В результате аварии на РОО наибольшую опасность для населения представляет радиоактивный выброс. В результате выброса возможно облучение людей и животных, а также радиоактивное загрязнение местности.
В связи с этим основными поражающими факторами при радиационных авариях являются:
Пути поступления радиоактивных веществ в организм:
На сформированном радиоактивном следе основным источником радиационного воздействия является внешнее облучение. Ингаляционное поступление радионуклидов практически исключено, если своевременно приняты меры защиты органов дыхания. Поступление радиоактивных веществ внутрь организма возможно в основном с продуктами питания и водой.
Основными нуклидами, формирующими внутреннее облучение в первые дни после аварии, являются радиоактивные изотопы йода, которые аккумулируются щитовидной железой. Наибольшая концентрация радиоактивного йода отмечается в молоке.
С учетом удаления времени от момента аварии практически остается 2 пути поступления радиоактивных веществ в организм: алиментарный и ингаляционный. Токсичность радиоактивных веществ при ингаляционном поступлении в 2-3 раза выше, чем при алиментарном пути поступления, так как путь поступления - слизистая оболочка верхних дыхательных путей находится вблизи лимфоидной ткани. По прошествии 2-3 месяцев после аварии основным источником внутреннего облучения становятся радиоактивные цезий, стронций и плутоний, попадание которых внутрь возможно с продуктами питания.
Метаболизм радиоактивных веществ в организме:
По характеру распределения в организме человека радиоактивные вещества можно условно разделить на 4 группы:
Медицинская характеристика. Ранние эффекты облучения - острая лучевая болезнь, местные лучевые поражения (лучевые ожоги кожи и слизистых) - наиболее вероятны у людей, находящихся вблизи аварийного объекта. Не исключается возможность комбинированных поражений данной группы населения вследствие сопутствующих аварии пожаров, взрывов. Острое или хроническое облучение населения в малых дозах (менее 0,5 Зв.) может привести к отдаленным эффектам облучения. К ним относятся: катаракта, преждевременное старение, злокачественные опухоли, генетические дефекты.
Вероятность возникновения онкологических и генетических последствий существует даже при малых дозах облучения. Эти эффекты называются стохастическими (вероятными, случайными). Тяжесть стохастических эффектов не зависит от дозы, с ростом дозы увеличивается лишь вероятность их возникновения. Вредные эффекты, для которых существует пороговая доза и степень тяжести, нарастают с ее увеличением и называются нестохастическими (лучевая катаракта, нарушение детородной функции и др.).
Особое положение занимают последствия облучения плода (тератогенные эффекты). Особо чувствителен плод к облучению на 4-12-й неделях беременности.
Исходя из вышеизложенного, основные усилия для предупреждения патогенного воздействия радиоактивных веществ, необходимо направить на предотвращение попадания их в организм, уменьшения степени воздействия на организм попавших внутрь РВ и скорейшему их выведению из организма.
С этой целью необходимо организовать применение средств индивидуальной защиты и средств медицинской защиты всеми находящимися в очаге, а также проведение эвакуации согласно «Концепции по защите населения при авариях на АЭС».
Поражающие факторы радиационных аварий.
| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | Поражающие факторы радиационных аварий. |
| Рубрика (тематическая категория) | Военное дело |
Медико-санитарное обеспечение при ликвидации последствий радиационных аварий.
2.1. Характеристика радиационных аварий .
Радиационная авария - выброс радиоактивных веществ за пределы радиационноопасного объекта͵ благодаря чему может создаваться повышенная радиационная опасность для жизни и здоровья людей.
Очаг аварии – источник разброса конструкционных материалов аварийных объектов и действия альфа, бета и гамма излучений.
Зона радиоактивного загрязнения – местность, на которой произошло выпадение радиоактивных веществ (осадков).
При авариях на радиационно опасных объектах могут возникнуть разрушения конструкций, технологических линий, пожар, выход в окружающую среду радиоактивных веществ, облучение людей смешанным гамма-нейтронным потоком и поступление радиоактивных веществ в органы дыхания и пищеварительный тракт, попадание их на кожные покровы и слизистые оболочки.
Происходит радиоактивное загрязнение внешней среды, серьезно нарушающее экологическую ситуацию. Учитывая зависимость отграниц распространения радиоактивных веществ и радиационных последствий выделяют:
· локальные аварии (радиационные последствия ограничиваются одним зданием, сооружением с возможным облучением персонала),
· местные аварии (радиационные последствия ограничиваются территорией АЭС);
· общие аварии (радиационные последствия распространяются за границу территории АЭС).
Фазы протекания аварии на радиационноопасном объекте :
· На ранней фазе протекания аварии доза облучения людей формируется за счёт гамма - и бета-излучения, радиоактивных веществ, содержащихся в радиоактивном облаке, а также вследствие ингаляционного поступления в организм радиоактивных продуктов. Эта фаза продолжается с момента начала аварии до прекращения выброса продуктов ядерного деления в атмосферу и окончания формирования радиоактивного следа на местности. Длится часы – сутки.
