Ledakan bawah air. Ledakan bawah air. Ledakan nuklir permukaan

Fisikawan Amerika Robert Oppenheimer, juga dikenal sebagai “bapak bom atom,” lahir di New York pada tahun 1904 dalam keluarga Yahudi yang kaya dan terpelajar. Selama Perang Dunia II, ia memimpin pengembangan ilmuwan nuklir Amerika untuk menciptakan bom atom pertama dalam sejarah manusia.

Nama tantangan: Trinity
Tanggal: 16 Juli 1945
Lokasi: TPA di Alamogordo, New Mexico.

Ini adalah uji coba bom atom pertama di dunia. Di area berdiameter 1,6 kilometer, bola api raksasa berwarna ungu-hijau-oranye melesat ke langit. Bumi berguncang akibat ledakan tersebut, kepulan asap putih membubung ke langit dan mulai mengembang secara bertahap, berbentuk jamur yang menakutkan di ketinggian sekitar 11 kilometer.

Nama Tantangan: Baker
Tanggal: 24 Juli 1946
Lokasi: Laguna Bikini Atoll
Jenis ledakan: Bawah air, kedalaman 27,5 meter
Hasil: 23 kiloton

Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mempelajari dampak senjata nuklir terhadap kapal angkatan laut dan personelnya. 71 kapal diubah menjadi sasaran terapung. Ini adalah uji coba senjata nuklir kelima. Ledakan tersebut mengangkat beberapa juta ton air ke udara.

Nama Tantangan: Mampu (sebagai bagian dari Operasi Ranger)
Tanggal: 27 Januari 1951
Lokasi: Situs Uji Nevada

Nama Tantangan: George
Tanggal: 1951

Nama Tantangan: Anjing
Tanggal: 1951
Lokasi: Situs Uji Nuklir Nevada

Nama Tantangan: Mike
Tanggal: 31 Oktober 1952
Lokasi: Pulau Elugelab ("Flora"), Enewate Atoll
Kekuatan: 10,4 megaton

Perangkat yang diledakkan selama pengujian Mike, yang disebut "sosis", adalah bom "hidrogen" kelas megaton pertama yang sebenarnya. Awan jamur tersebut mencapai ketinggian 41 km dengan diameter 96 km.

Nama Tes: Annie (sebagai bagian dari Operasi Hasil Knothole)
Tanggal: 17 Maret 1953
Lokasi: Situs Uji Nuklir Nevada
Hasil: 16 kiloton

Nama Tantangan: Grable (sebagai bagian dari Operation Upshot Knothole)
Tanggal: 25 Mei 1953
Lokasi: Situs Uji Nuklir Nevada
Kekuatan: 15 kiloton

Nama Tantangan: Castle Bravo
Tanggal: 1 Maret 1954
Lokasi: Atol Bikini
Jenis ledakan: permukaan
Kekuatan: 15 megaton

Bom hidrogen Castle Bravo adalah ledakan terkuat yang pernah diuji oleh Amerika Serikat. Kekuatan ledakannya ternyata jauh lebih besar dari perkiraan awal sebesar 4-6 megaton.

Nama Tantangan: Castle Romeo
Tanggal: 26 Maret 1954
Lokasi: di tongkang di Kawah Bravo, Bikini Atoll
Jenis ledakan: permukaan
Kekuatan: 11 megaton

Kekuatan ledakannya ternyata 3 kali lebih besar dari perkiraan awal. Romeo adalah tes pertama yang dilakukan pada kapal tongkang.

Nama Tantangan: Seminole
Tanggal: 6 Juni 1956

Tenaga: 13,7 kiloton

Nama Tantangan: Priscilla (sebagai bagian dari seri tantangan "Plumbbob")
Tanggal: 1957
Lokasi: Situs Uji Nuklir Nevada
Hasil: 37 kiloton

Nama Tantangan: Payung
Tanggal: 8 Juni 1958
Lokasi: Laguna Enewetak di Samudera Pasifik
Kekuatan: 8 kiloton

Ledakan nuklir bawah air dilakukan selama Operasi Hardtack. Kapal yang dinonaktifkan digunakan sebagai sasaran.

