака.. При подземном ядерном взрыве поражающими факторами являются сейсмовзрывные волны и радиоактивное заражение местности.

Надводный ядерный взрыв. Этот взрыв имеет внешнее сходство с наземным ядерным взрывом и сопровождается теми же поражающими факторами, что и наземный взрыв. Разница заключается в том, что грибовидное облако надводного взрыва состоит из плотного радиоактивного тумана или водяной пыли. Характерным для этого вида взрыва является образование поверхностных волн. Действие светового излучения значительно ослабляется вследствие экранирования большой массой водяного пара. Выход из строя объектов определяется в основном действием воздушной ударной волны. Радиоактивное заражение акватории, местности и объектов происходит вследствие выпадения радиоактивных частиц из облака взрыва.

Подводный ядерный взрыв. Подводным ядерным взрывом называется взрыв, осуществленный в воде на той или иной глубине. При таком взрыве вспышка и светящаяся область, как правило, не видны. При подводном взрыве на небольшой глубине над поверхностью воды поднимается полый столб воды, достигающий высоты более километра. В верхней части столба образуется облако, состоящее из брызг и паров воды. Это облако может достигать несколько километров в диаметре. В воде образуется ударная волна, а на ее поверхности - поверхностные волны, распространяющиеся во все стороны. Высота волн может достигать десятков метров.

4. Поражающие факторы ядерного оружия

Ударная волна. Это основной поражающий фактор ядерного взрыва, который производит разрушение, повреждение зданий и сооружений, а также поражает людей и животных. Источником УВ является сильное давление, образующееся в центре взрыва (миллиарды атмосфер). Образовавшееся при взрыве раскаленные газы, стремительно расширяясь, передают давление соседним слоям воздуха, сжимая и нагревая их, а те в свою очередь воздействуют на следующие слои и т.д. В результате, в воздухе со сверхзвуковой скоростью во все стороны от центра взрыва распространяется зона высокого давления.

Так, при взрыве 20-килотонного ядерного боеприпаса ударная волна за 2 секунды проходит 1000 м, за 5 секунд – 2000 м, за 8 сек – 3000 м. Передняя граница волны называется фронтом ударной волны. Степень поражения УВ зависит от мощности и положения на ней объектов. Поражающее действие УВ характеризуется величиной избыточного давления.

Избыточное давление – это разность между максимальным давлением во фронте УВ и нормальным атмосферным давлением, измеряется в Паскалях (ПА, кПА). Распространяется со сверх звуковой скоростью, УВ на своем пути разрушает здания и сооружения, образуя четыре зоны разрушений (полных, сильных, средних, слабых) в зависимости от расстояния

Световое излучение. Световое излучение (СИ) – это поток лучистой энергии (ультрафиолетовые и инфракрасные лучи). Источником СИ является светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры паров и воздуха. СИ распространяется практически мгновенно и длится в зависимости от мощности ядерного боеприпаса (20-40 секунд). Однако не смотря на кратковременность своего воздействия эффективность действия СИ очень высока. СИ составляет 35% от всей мощности ядерного взрыва. Энергия светового излучения поглощается поверхностями освещаемых тел, которые при этом нагреваются. Температура нагрева может быть такой, что поверхность объекта обуглится, оплавится, воспламенится или объект испарится. Яркость светового излучения намного сильнее солнечного, а образовавшийся огненный шар при ядерном взрыве виден на сотни километров. За единицу измерения светового импульса принимают 1 кал/см2. Световое излучение может вызвать ожоги открытых участков тела, ослепление людей и животных, обугливание или возгорание различных материалов. Световое излучение способно вызвать массовые пожары. Защитить от светового излучения могут любые преграды, не пропускающие свет: укрытие, тень густого дерева, забор и т. п. Основным параметром, определяющим поражающую способность СИ, является световой импульс: это количество световой энергии на единицу площади поверхности, измеряемое в Джоулях (Дж/м2). Интенсивность СИ с увеличением расстояния уменьшается вследствие рассеивания и поглощения.

Проникающая радиация и радиоактивное заражение.

Проникающая радиация - это поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемый из области взрыва в течении нескольких секунд. Из-за очень сильного поглощения в атмосфере, проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 2-3 км от места взрыва, даже для больших по мощности зарядов. Расстояния, пройдя которое поток ослабевает в 10 раз для различных величин взрывов.  При прохождении проникающей радиации через любую среду ее действие ослабляется. Излучение разных видов оказывают неодинаковое воздействие на организм, что объясняется разной их ионизирующей способностью.