· На промежуточной фазе источником внешнего облучения являются радиоактивные вещества, выпавшие из облака и находящиеся в окружающей среде. Внутрь организма они поступают в основном с загрязненными продуктами питания и водой. Средняя фаза длится от момента завершения формирования радиоактивного следа до принятия всех мер по защите населения. Продолжительность этой фазы должна быть от нескольких дней до года .
· Поздняя фаза длится до прекращения выполнения защитных мер и отмены всех ограничений жизнедеятельности населения на загрязненной территории. В этой фазе осуществляется обычный санитарно-дозиметрический контроль радиационной обстановки, а источники внешнего и внутреннего облучения те же, что и в средней фазе.
При авариях на радиационно опасных объектах могут возникнутьследующие поражающие факторы радиационного характера :
· проникающая радиация;
· радиоактивное загрязнение местности.
Проникающая радиация (ионизирующие излучения) представляет собой большую опасность для здоровья и жизни людей.
К ионизирующим излучениям относятся :
· альфа-излучение, состоящее из альфа-частиц;
· бета-излучение - поток электронов или позитронов;
· гамма-излучение, фотонное (электромагнитное) излучение, по своей природе и свойствам не отличающееся от рентгеновских лучей.
Альфа-излучение обладает наибольшей ионизирующей способностью, но ее энергия быстро уменьшается, в связи с этим оно не представляет опасности для человека до тех пор, пока испускающие альфа-частицы вещества не попадут внутрь организма.
Бета-излучение обладает меньшей ионизирующей и большей проникающей способностью. При попадании радиоактивных веществ на кожу и внутрь организма бета-излучение опасно для человека.
Гамма-излучение при своей сравнительно малой ионизирующей активности представляет большую опасность в силу очень высокой проникающей способности.
Наиболее характерным для радиационных ситуаций, возникающих при авариях на АЭС, является сочетанное радиационное воздействие, вызванное внешним (равномерным или неравномерным) бета-, гамма - облучением и внутренним радиоактивным загрязнением.
Мерой поражающего действия ионизирующих излучений является доза этих излучений . Степень неблагоприятного воздействия излучения измеряется в бэрах . Поглощенная доза излучения измеряется в греях, радах .
Оценка уровней ионизирующего излучения на радиоактивно загрязненной местности осуществляется по мощности экспозиционной дозы и измеряется в рентгенах (миллирентгенах) в час.
Радиоактивное загрязнение местности происходит при выпадении радиоактивных элементов на земную поверхность и окружающие предметы.
Кроме выше перечисленных радиационных поражающих факторов, воздействующих на организм человека в зоне аварии, на него действуют нерадиационные поражающие факторы :
· ударная волна;
· световое излучение;
· мощный электромагнитный импульс;
· острые или хронические психоэмоциональные перегрузки;
· радиофобия;
· нарушения привычного стереотипа жизни, режима и характера питания при длительном вынужденном нахождении (проживании) на радиоактивно загрязненной местности.
В результате взрыва ядерного реактора образуется ударная волна , которая может отбросить человека и ударить его о твердые предметы. Разрушающиеся строения и летящие обломки зданий наносят механические травмы (переломы костей, ушибы, порезы).
При взрыве выделяется огромное количество световой и тепловой энергии , которая вызывает у человека ожоги кожных
покровов и дыхательных путей разной степени тяжести.
Электромагнитный импульс может вывести из строя различные электроприборы, другое оборудование.
Нерадиационные факторы всегда в какой-либо степени воздействуют на организм, оказавшийся в аварийной ситуации.
Чем меньше доза облучения, тем в большей степени в картине заболевания проявляются эффекты воздействия нерадиационных факторов.
Οʜᴎ вызывают изменения функционального состояния различных органов и систем, которые определяют, в конечном счете, ответную реакцию организма, проявляющуюся симптомокомплексом того или иного заболевания.
Οʜᴎ снижают устойчивость организма к действию радиации (синдром взаимного отягощения).
Особое значение как, этиологического фактора ряда патологических состояний, нерадиационные воздействия приобретают у людей, вынужденных долгое время проживать на загрязненных радиоактивными веществами (даже в пределах допустимых уровней) территориях.
Таким нерадиационным фактором в этих случаях является хроническое психотравмирующее воздействие, обусловленное утратой социальных связей, сознанием неопределенности последствий, экономической зависимостью.
Хроническая психотравма вызывает в организме целый ряд весьма устойчивых и выраженных нарушений, прежде всего функционального состояния общерегуляторных систем, предопределяющих развитие астении, вегетативной неустойчивости, нейроциркуляторной дистонии, сдвигов в иммунной системе.
Эти изменения фиксируются и усиливаются при некорректной их оценке, особенно медицинским персоналом.
Поражающие факторы радиационных аварий. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Поражающие факторы радиационных аварий." 2017, 2018.
Медико-санитарное обеспечение при ликвидации последствий радиационных аварий.
2.1. Характеристика радиационных аварий .
Радиационная авария - выброс радиоактивных веществ за пределы радиационноопасного объекта, в результате чего может создаваться повышенная радиационная опасность для жизни и здоровья людей.
Очаг аварии – источник разброса конструкционных материалов аварийных объектов и действия альфа, бета и гамма излучений.
Зона радиоактивного загрязнения – местность, на которой произошло выпадение радиоактивных веществ (осадков).