Nama Tantangan: Oak
Tanggal: 28 Juni 1958
Lokasi: Laguna Enewetak di Samudera Pasifik
Hasil: 8,9 megaton

Nama tes: AN602 (alias “Tsar Bomba” dan “Ibu Kuzka”)
Tanggal: 30 Oktober 1961
Lokasi: Tempat pelatihan Novaya Zemlya
Kekuatan: lebih dari 50 megaton

Nama Tes: AZTEC (sebagai bagian dari Proyek Dominic)
Tanggal: 27 April 1962
Lokasi: Pulau Natal
Hasil: 410 kiloton

Nama Tantangan: Chama (sebagai bagian dari Proyek Dominic)
Tanggal: 18 Oktober 1962
Lokasi: Pulau Johnston
Kekuatan: 1,59 megaton

Nama Tantangan: Truckee (sebagai bagian dari Proyek Dominic)
Tanggal: 9 Juni 1962
Lokasi: Pulau Natal
Kekuatan: lebih dari 210 kiloton

Nama Tantangan: YA
Tanggal: 10 Juni 1962
Lokasi: Pulau Natal
Kekuatan: 3 megaton

Nama tantangan: “Unicorn” (Perancis: Licorne)
Tanggal: 3 Juli 1970
Lokasi: Atol di Polinesia Prancis
Hasil: 914 kiloton

Nama Tantangan: Rhea
Tanggal: 14 Juni 1971
Tempat: Polinesia Prancis
Kekuatan: 1 megaton

Selama pemboman atom Hiroshima (bom atom “Baby”, 6 Agustus 1945), jumlah korban tewas berkisar antara 90 hingga 166 ribu orang.

Selama pemboman atom Nagasaki (bom atom "Fat Man", 9 Agustus 1945), jumlah korban tewas berkisar antara 60 hingga 80 ribu orang. Kedua pemboman ini menjadi satu-satunya contoh penggunaan senjata nuklir dalam pertempuran dalam sejarah umat manusia.

Hasil uji coba nuklir di Bikini Atoll dilebih-lebihkan demi menjaga lingkungan dari senjata nuklir sebagai alat penghancur. Faktanya, senjata super terbaru ternyata adalah “macan kertas”. Hanya 5 dari 77 kapal yang menjadi sasaran serangan tersebut menjadi korban ledakan Able pertama - hanya mereka yang berada di dekat pusat gempa (kurang dari 500 meter).

Perlu dicatat bahwa pengujian dilakukan di laguna yang dangkal. Di laut terbuka, ketinggian gelombang dasar akan lebih rendah, dan efek destruktif ledakan akan lebih lemah (dengan analogi gelombang tsunami, yang praktis tidak terlihat jauh dari pantai).

Susunan kapal yang padat di tempat berlabuh juga berperan. Dalam kondisi nyata, ketika melakukan perjalanan dalam tatanan anti-nuklir (ketika jarak antar kapal minimal 1000 meter), bahkan serangan langsung bom atau rudal dengan hulu ledak nuklir di salah satu kapal tidak akan mampu menghentikan kapal tersebut. pasukan. Terakhir, patut diperhitungkan kurangnya perjuangan untuk kelangsungan hidup kapal, yang membuat mereka mudah menjadi korban kebakaran dan lubang yang paling sederhana.

Diketahui empat dari delapan kapal selam yang mengikuti uji coba tersebut menjadi korban ledakan bawah air Baker (berkekuatan 23 kt). Selanjutnya, mereka semua dibesarkan dan dikembalikan ke layanan!

