Гражданска защита и подготовка за кризи Умения за оцеляване по време на война, бедствия, аварии, ядрен взрив и радиация
Ядреното оръжие е оръжие за масово поразяване с мощно взривно и последващо вторично радиационно действие. То се базира на енергията, която се отделя при верижната реакция на делене на тежките ядра на някои изотопи на урана или на плутония или на синтез на по-леките ядра на изотопите на водорода (деутерий и тритий) в по-тежки.
Ядреният взрив се различава от обикновения не само по количеството енергия, но и по характера на измененията, които настъпват във веществото на заряда. Обикновените взривни вещества са неустойчиви химически съединения или смеси. В момента на взрива техните молекули се превръщат в молекули на по-прости и устойчиви вещества. При тротила това са молекули на вода, азот, азотни съединения и въглеродни оксиди. При ядрения взрив атомните ядра се превръщат в по-трайни атомни ядра на продуктите от взрива. Процесът на тази ядрена реакция или ядрено делене е източник на огромната енергия на ядрения взрив.
Използването на термина атомно оръжие е отчасти неправилно, тъй като макар че атомът се разделя, енергията за взрива идва от деленето на ядрото и за това термините ядрен и термоядрен са по-правилни за употреба.
Ядреното оръжие се състои от ядрен боеприпас (ядрена бойна глава), средство за неговата доставка (носител) и средства за управление. В зависимост от типа на заряда и устройството му могат да бъдат употребени по-точни и специализирани понятия като ядрени оръжия, водородна бомба, термоядрено оръжие, комбинирано ядрено оръжие или неутронно оръжие.
Спрямо целта на използването различаваме два вида: тактическо и стратегическо ядрено оръжие. Особеностите на поразяващото действие на ядрения взрив по отношение на личния състав, бойната техника и гражданските обекти зависят не само от мощността на ядрения боеприпас, но и от вида на взрива (въздушен, наземен, подземен), типа на ядреното устройство, топографията на местността и метеорологичните условия.
За да се разбере същността на ядрения взрив, е нужно да се разберат някои понятия от физиката и химията. Ще започнем със строежа на атома.
Всички вещества и предмети в природата се състоят от миниатюрни частици, наречени атоми. Когато едно вещество съдържа атоми от един вид, то се нарича просто. Когато са два или повече вида, веществото е сложно. Сложните вещества могат да се разлагат по химичен път до простите, от които се състоят.
Атомът има сложно устройство. В неговия център се намира много плътно ядро, което има положителен (+) заряд. Размерите на ядрото са от 100 до 10 000 пъти по-малки от размерите на самия атом. Ако си представите, че един атом се уголемява до размерите на една бъчва, то неговото уголемено ядро ще е голямо колкото една прашинка, която ще тежи няколко тона.
Около ядрото с голяма скорост се въртят леки отрицателно заредени частици, наречени електрони (-). Атомите на различните химични елементи имат различен брой електрони. Около ядрото на водорода се движи един електрон, на хелия два, на лития три, а около ядрото на урана са 92 електрона. Броят на електроните в електронната обвивка е равен на поредния номер на елемента в периодичната таблица на Менделеев.
Самото ядро е изградено от два вида частици – протони и неутрони. Протонът е положително зареден, а неутронът е елементарна частица без заряд. Докато числото на протоните за всеки елемент е фиксирано, то броят на неутроните може да се изменя в определени граници. Тези разновидности на един и същи елемент с различни масови числа се наричат изотопи. Изотопите на един елемент имат практически еднакви химически свойства, защото химията се определя от броя на електроните, а той не се променя. Различават се физичните и най-вече ядрените им свойства — маса, устойчивост и способност да участват в ядрени реакции.
Известните днес 118 елемента имат около 3300 известни изотопа, някои от които са устойчиви, а други радиоактивни. Радиоактивни са тези изотопи, които самоволно претърпяват ядрени превръщания и изпускат йонизиращи лъчи. Това явление се нарича радиоактивност. При разпадането се излъчват алфа и бета частици и гама лъчи.
Алфа частиците представляват поток от бързо движещи се хелиеви ядра. Скоростта им е между 15 000 и 20 000 км./сек. При това движение те се сблъскват с атомите на средата и я йонизират. Притежават голяма йонизираща и малка проникваща способност.