При авариях на радиационно опасных объектах могут возникнуть разрушения конструкций, технологических линий, пожар, выход в окружающую среду радиоактивных веществ, облучение людей смешанным гамма-нейтронным потоком и поступление радиоактивных веществ в органы дыхания и пищеварительный тракт, попадание их на кожные покровы и слизистые оболочки.
Происходит радиоактивное загрязнение внешней среды, серьезно нарушающее экологическую ситуацию. В зависимости от границ распространения радиоактивных веществ и радиационных последствий выделяют:
· локальные аварии (радиационные последствия ограничиваются одним зданием, сооружением с возможным облучением персонала),
· местные аварии (радиационные последствия ограничиваются территорией АЭС);
· общие аварии (радиационные последствия распространяются за границу территории АЭС).
Фазы протекания аварии на радиационноопасном объекте :
· На ранней фазе протекания аварии доза облучения людей формируется за счет гамма - и бета-излучения, радиоактивных веществ, содержащихся в радиоактивном облаке, а также вследствие ингаляционного поступления в организм радиоактивных продуктов. Эта фаза продолжается с момента начала аварии до прекращения выброса продуктов ядерного деления в атмосферу и окончания формирования радиоактивного следа на местности. Длится часы – сутки.
· На промежуточной фазе источником внешнего облучения являются радиоактивные вещества, выпавшие из облака и находящиеся в окружающей среде. Внутрь организма они поступают в основном с загрязненными продуктами питания и водой. Средняя фаза длится от момента завершения формирования радиоактивного следа до принятия всех мер по защите населения. Продолжительность этой фазы может быть от нескольких дней до года .
· Поздняя фаза длится до прекращения выполнения защитных мер и отмены всех ограничений жизнедеятельности населения на загрязненной территории. В этой фазе осуществляется обычный санитарно-дозиметрический контроль радиационной обстановки, а источники внешнего и внутреннего облучения те же, что и в средней фазе.
При авариях на радиационно опасных объектах могут возникнутьследующие поражающие факторы радиационного характера :
· проникающая радиация;
· радиоактивное загрязнение местности.
Проникающая радиация (ионизирующие излучения) представляет собой большую опасность для здоровья и жизни людей.
К ионизирующим излучениям относятся :
· альфа-излучение, состоящее из альфа-частиц;
· бета-излучение - поток электронов или позитронов;
· гамма-излучение, фотонное (электромагнитное) излучение, по своей природе и свойствам не отличающееся от рентгеновских лучей.
Альфа-излучение обладает наибольшей ионизирующей способностью, но ее энергия быстро уменьшается, поэтому оно не представляет опасности для человека до тех пор, пока испускающие альфа-частицы вещества не попадут внутрь организма.
Бета-излучение обладает меньшей ионизирующей и большей проникающей способностью. При попадании радиоактивных веществ на кожу и внутрь организма бета-излучение опасно для человека.
Гамма-излучение при своей сравнительно малой ионизирующей активности представляет большую опасность в силу очень высокой проникающей способности.
Наиболее характерным для радиационных ситуаций, возникающих при авариях на АЭС, является сочетанное радиационное воздействие, вызванное внешним (равномерным или неравномерным) бета-, гамма - облучением и внутренним радиоактивным загрязнением.
Мерой поражающего действия ионизирующих излучений является доза этих излучений . Степень неблагоприятного воздействия излучения измеряется в бэрах . Поглощенная доза излучения измеряется в греях, радах .
Оценка уровней ионизирующего излучения на радиоактивно загрязненной местности осуществляется по мощности экспозиционной дозы и измеряется в рентгенах (миллирентгенах) в час.
Радиоактивное загрязнение местности происходит при выпадении радиоактивных элементов на земную поверхность и окружающие предметы.
Кроме выше перечисленных радиационных поражающих факторов, воздействующих на организм человека в зоне аварии, на него действуют нерадиационные поражающие факторы :
· ударная волна;
· световое излучение;
· мощный электромагнитный импульс;
· острые или хронические психоэмоциональные перегрузки;
· радиофобия;
· нарушения привычного стереотипа жизни, режима и характера питания при длительном вынужденном нахождении (проживании) на радиоактивно загрязненной местности.
В результате взрыва ядерного реактора образуется ударная волна , которая может отбросить человека и ударить его о твердые предметы. Разрушающиеся строения и летящие обломки зданий наносят механические травмы (переломы костей, ушибы, порезы).
При взрыве выделяется огромное количество световой и тепловой энергии , которая вызывает у человека ожоги кожных
покровов и дыхательных путей разной степени тяжести.
Электромагнитный импульс может вывести из строя различные электроприборы, другое оборудование.
Нерадиационные факторы всегда в той или иной степени воздействуют на организм, оказавшийся в аварийной ситуации.
Чем меньше доза облучения, тем в большей степени в картине заболевания проявляются эффекты воздействия нерадиационных факторов.
Они вызывают изменения функционального состояния различных органов и систем, которые определяют, в конечном счете, ответную реакцию организма, проявляющуюся симптомокомплексом того или иного заболевания.
Они снижают устойчивость организма к действию радиации (синдром взаимного отягощения).
Особое значение как, этиологического фактора ряда патологических состояний, нерадиационные воздействия приобретают у людей, вынужденных длительное время проживать на загрязненных радиоактивными веществами (даже в пределах допустимых уровней) территориях.