Sudut pandang resmi mengacu pada lubang yang dihasilkan pada lambung kapal yang tahan lama, tetapi hal ini bertentangan dengan akal sehat. Penulis Rusia Oleg Teslenko menarik perhatian pada perbedaan deskripsi kerusakan kapal dan metode pengangkatannya. Untuk memompa keluar air, Anda harus menutup kompartemen kapal yang tenggelam terlebih dahulu. Hal ini tidak mungkin terjadi pada kapal selam yang memiliki lambung ringan di atas lambung yang tahan lama (jika sebuah ledakan menghancurkan lambung yang tahan lama, maka lambung yang ringan akan berubah menjadi berantakan, bukan? Lalu bagaimana menjelaskan kembalinya mereka dengan cepat? untuk bertugas?) Sebaliknya, Yankees menolak mengangkat dengan bantuan ponton: penyelam harus mempertaruhkan nyawa mereka, mencuci saluran di bawah dasar kapal selam untuk memasang kabel dan berdiri berjam-jam di lumpur radioaktif setinggi pinggang.

Diketahui secara pasti bahwa semua kapal yang tenggelam berada di bawah air pada saat ledakan, sehingga cadangan daya apungnya sekitar 0,5%. Sedikit saja ketidakseimbangan (masuknya ~10 ton air), mereka langsung jatuh ke dasar. Bisa jadi penyebutan lubang adalah fiksi. Air dalam jumlah kecil dapat masuk ke kompartemen melalui segel dan segel perangkat yang dapat ditarik - setetes demi setetes. Beberapa hari kemudian, ketika tim penyelamat mencapai perahu, mereka sudah tenggelam ke dasar laguna.

Jika serangan menggunakan senjata nuklir terjadi dalam kondisi pertempuran nyata, awak kapal akan segera mengambil tindakan untuk menghilangkan akibat ledakan dan kapal akan dapat melanjutkan perjalanannya.

Argumen di atas didukung oleh perhitungan yang menyatakan bahwa kekuatan ledakan berbanding terbalik dengan pangkat tiga jarak. Itu. bahkan dengan penggunaan amunisi taktis setengah megaton (20 kali lebih kuat dari bom yang dijatuhkan di Hiroshima dan Bikini), radius kerusakan hanya akan meningkat 2...2,5 kali lipat. Yang jelas tidak cukup untuk menembak “di atas wilayah” dengan harapan ledakan nuklir, dimanapun terjadi, akan mampu merugikan skuadron musuh.

Ketergantungan kubik dari kekuatan ledakan pada jarak menjelaskan kerusakan tempur yang diterima kapal selama pengujian di Bikini. Tidak seperti bom dan torpedo konvensional, ledakan nuklir tidak dapat menembus perlindungan torpedo, menghancurkan bangunan berbobot ribuan ton, atau merusak sekat internal. Pada jarak satu kilometer, kekuatan ledakan berkurang satu miliar kali lipat. Dan meskipun ledakan nuklir jauh lebih dahsyat daripada ledakan bom konvensional, namun dengan mempertimbangkan jarak, keunggulan hulu ledak nuklir dibandingkan hulu ledak konvensional tidak terlihat jelas.

Pakar militer Soviet sampai pada kesimpulan yang kurang lebih sama setelah melakukan serangkaian uji coba nuklir di Novaya Zemlya. Para pelaut menempatkan selusin kapal perang (kapal perusak yang dinonaktifkan, kapal penyapu ranjau, kapal selam Jerman yang ditangkap) di enam jari-jari dan meledakkan muatan nuklir di kedalaman dangkal, yang desainnya setara dengan torpedo T-5. Untuk pertama kalinya (1955), kekuatan ledakan adalah 3,5 kt (namun, jangan lupakan ketergantungan kubik gaya ledakan pada jarak!)

Pada tanggal 7 September 1957, ledakan lain dengan kekuatan 10 kt terjadi di Teluk Chernaya. Sebulan kemudian, tes ketiga dilakukan. Seperti di Bikini Atoll, pengujian dilakukan di cekungan perairan dangkal dengan konsentrasi kapal yang besar.

Hasilnya dapat diprediksi. Bahkan tank-tank malang, termasuk kapal penyapu ranjau dan kapal perusak dari Perang Dunia Pertama, menunjukkan ketahanan yang patut ditiru terhadap ledakan nuklir.