Бета частиците са поток от бързолетящи електрони с маса около 8000 пъти по-малка от тази на алфа частиците. Скоростта им е от 150 000 до 290 000 км./сек. Тяхната йонизираща способност е много по-ниска в сравнение с алфа частиците, но пробегът им е много по-голям.
Гама лъчите представляват електромагнитни трептения, наподобяващи рентгенови лъчи. Тяхната скорост на движение е равна на скоростта на светлината. Йонизиращата им способност е много по-малка от тази на алфа и бета частиците, но притежават голяма проникваща способност. Те са и най-опасни за живите организми.
Процесът на изменение на структурата на ядрото се нарича ядрена реакция. При него взаимодействат ядрени частици и ядра или отделни ядра, при което се получават нови ядра и частици и се освобождава енергия.
От ядрените реакции за сега най-добре са изучени процеса на деление на тежките ядра в по-леки и на синтеза на по-леките в тежки. При някои тежки елементи като уран и плутоний, се наблюдава ядрено разпадане на две парчета. Този процес се нарича делене на ядрата. Той се осъществява с изпускане на 200 MeV енергия от всяко разделящо се ядро.
Изучаването им показва, че при облъчване с бавни неутрони се дели само уран-235, докато по-тежкият уран-238 поглъща бавните неутрони, без да се предизвиква деление. Вещества, чиито ядрено делене може да бъде предизвикано от бавни неутрони, са наричани ядрени взривни вещества. Такива са и плутоний-239 и уран-233.
Верижна реакция e процесът, при който всяко разделящо се ядро освобождава два или три неутрона, от които поне един влиза в реакцията на следващото делене. За да се случи това, е важна геометричната форма на ядреното взривно вещество, плътността на веществото, наличието на отражател за неутрони и критична маса вещество, при която всяко поколение неутрони ражда ново, състоящо се от същото количество неутрони.
Официални източници: Световна здравна организация — йонизираща радиация и защитни мерки
Справочник: Вижте списъка на бомбоубежищата и укритията в България по градове.
Видовете радиация имат съвсем практическо значение, защото от тях зависи дали стената, зад която сте застанали, ви пази. „Ядрена заплаха“ превежда цялата тази физика в практика: какво спира алфа, бета и гама лъчението, какъв слой от какъв материал е нужен, как се следи натрупаната доза и кои симптоми означават, че трябва да действате незабавно.
Поръчай книгата
Често задавани въпроси
Каква е принципната разлика между ядрен взрив и взрив на обикновено взривно вещество?
Разликата не е само в количеството освободена енергия, а в самата природа на процеса. При обикновените взривни вещества протича химическа реакция: неустойчиви съединения или смеси се разпадат до по-прости и по-стабилни вещества, като електронните обвивки на атомите се пренареждат, но ядрата остават непокътнати. При тротила например продуктите са молекули вода, азот, азотни съединения и въглеродни оксиди. Атомът остава същият атом — променя се само с кого е свързан.
При ядрения взрив се променя самото атомно ядро. Тежките ядра на урана или плутония се делят на по-леки и по-устойчиви ядра, или обратното — леките ядра на водородните изотопи деутерий и тритий се сливат в по-тежки. Всяко делящо се ядро освобождава около 200 MeV енергия, което е милиони пъти повече от енергията на една химическа връзка. Оттук идва и вторият голям практически различител: химическият взрив свършва със себе си, докато ядреният оставя след себе си радиоактивни продукти, които продължават да излъчват йонизиращи лъчи дълго след като ударната вълна е отминала.
Правилно ли е ядреното оръжие да се нарича „атомно“?
Терминът „атомно оръжие“ е отчасти неточен, макар че е широко разпространен и в разговорната реч, и в по-старата литература. Атомът действително се разделя, но енергията на взрива не идва от атома като цяло, а конкретно от процесите в неговото ядро — от деленето или синтеза на атомните ядра. Затова технически по-правилните и по-точни термини са „ядрено оръжие“ и „термоядрено оръжие“.