Таким нерадиационным фактором в этих случаях является хроническое психотравмирующее воздействие, обусловленное утратой социальных связей, сознанием неопределенности последствий, экономической зависимостью.
Хроническая психотравма вызывает в организме целый ряд весьма устойчивых и выраженных нарушений, прежде всего функционального состояния общерегуляторных систем, обусловливающих развитие астении, вегетативной неустойчивости, нейроциркуляторной дистонии, сдвигов в иммунной системе.
Эти изменения фиксируются и усиливаются при некорректной их оценке, особенно медицинским персоналом.
Министерство Здравсоцразвития РФ
Санкт-Петербургский Государственный Медицинский Университет им. Академика И.П.Павлова
Кафедра военной и экстремальной медицины
начальник кафедры к.м.н. полковник МС Г.И.Зайцев
«Поражающие факторы радиационных аварий»
Студент 519 группы
Стеканов П.А.
Преподаватель:
Майор МС Бутов А.Ю.
Санкт-Петербург 2006
Согласно определению НРБ-99 (Нормы радиационной безопасности-99 - действующие в России санитарные нормы , регламентирующие допустимые уровни воздействия ионизирующего излучения и другие требования по ограничению облучения человека, относится к государственным санитарно-эпидемиологическим правилам и нормам):
Радиационная авария -″потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями работников (персонала), стихийными бедствиями или иными причинами, которые могли привести или привели к облучению людей выше установленных норм или радиоактивному загрязнению окружающей среды″.
Поражающие факторы радиационной аварии - физические процессы и явления, которые возникают при ядерной аварии и определяют её поражающее воздействие. Характер, степень и продолжительность воздействия поражающих факторов зависят от вида аварии, мощности ядерного заряда, вида взрыва, расстояния от его эпицентра, степени защиты объектов, метеорологических условий и характера местности.
Главной опасностью аварий на РОО был и будет выброс в окружающую природную среду РВ, сопровождающийся тяжелыми последствиями. Радиационная авария присуща не только АЭС, но и всем предприятиям ядерного топливного цикла, а также предприятиям, использующим радиоактивные вещества. К таким предприятиям можно отнести предприятия, добывающие урановую или ториевую руду; заводы по переработке руды; обогатительные заводы, заводы по изготовлению ядерного топлива; хранилища РВ и многие другие. Радиационные аварии на РОО могут возникнуть в процессе испытаний, хранения, транспортировки ядерного оружия.
Основным поражающим фактором при авариях на реакторах АЭС это радиоактивные загрязнения местности и источником загрязнения является атомный реактор как мощный источник накопленных радиоактивных веществ. Рассмотрим образование поражающих факторов и их воздействие при аварии на АЭС:
1. Ударная волна (сейсмическая) образуется только при ядерном взрыве реактора, при тепловом взрыве ее действие на окружающую среду незначительно
2. Световое излучение.
3. Электромагнитный импульс
4. Проникающая радиация, может оказать воздействие, в основном, на работающую смену персонала.
5. Радиоактивное заражение местности в результате выбросов продуктовраспада в атмосферу во всех случаях будет значительным и на больших площадях.
В отличии от этого при классическом же ядерном взрыве в зависимости от мощности заряда и условий взрыва энергия взрыва распределяется следующим образом:
Ударная волна - 40-60 %
Световое излучение - 30-50 %
Проникающая радиация - 5 %
Радиоактивное заражение - 5-10 %
Электромагнитный импульс – доли %
т.е. кроме радиационного заражения достаточно велик удельный вес других поражающих факторов.
Специалисты выделяют следующие потенциальные последствия радиационных аварий:
1.немедленные смертельные случаи и травмы среди работников предприятия и населения;
2.латентные смертельные случаи заболевания настоящих и будущих поколений, в том числе изменения в соматических клетках, приводящие к возникновению онкологических заболеваний, генетические мутации, оказывающие влияние на будущие поколения, влияние на зародыш и плод вследствие облучения матери в период беременности;
3.материальный ущерб и радиоактивное загрязнение земли и экосистем;
4.ущерб для общества, связанный с боязнью относительно потенциальной возможности использования ядерного топлива для создания ядерного оружия.
К последствиям серьезных радиационных аварий относится и наличие косвенного риска для здоровья и жизни людей. Косвенный риск возникает при непосредственном осуществлении мер безопасности, эвакуации при аварии. Например: эвакуационные мероприятия, вызванные радиационной аварией, обусловливают возникновение множества косвенных рисков: смертельные случаи вследствие дорожно-транспортных происшествий, увеличение числа сердечных приступов у эвакуируемого населения, психические травмы, вызванные стрессовой ситуацией во время эвакуации, и т.п.
Ударная волна
Ударная волна – это область резкого сжатия среды, которая в виде сферического слоя распространяется во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью. В зависимости от среды распространения различают ударную волну в воздухе, в воде или грунте (сейсмовзрывные волны).
Ударная волна в воздухе образуется за счет колоссальной энергии, выделяемой в зоне реакции, где исключительно высокая температура, а давление достигает миллиарды атмосфер.