“Jika ada awak kapal selam, mereka akan dengan mudah memperbaiki kebocoran tersebut dan kapal akan tetap siap tempur, kecuali S-81.”

Anggota komisi sampai pada kesimpulan bahwa jika kapal selam menyerang konvoi dengan komposisi yang sama dengan torpedo dengan UBC, maka paling-paling hanya satu kapal atau kapal yang akan tenggelam!

B-9 digantung di ponton setelah 30 jam. Air menembus segel yang rusak. Dia dibesarkan dan 3 hari kemudian dibawa ke kesiapan tempur. S-84 yang berada di permukaan mengalami kerusakan ringan. 15 ton air masuk ke kompartemen haluan S-19 melalui tabung torpedo terbuka, tetapi setelah 2 hari ditertibkan. "Gremyashchiy" sangat terguncang oleh gelombang kejut, penyok muncul di bangunan atas dan cerobong asap, tetapi bagian dari pembangkit listrik yang terbengkalai terus berfungsi. Kerusakan pada Kuibyshev tidak terlalu parah; "K. Liebknecht" mengalami kebocoran dan terdampar. Mekanismenya hampir tidak rusak.

Perlu dicatat bahwa kapal perusak “K. Liebknecht (tipe Novik, diluncurkan tahun 1915) sudah mengalami kebocoran pada lambung kapal SEBELUM dilakukan pengujian.

Tidak ditemukan kerusakan serius pada B-20, hanya air yang masuk melalui beberapa pipa yang menghubungkan lambung yang ringan dan tahan lama. B-22, segera setelah tangki pemberatnya meledak, muncul ke permukaan dengan selamat, dan S-84, meskipun selamat, tidak dapat beraksi. Para kru bisa saja mengatasi kerusakan pada lambung ringan S-20; S-19 tidak memerlukan perbaikan. Gelombang kejut merusak struktur atas F. Mitrofanov dan T-219, sedangkan P. Vinogradov tidak mengalami kerusakan. Struktur atas dan cerobong asap kapal perusak kembali penyok, tetapi untuk Yang Bergemuruh, mekanismenya masih berfungsi. Singkatnya, “subyek percobaan” paling terpengaruh oleh gelombang kejut, dan radiasi cahaya hanya mempengaruhi cat gelap; radioaktivitas yang terdeteksi ternyata tidak signifikan.
- Hasil tes 7 September 1957, ledakan di menara di tepi pantai, kekuatan 10 kt.

Pada 10 Oktober 1957, tes lain dilakukan - dari kapal selam baru S-144, sebuah torpedo T-5 ditembakkan ke Teluk Chernaya, yang meledak pada kedalaman 35 m. Berdiri hanya 240 m dari pusat gempa, "Grozny" tenggelam setelah beberapa waktu, T-218 (280 m) menyusul. Pada S-20 (310 m), kompartemen belakang terendam air, dan tenggelam ke dasar dengan lapisan yang kuat; S-84 (250 m) kedua lambungnya rusak, yang menjadi penyebab kematiannya. Keduanya berada dalam posisi posisional. Ditempatkan 450 m dari pusat gempa, "Enraged" menderita cukup parah, namun tenggelam hanya 4 jam kemudian.S-19, yang berada di permukaan, memiliki senjata dan mekanisme yang rusak, dan hal yang sama terjadi pada "P. Vinogradov" (620 m) . "Gremyashchiy" yang babak belur sekarang memiliki trim di haluannya dan daftar di sisi kiri. Setelah 6 jam, kapal tersebut ditarik ke gundukan pasir, dan masih ada hingga hari ini. B-22, yang tergeletak di tanah 700 m dari lokasi ledakan, tetap siap tempur; Kapal penyapu ranjau T-219 juga telah dilestarikan. Patut dipertimbangkan bahwa kapal-kapal yang paling rusak terkena serangan “senjata penghancur” untuk ketiga kalinya, dan kapal perusak “baru” sudah cukup usang selama hampir 40 tahun bertugas.
- Majalah “Teknologi untuk Pemuda” No.3 Tahun 1998