Това не е педантичност заради самата педантичност. Точната терминология има значение, когато четете официални документи, доктрини или инструкции на гражданската защита, защото различните типове заряди се държат различно. В зависимост от типа на заряда и устройството му се използват и по-специализирани понятия: водородна бомба, термоядрено оръжие, комбинирано ядрено оръжие и неутронно оръжие. Всяко от тях има различно разпределение на поразяващите фактори, а от това пряко зависи каква защита ви трябва.
От какво се състои ядреното оръжие като цялостна система?
Ядреното оръжие не е просто бомба. То представлява система от три части: ядрен боеприпас (ядрената бойна глава), средство за доставяне на боеприпаса до целта (носител) и средства за управление. Носителят може да бъде балистична ракета, крилата ракета, самолет, артилерийско оръдие или торпедо, а средствата за управление включват системите за откриване, целеуказване, санкциониране и задействане.
За цивилното население тази структура има едно много практично следствие: времето за реакция зависи изцяло от носителя, а не от заряда. Междуконтинентална балистична ракета изминава разстоянието до целта за десетки минути, докато тактически заряд, доставен от самолет или артилерия по близка цел, може да даде минути или дори секунди предупреждение. Затова плановете за укриване не бива да се правят въз основа на „ще има сирена и ще имам време“, а въз основа на това къде се намирате в момента и колко бързо можете да стигнете до най-близката бетонна конструкция под нивото на земята.
Каква е разликата между тактическо и стратегическо ядрено оръжие?
Разграничението е по целта на употребата, а не само по мощността. Стратегическото ядрено оръжие е предназначено да порази жизненоважни за противника обекти в дълбочина — големи градове, промишлени центрове, командни пунктове, стратегически бази — и обикновено има мощност от стотици килотони до мегатони. Тактическото ядрено оръжие се използва за поразяване на войски, техника и обекти на бойното поле или в непосредствения тил и има значително по-малка мощност.
Практическата разлика за цивилния човек е огромна и често подценявана. Стратегически удар по голям град означава пълно унищожение в широк радиус, при което подготовката има смисъл главно извън основната зона. Тактически заряд обаче създава непосредствена смъртоносна зона от порядъка на един-два километра, което означава, че огромна част от населението на един град би оцеляла от самия взрив и би се сблъскала преди всичко с проблема на радиоактивното замърсяване, разрушената инфраструктура и липсата на медицинска помощ. Именно за този сценарий подготовката е най-смислена.
Какво представляват изотопите и защо са важни за ядреното оръжие?
Атомното ядро е изградено от два вида частици — положително заредени протони и незаредени неутрони. Броят на протоните определя кой е химичният елемент и е фиксиран: всеки атом с 92 протона е уран, независимо от всичко останало. Броят на неутроните обаче може да варира в определени граници. Разновидностите на един и същ елемент с различен брой неутрони, тоест с различно масово число, се наричат изотопи.
Известните елементи имат общо около хиляда изотопа. Част от тях са устойчиви, а други са радиоактивни — те самоволно претърпяват ядрени превръщания и изпускат йонизиращи лъчи. Именно изотопният състав определя дали дадено вещество става за ядрено взривно вещество. Уранът в природата е предимно уран-238, който не се дели от бавни неутрони, докато делящият се уран-235 е малка част от него. Затова и обогатяването на уран е техническото тясно място при създаването на ядрено оръжие — то представлява разделяне на два изотопа на един и същ елемент.
Какви видове йонизиращо лъчение се отделят при радиоактивен разпад?
При радиоактивния разпад се излъчват три основни вида: алфа частици, бета частици и гама лъчи. Алфа частиците са поток от бързо движещи се хелиеви ядра със скорост между 15 000 и 20 000 км/сек. Те се сблъскват с атомите на средата и силно я йонизират, но точно затова бързо губят енергия и имат много малка проникваща способност. Бета частиците са поток от бързолетящи електрони с маса около 8000 пъти по-малка от тази на алфа частиците и скорост от 150 000 до 290 000 км/сек; йонизиращата им способност е значително по-ниска, но пробегът им е много по-голям.
Гама лъчите не са частици, а електромагнитни трептения, наподобяващи рентгеновите лъчи, и се движат със скоростта на светлината. Тяхната йонизираща способност е най-ниска от трите, но проникващата им способност е най-голяма — и точно затова те са най-опасни за живите организми при външно облъчване. Тази обратна зависимост между йонизираща и проникваща способност е ключът към цялата практическа радиационна защита.