Раскаленные пары и газы, стремясь расшириться, производят резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимают их до большого давления и плотности и нагревают до высокой температуры. Эти слои воздуха приводят в движение последующие слои. И так сжатие и перемещение воздуха происходит от одного слоя к другому во все стороны от центра взрыва, образуя воздушную ударную волну.
Расширение раскаленных газов происходит в, сравнительно, малых объемах, поэтому их действие на более заметных удалениях от центра ядерного взрыва исчезает и основным носителем действия взрыва становится воздушная ударная волна.
Вблизи центра взрыва скорость распространения ударной волны в несколько раз превышает скорость звука в воздухе. С увеличением расстояния от места взрыва скорость распространения ударной волны быстро падает и ослабевает. На больших удалениях ударная волна переходит обычную акустическую волну, и скорость ее распространения приближается к скорости звука в окружающей среде, т.е. 330 м/сек.
Воздушная ударная волна при ядерном взрыве средней мощности проходит, примерно, 1000 м за 1,4 сек., 2000 м. за 4 сек., 3000 м, за 7 сек.
Отсюда следует вывод, что человек увидев вспышку ядерного взрыва, за время до прихода ударной волны, может занять ближайшее укрытие, и тем самым уменьшить вероятность поражения ударной волной. Основными параметрами ударной волны, определяющими ее поражающее действие, являются:
Избыточное давление во фронте волны (разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением перед этим фронтом);
Скоростной напор воздуха (динамическая нагрузка, создаваемая потоком воздуха движущимся в волне);
Время действия избыточного давления (продолжительность фазы сжатия)
При воздушной ударной волне передняя граница сжатого воздуха характеризуется резким увеличением давления и образует фронт ударной волны Р ф. Кроме того, ударная волна характеризуется давлением скоростного напора Р ск, временем действия максимального избыточного давления + - фаза сжатия и временем действия пониженного давления – - фаза разрежения (рис. 1). Р ф и Р ск измеряются в кг. с/см 2 (внесистемная единица) или паскалях (по системе СИ). 1 кгс/см 2 100 кПа.
В зависимости от мощности q и расстояния до точки взрыва R избыточное давление , в кПа, во фронте ударной волны для наземного взрыва определяется по эмпирической формуле
,
где q ув = 0,5q ; q - тротиловый эквивалент мощности взрыва, кг; R - расстояние до центра взрыва, м.
Избыточное давление во фронте ударной волны Р ф оказывает на объект ударное действие, и объект испытывает повышенное давление со всех сторон, если его геометрические размеры меньше длины фазы сжатия. Если это давление выше критических величин, то объект получает различные повреждения, вплоть до разрушения. Степень разрушения зданий, сооружений также определяется величиной скоростного напора Р ск, т. е. торможения масс воздуха, следующих за фронтом ударной волны. В результате создается динамическая нагрузка, т. е. скоростной напор.
Давление скоростного напора
Из формулы следует, что давление скоростного напора Р ск меньше величины избыточного давления во фронте ударной волны Р ф и всегда положительно.
Фаза сжатия - это отрезок времени, когда избыточное давление во фронте ударной волны и давление скоростного напора имеют наибольшие значения. Фаза сжатия зависит от мощности взрыва q .
По окончании действия фазы сжатия + объект попадает в фазу разрежения , в которой давление, оказываемое на объект, существенно уменьшается, а поэтому и разрушения в этой фазе существенно меньше, чем в фазе сжатия. При практических расчетах давление в фазе сжатия не учитывается.
Энергия распределяется по всему пройденному расстоянию, поэтому сила воздействия ударной волны уменьшается пропорционально кубическому корню расстояния от эпицентра
В случае возникновения ударной волны люди, здания, сооружения могут находиться под прямым или косвенным воздействием ударной волны. Прямое воздействие ударной волны на человека носит травматический характер, а при воздействии на здания, сооружения - разрушительный характер.
Прямое воздействие ударной волны на человека приводит к травматическим последствиям, тяжесть которых зависит от величины давления во фронте ударной волны. Все травмы подразделяются по степени тяжести на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые. Открыто расположенные люди получают легкие травмы при избыточном давлении во фронте ударной волны 20–40 кПа. В этом случае человек может получить незначительные повреждения: ушибы, вывихи конечностей, временное повреждение слуха, легкие контузии.
Средние травмы человек получает при давлении 40–60 кПа, которые характеризуются серьезными контузиями, повреждениями слуха, кровотечением из носа и ушей, вывихами, переломами конечностей.
Тяжелые травмы наступают при давлении 60–100 кПа и характеризуются тяжелыми контузиями, значительными переломами конечностей, сильным кровотечением из носа и ушей.
Крайне тяжелые травмы человек получает при избыточном давлении более 100 кПа и такие травмы, как правило, оканчиваются летальным исходом.
Прямое воздействие избыточного давления во фронте ударной волны и скоростной напор на здания, сооружения и т. д. приводит к их частичному или полному разрушению. Разрушения зданий, сооружений в зависимости от величины давления могут быть слабыми, средними, сильными и полными.
Косвенное воздействие ударной волны происходит за счет действия на людей, здания, сооружения и другие объекты обломков (зданий, сооружений, падающих деревьев и др.), появляющихся в результате действия прямой ударной волны.