 Поражающее действие ПР заключается в способности гамма излучения и нейтронов ионизировать атомы и молекулы, входящие в состав живых клеток, в результате чего нарушаются нормальный обмен веществ, жизнедеятельность клеток, органов и систем организма человека, что приводит к возникновению специфического заболевания – лучевой болезни.

 С увеличением мощности взрыва возрастают размеры и степень заражения местности в район взрыва и на следе радиоактивного облака. От количества и вида грунта, попавшего в облако ядерного взрыва, зависят количество, размеры и свойства радиоактивных частиц и, следовательно, их скорость выпадения и распределение по территории. Именно поэтому при наземных и подземных взрывах (с выбросом грунта) размеры и степень заражения местности значительно больше, чем при других взрывах.

Рельеф местности практически не влияет на размеры зон радиоактивного заражения. Однако он обусловливает неравномерное заражение отдельных участков внутри зон. Так, возвышенности и холмы сильнее заражаются с наветренной стороны, чем с подветренной.

  Люди и животные, попавшие в зараженную местность, подвергнутся внешнему облучению. Но опасность подстерегает и с другой стороны. Выпадающие на поверхность земли стронций-89 и стронций-90, цезий-137, иод-127 и иод-131 и другие радиоактивные изотопы включаются в общий круговорот веществ и проникают в живые организмы. Это уже внутреннее облучение.

Электромагнитный импульс. Ядерные взрывы в атмосфере и в более высоких слоях приводят к образованию мощных электромагнитных полей с длинами волн от 1 до 1000 м и более. Эти поля в виду их кратковременного существования принято называть электромагнитным импульсом (ЭМИ). Электромагнитный импульс возникает и в результате взрыва и на малых высотах, однако напряженность электромагнитного поля в этом случае быстро спадает по мере удаления от эпицентра. В случае же высотного взрыва, область действия электромагнитного импульса охватывает практически всю видимую из точки взрыва поверхность Земли. Поражающее действие ЭМИ обусловлено возникновением напряжений и токов в проводниках различной протяженности, расположенных в воздухе, земле, в радиоэлектронной и радиотехнической аппаратуре. ЭМИ в указанной аппаратуре наводит электрические токи и напряжения, которые вызывают пробой изоляции, повреждение трансформаторов, сгорание разрядников, полупроводниковых приборов, перегорание плавких вставок. ЭМИ составляет 1% от мощности ядерного боеприпаса.

Заключение.

Работая над рефератом я сделал следующие выводы.

Проблема ядерной зимы реальна лишь в том случае, если весь ядерный арсенал земли взорвется в один ужасный день. И то до сих пор точно неизвестно приведет это к ядерной зиме, которая будет сопровождаться новым ледниковым периодом, или же это будет ядерное лето, которое приведет к глобальному потеплению из-за парникового эффекта. Ясно в этой ситуации лишь одно – и ядерная зима, и ядерное лето могут погубить все живое на нашей земле. Поэтому данная проблема решается одним простым способом – мировое разоружение и отказ от использования ядерной энергетики в военных целях, использование атома только во благо человечества. Когда-нибудь человечество сможет отказаться от ядерной энергетики раз и навсегда, ведь она тоже крайне опасна, найдя альтернативные источники энергии.

Поражающих факторов ядерного оружия несколько, но все они очень губительны для человека. Некоторые могут вызывать ожоги или ослепление, другие мутацию генома и клеток, скапливаться в органах и костях, вызывая ужасные болезни. Самое ужасное то, что действуют они непосредственно во время взрыва, и у человека просто нет времени, чтобы успеть спрятаться.

Главный вывод в том, что ядерное оружие – зло. Чтобы жить в полной безопасности, не переживая, что в один день на территории твоей страны упадет ядерная бомба, нужно, чтобы страны начали полное разоружение и избавление от всего оставшегося в мире запаса боеголовок.

Список литературы.

1. «Гражданская оборона», Л. Г. Ширшев, Н. И. Акимов, Москва, 1982 г.

2. Н.Н. Моисеев - журнал «Наука и жизнь» №1 1986г. с. 54-66

http://refleader.ru/jgernajgemer.html проблемы ядерного вооружения

https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/77075 проблема ядерной зимы

https://pikabu.ru/story/vidyi_yadernyikh_vzryivov_i_ikh_otlichie_po_vneshnim_priznakam_2777022 виды ядерных взрывов

http://www.rhbz.ru/nuclear-weapon/amazing-factors-of-nuclear-explosion.html поражающие факторы