Кое лъчение е най-опасно — алфа, бета или гама?
Отговорът зависи от това дали източникът е извън тялото ви, или вътре в него, и това е едно от най-често бърканите неща. При външно облъчване най-опасни са гама лъчите. Те преминават през дрехи, стени и покриви и стигат до вътрешните органи, докато алфа частиците се спират от външния слой на кожата или дори от лист хартия, а бета частиците — от няколко сантиметра плътен материал или от дебели дрехи.
Картината се обръща напълно, ако радиоактивните частици попаднат вътре в тялото — с вдишан прах, с храна или с вода. Тогава алфа частиците, които имат огромна йонизираща способност и предават цялата си енергия на много малък обем тъкан, стават най-разрушителни, защото облъчват директно живите клетки без никаква преграда между тях. Оттук следва и практическото правило: срещу гама лъчите се защитавате с маса — бетон, почва, етажи над и под вас; срещу алфа и бета се защитавате с бариера срещу праха — маска, найлон, затворени отвори, събличане на замърсените дрехи и обилно измиване.
Защо уран-235 се дели, а уран-238 не?
При облъчване с бавни неутрони се дели само уран-235. По-тежкият уран-238 поглъща бавните неутрони, без при това да се предизвика деление. Тази разлика в поведението на два изотопа на един и същ елемент е фундаментална за цялата ядрена технология — и за оръжията, и за енергетиката.
Веществата, чието ядрено делене може да бъде предизвикано от бавни неутрони, се наричат ядрени взривни вещества. Освен уран-235 такива са и плутоний-239, и уран-233. Практическото следствие е, че природният уран сам по себе си не може да послужи за бомба: необходимо е дългият и енергоемък процес на обогатяване, при който делът на уран-235 се повишава многократно. Именно защото този процес изисква огромна индустриална инфраструктура, броят на държавите, притежаващи ядрено оръжие, остава сравнително малък въпреки това, че физиката зад него е публично известна от десетилетия.
Какво е верижна реакция и какви условия са необходими, за да протече?
Верижната реакция е процесът, при който всяко разделящо се ядро освобождава два или три неутрона, от които поне един задължително влиза в реакцията на следващото делене. Ако този брой е точно един, реакцията се самоподдържа със стабилна скорост — това е принципът на ядрения реактор. Ако е повече от един, броят на деленията нараства лавинообразно за милионни части от секундата и се получава ядрен взрив.
За да се случи това, не е достатъчно просто да има делящо се вещество. Необходими са няколко условия едновременно: подходяща геометрична форма на ядреното взривно вещество, достатъчна плътност на веществото, наличие на отражател, който връща излитащите неутрони обратно, и най-важното — критична маса, тоест такова количество вещество, при което всяко поколение неутрони поражда ново поколение със същия или по-голям брой. Под критичната маса неутроните излитат навън, преди да са предизвикали достатъчно нови деления, и реакцията затихва. Точно това е и причината ядрените заряди да не могат да „избухнат случайно“ при пожар или удар.
Защо познаването на видовете радиация има пряко практическо значение при укриване?
Защото от вида на лъчението зависи дали стената, зад която сте застанали, изобщо ви пази. Ако не знаете срещу какво се защитавате, можете да вложите цялата си енергия в мярка, която не решава реалния проблем — например да облепите прозорците с найлон, когато основната заплаха е гама фонът, или обратното, да се притеснявате само за гама лъчението, докато вдишвате радиоактивен прах.
Практическият превод е следният. Алфа частиците имат пробег от милиметри и се спират от найлон, дреха или дори от навлажнена кърпа върху носа и устата. Бета частиците имат пробег от сантиметри и изискват по-плътна преграда, но също се спират сравнително лесно. Гама лъчите изискват маса и разстояние — бетонни плочи, слой почва, етажи между вас и външните стени. Затова мазето е най-доброто укритие: то ви дава едновременно почва отстрани, бетон отгоре и физическо отделяне от праха навън. А затварянето на отдушниците и уплътняването на процепите не е защита от гама лъчение, а защита от вдишване на алфа и бета излъчватели.