Для уменьшения поражающего действия ударной волны необходимо выполнять требования строительных норм и при строительстве не допускать отклонений от проекта в сторону ухудшения прочностных характеристик для удешевления строительства.
Под воздействием ударной волны создаются очаги поражения, разрушения, размеры которых зависят от мощности и вида взрыва, рельефа местности.
Граница очага поражения на равнинной местности условно ограничивается радиусом с избыточным давлением во фронте ударной волны 10 кПа (0,1 кгс/см).
Очаги поражения делятся на зоны полных, сильных, средних и слабых разрушений (рис. 2).
Зона полных разрушений на внешней границе имеет избыточное давление во фронте ударной волны 50 кПа. Зона сильных разрушений на внутренней и внешней границах имеет избыточное давление во фронте ударной волны 50 и 30 кПа соответственно. Зона средних разрушений лежит между 30 и 20 кПа, и на внешней границе зоны слабых разрушений избыточное давление во фронте ударной волны 10 кПа.
Ударная волна в воде при подводном ядерном взрыве качественно напоминает ударную волну в воздухе. Однако подводная ударная волна отличается от воздушной ударной волны своими параметрами. На одних и тех же расстояниях давление во фронте ударной волны в воде гораздо больше, чем в воздухе, а время действия меньше. Например, максимальное избыточное давление на расстоянии 900 м от центра ядерного взрыва мощностью 100 кт. в глубоком водоеме составляет 19000 кПа, а при взрыве в воздушной среде около 100 кПа.
Световое излучение
Световое излучение представляет собой электромагнитное излучение в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной частях спектра. Источником светового излучения является светящаяся область, состоящая из нагретых до высоких температур конструкционных материалов и воздуха. Максимальная температура поверхности светящейся области составляет обычно 5700-7700 °С. Когда температура снижается до 1700 °C, свечение прекращается. При этом интенсивность излучения может превышать 1000 Вт/см² (для сравнения - максимальная интенсивность солнечного света 0.14 Вт/см²).
Время действия светового излучения и размеры светящейся области зависит от мощности ядерного взрыва. С ее увеличением они возрастают. По длительности свечения можно ориентировочно судить о мощности ядерного взрыва.
Время действия светового излучения наземных и воздушных взрывов мощностью 1 тыс.т. составляет 1 сек., 10 тыс.т. – 2,2 сек., 100 тыс.т. – 4,6 сек.
Поражающее действие светового излучения объясняется поглощением лучистой энергии телом, что приводит к его нагреву, и характеризуется световым импульсом , под которым понимают отношение световой энергии за все время действия светового излучения к площади освещенной поверхности, расположенной перпендикулярно распространению световых лучей. За единицу светового импульса в системе СИ принят джоуль на квадратный метр (Дж/м 2). Внесистемная единица – калория на 1 см.кв. 1 кал/см.кв. 4,2х10 4 Дж/м 2 .
Световой импульс зависит от вида и мощности взрыва Q (q ), в кт, расстояния до центра взрыва R , в км, и коэффициента ослабления светового излучения средой распространения k , 1/км. (отражает состояние атмосферы)
Величина светового импульса
При расчетах устойчивости k = 0,1, т.е. берутся наихудшие условия, когда поглощение светового излучения средой минимально.
Световое излучение, действуя на незащищенных людей, вызывает ожоги открытых участков тела и вызывает поражение глаз.
Ожоги, в зависимости от величины светового импульса, могут быть трех степеней:
1 - световое излучение вызывает некоторые болезненные ощущения, гиперемию и отёк кожи, может иметь место некоторое повышение температуры тела (И =100–200 кДж/м 2);
2 - на коже человека могут возникнуть тонкостенные пузыри с серозным содержимым, сильные болезненные ощущения, повышение температуры тела (И = 200-400 кДж/м 2);
3 - имеет место некроз кожи, появляются язвы на коже человека, сильные болезненные ощущения, значительное повышение температуры тела (И = 400–600 кДж/м 2).
4 -некроз кожи и подлежащих тканей.
Тяжесть поражения от воздействия светового излучения зависит не только от степени глубины ожога, но и от размеров пораженных участков, их локализации, вплоть до развития ожоговой болезни.
Кроме ожогов кожи, световое излучение вызывает поражение глаз:
Временное ослепление после взгляда на светящуюся область - длится в течение нескольких минут. Особенно действен световой импульс в ночное время суток;
Ожоги глазного дна возникают в результате прямого взгляда на светящуюся область;
Ожоги роговицы и век глаз возникают при тех же условиях, что и ожоги незащищенных участков кожи.
Следует учитывать, что роговица и веки глаз имеют не такую грубую структуру как кожный покров, поэтому и величины светового импульса, вызывающего поражения, будут меньше.
При защищенных глазах временное ослепление и ожоги глазного дна сводятся к минимуму.
Для защиты людей от светового излучения можно использовать любую тень, укрытие, жалюзи, шторы на окнах и т. д.
Результатом действия светового излучения может быть воспламенение и возгорание предметов, оплавление, обугливание, большие температурные напряжения в материалах
Тепловое воздействие светового излучения может вызвать повреждения линий связи, деформацию металлоконструкций, возгорание деревянных сооружений, что может привести к возникновению пожаров в населенных пунктах, лесах. Вероятность возникновения пожаров зависит от мощности и длительности светового импульса, огнестойкости материалов, плотности и характера городской застройки.
При небольшой мощности взрыва время действия светового импульса τ си незначительно и промежуток времени между приходом светового импульса и ударной волной мал, а поэтому еще не успеет произойти возгорания, как приходящая ударная волна успеет погасить очаг возгорания. При больших мощностях взрыва время действия светового импульса τ си увеличивается, и приходящая ударная волна усиливает процесс воспламенения, так как процесс возгорания уже установился (ударная волна отстает от светового излучения).
Для защиты от подобного воздействия светового излучения необходимо принимать меры обычной пожарной безопасности.
Электромагнитный импульс
При ядерных взрывах в атмосфере возникают мощные электромагнитные поля с волнами от 1 до 1000 м и более. В силу кратковременности существования таких полей их принято называть электромагнитным импульсом. Хотя оно и не оказывает никакого прямого влияния на человека, воздействие ЭМИ повреждает электронную аппаратуру: поражающее действие обусловлено возникновением электрических напряжений и токов в проводах, кабелях воздушных и подземных линий связи, сигнализации электропередач, антеннах радиостанций, это приводит к пробоям изоляции и выходу из строя электроприборов - полупроводниковые приборы, различные электронные блоки, трансформаторные подстанции и т. д. В отличие от полупроводников, электронные лампы не подвержены воздействию сильной радиации и электромагнитных полей. Помимо этого большое количество ионов, возникшее после взрыва, препятствует распространению радиоволн и работе радиолокационных станций.
Сила ЭМИ меняется в зависимости от высоты взрыва: в диапазоне 4-30 км он относительно слаб, сильнее при взрыве ниже 4 км, и особенно силён при высоте подрыва более 30 км.
Одновременно с ЭМИ возникают радиоволны, распространяющиеся на большие расстояния.
Проникающая радиация
Проникающей радиацией ядерного взрыва называют поток гамма-излучения и нейтронов испускаемых из зоны и облака ядерного взрыва. Источниками проникающей радиации являются ядерные реакции протекающие в эпицентре в момент взрыва и радиоактивный распад осколков (продуктов) деления в облаке взрыва.
Время действия проникающей радиации на наземные объекты составляет 15-25 сек. и определяется временем подъема облака взрыва на такую высоту (2-3 км.), при которой гамма-нейтронное излучение, поглощаясь толщей воздуха, практически, не достигает поверхности земли. Радиус поражения проникающей радиации при взрывах в атмосфере меньше, чем радиусы поражения от светового излучения и ударной волны, поскольку она сильно поглощается атмосферой. Проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 2-3 км от места взрыва, даже для больших по мощности зарядов.
Поражающее действие проникающей радиации уменьшается:
По мере удаления от эпицентра ядерного взрыва
За преградами из материалов, поглощающих и рассеивающих гамма-излучение и нейтроны.
Проникающая радиация может вызывать обратимые и необратимые изменения в материалах, электронных, оптических и других приборах за счет нарушения кристаллической решетки вещества и других физико-химических процессов под воздействием ионизирующих излучений.
Поражение человека будет рассмотрено ниже.
Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие гамма-излучение и поток нейтронов. Ее уровень снижается в 10 раз после прохождения 11 см стали, либо 35 см бетона, либо 50 см грунта/кирпичной кладки, либо 1 м древесины.
Радиоактивное заражение
Радиоактивное загрязнение местности возникает в результате выпадения РВ на поверхность земли из радиоактивного облака вместе с осадками. Радиоактивные облака возникают в результате ядерных взрывов, разрушения ядерных реакторов, АЭС и т. д.
Местность в экстремальных ситуациях считается загрязненной, если уровень радиоактивного излучения на высоте 70 см от поверхности земли не меньше 0,5 Р/ч.
Источниками радиоактивного загрязнения местности (РЗМ) являются:
продукты деления ядерного горючего (урана, плутония). В этом случае имеют место - и -излучения;
не разделившаяся часть горючего при ядерном взрыве, так как в реакции деления взрывного характера принимает участие примерно 20 % горючего. Оставшаяся часть горючего загрязняет территорию и является источником -излучений;
наведенная активность в почве. Под воздействием нейтронного потока в грунте образуется ряд радиоактивных изотопов: алюминий-28, натрий-24, магний-24, которые при своем распаде выделяют - и -излучения.
Рассмотрим образование РЗМ в случае аварии, разрушения АЭС, ядерных реакторов.
Ядерные реакторы и АЭС являются потенциально опасными для окружающей среды, а поэтому при проектировании таких объектов предусматривается решение вопросов безопасности обслуживающего персонала и населения. Особенностью аварии на АЭС, ядерных реакторах является то, что процесс деления ядерного топлива, используемого в ядерных реакторах, продолжается длительное время. Поэтому в случае разрушения реактора в атмосферу могут длительное время поступать РВ. Подъем РВ осуществляется на незначительную высоту (800–1000 м), что объясняется небольшой мощностью теплового взрыва ядерного реактора (порядка 0,04 кт). На этой высоте и в течение длительного времени ветер меняет свое направление много раз, а поэтому ярко выраженного, как при ядерном взрыве, следа радиоактивного облака нет. РВ соединяется с дождевыми облаками и перемещается вместе с ними. Из дождевых облаков РВ выпадают вместе с осадками. В результате этого загрязненные территории могут быть значительными по своим размерам и находиться на очень больших расстояниях от места аварии, как это было в результате аварии на Чернобыльской АЭС.
Связь между дозой облучения за время до полного распада Д и уровнем радиации P (t ) зар за время заражения t зар выражается соотношением
Д = 5 P (t ) зар t зар.
В идеальном случае на равнинной местности при равномерном ветре одного направления радиоактивный след имеет форму эллипса и условно делится на зоны загрязнения, границы которых характеризуются дозой излучения, полученной человеком за время от момента образования следа до полного радиоактивного распада вещества Д или уровнем радиации на 1 ч после аварии (рис. 4).
Рис. 4. Распределение уровней радиации по следу радиоактивного облака 1,2 - след и ось облака, 3,4- уровни радиации вдоль и на ширине следа
При аварии, разрушении АЭС, ядерных реакторов загрязненная территория по уровням радиации делится на 5 зон:
М - зона слабого РЗМ с уровнем радиации на 1 ч после аварии Р 1 = 0,025–0,1 Р/ч;
А - зона умеренного загрязнения с уровнями радиации на границах зоны Р 1 = 0,1–1,0 Р/ч;
Б - зона среднего загрязнения с уровнями радиации на границах зоны Р 1 = 1,0–3,0 Р/ч;
В - зона опасного загрязнения с уровнями радиации на границах зоны Р 1 = 3,0–10,0 Р/ч;
Г - зона чрезмерно опасного загрязнения с уровнями радиации на внешней границе зоны Р 1 = 10,0 Р/ч.
С течением времени из-за естественного распада РВ уровни радиации на следе радиоактивного облака уменьшаются по экспоненциальному закону:
где P 0 - уровень радиации в момент времени t 0 после аварии на АЭС, ядерных реакторах и т. д.; P (t ) - уровень радиации в момент времени t , т. е. времени измерения уровня радиации или времени начала работ в зоне РЗМ; n - показатель степени, характеризующий величину спада уровня радиации и зависящий от изотопного состава радионуклидов и продолжительности их жизни. Так при ядерном взрыве n = 1,2, а при аварии, разрушении АЭС, ядерных реакторов n = 0,4–0,5 (рис. 5).
Рис. 5. Изменение уровня радиации во времени
Для ядерного взрыва уровень радиации через 7 ч после взрыва уменьшается в 10 раз, через 2 суток - в 100 раз и через 7 недель - в 1000 раз. Уменьшение же уровня радиации в результате аварии на АЭС, ядерных реакторах происходит существенно медленнее.
Оценка дозы облучения . Зная уровень радиоактивного загрязнения местности P (t ), т. е. уровень радиации на момент времени измерения или начала работ на загрязненной территории, можно определить дозу облучения Д обл, которую получит человек за интервал времени от начала облучения (время начала работ в зоне, время входа в зону) до конца облучения (время выхода из зоны, время конца работы в зоне).
Для определения дозы облучения можно воспользоваться выражением
После интегрирования
К поражающим факторам радиационных аварий на ядерных энергетических установках с выбросом РВ, формирующих медико-санитарные последствия, относятся:
Воздействие ионизирующего излучения;
Воздействие механического и термического факторов при взрывах и пожарах на ядерных энергетических установках;
Воздействие психоэмоционального фактора.
К основным типам ионизирующего излучения относятся a-, b-, g- и нейтронное излучения.
g-излучение не является самостоятельным типом радиоактивности. Обычно все типы радиоактивности сопровождаются испусканием g-излучения – жесткого, коротковолнового электромагнитного излучения. g-излучение является основной формой уменьшения энергии возбужденных продуктов радиоактивных превращений, в том числе и при ядерных реакциях. Оно сопровождает процессы a- и b-распадов и не вызывает изменения заряда и массового числа ядер. g-излучение испускается дочерним ядром, которое в момент своего образования становится возбужденным.
Излучения разных видов оказывают неодинаковое воздействие на организм человека, что объясняется разной их ионизирующей способностью (ионизация – превращение атомов и молекул облучаемой среды в положительно и отрицательно заряженные частицы – ионы).
Так, a-излучения, представляющие собой тяжелые (ядра гелия), имеющие заряд частицы, обладают наибольшей ионизирующей способностью. Но их энергия вследствие ионизации быстро уменьшается. Поэтому a-излучения не способны проникнуть через наружный (роговой) слой кожи и не представляют опасности для человека до тех пор, пока вещества, испускающие a-частицы не попадут внутрь организма.
b-частицы (отрицательно или положительно заряженные электроны или положительно заряженные позитроны с непрерывным энергетическим спектром) на пути своего движения реже сталкиваются с нейтральными молекулами, поэтому их ионизирующая способность меньше, чем у a-излучения. Потеря же энергии при этом происходит медленнее и проникающая способность в тканях организма больше (1-2 см). b-излучения опасны для человека, особенно при попадании РВ на кожу или внутрь организма.