Kapal perusak "Gremyashchy", foto teratas diambil pada tahun 1991

"Orang Mati yang Hidup". Paparan radiasi pada kru

Ledakan nuklir di udara dianggap “membersihkan diri” karena bagian utama dari produk peluruhan dibawa ke stratosfer dan, selanjutnya, menyebar ke wilayah yang luas. Dari sudut pandang kontaminasi radiasi di area tersebut, ledakan bawah air jauh lebih berbahaya, namun hal ini juga tidak menimbulkan bahaya bagi skuadron: bergerak dengan kecepatan 20 knot, kapal akan meninggalkan zona bahaya dalam waktu setengah jam. jam.

Bahaya terbesar adalah pecahnya ledakan nuklir itu sendiri. Dorongan jangka pendek dari gamma quanta, yang penyerapannya oleh sel-sel tubuh manusia menyebabkan penghancuran kromosom. Pertanyaan lainnya adalah seberapa kuat dorongan ini hingga menyebabkan penyakit radiasi parah di kalangan awak kapal? Radiasi tidak diragukan lagi berbahaya dan merugikan bagi tubuh manusia. Namun bagaimana jika efek berbahaya dari radiasi baru muncul setelah beberapa minggu, satu bulan, atau bahkan satu tahun? Apakah ini berarti awak kapal yang diserang tidak dapat melanjutkan misinya?

Hanya statistik: selama pengujian di. Bikini Sepertiga hewan percobaan menjadi korban langsung ledakan nuklir. 25% meninggal karena paparan gelombang kejut dan radiasi cahaya (tentu saja, mereka berada di dek atas), sekitar 10% lainnya meninggal karena penyakit radiasi.

Statistik pengujian di Novaya Zemlya menunjukkan sebagai berikut.

Ada 500 ekor kambing dan domba di geladak dan kompartemen kapal sasaran. Dari mereka yang tidak langsung terbunuh oleh kilatan cahaya dan gelombang kejut, penyakit radiasi parah dilaporkan hanya terjadi pada dua belas artiodactyl.

Oleh karena itu, faktor perusak utama dalam ledakan nuklir adalah radiasi cahaya dan gelombang kejut. Radiasi, meskipun mengancam kehidupan dan kesehatan, tidak mampu menyebabkan kematian massal awak kapal secara cepat.

Data ini menjadi dasar perhitungan yang rumit: “orang mati yang masih hidup” akan mengambil alih kemudi kapal yang hancur dan memimpin skuadron dalam pelayaran terakhirnya.

Persyaratan terkait dikirim ke semua biro desain. Prasyarat untuk desain kapal adalah adanya perlindungan anti-nuklir (EPS). Mengurangi jumlah lubang di lambung kapal dan tekanan berlebih di kompartemen, mencegah jatuhnya radioaktif ke kapal.

Setelah menerima data tentang uji coba nuklir, mereka mulai bergejolak di markas besar. Akibatnya, lahirlah konsep “surat perintah anti-nuklir”.

Para dokter mengatakan mereka - penghambat dan penangkal khusus diciptakan (kalium iodida, sistamin), melemahkan efek radiasi pada tubuh manusia, mengikat radikal bebas dan molekul terionisasi, mempercepat proses pembuangan radionuklida dari tubuh.

Kini serangan menggunakan hulu ledak nuklir tidak akan menghentikan konvoi pengiriman peralatan militer dan bala bantuan dari New York ke Rotterdam (sesuai dengan skenario Perang Dunia III yang terkenal). Kapal-kapal yang berhasil menembus tembakan nuklir akan mendaratkan pasukan di pantai musuh dan memberikan dukungan tembakan dengan rudal jelajah dan artileri.

Penggunaan hulu ledak nuklir tidak mampu menyelesaikan masalah kurangnya penetapan target dan tidak menjamin kemenangan dalam pertempuran laut. Untuk mencapai efek yang diinginkan (menyebabkan kerusakan parah), muatan harus diledakkan di dekat kapal musuh. Dalam hal ini, senjata nuklir tidak jauh berbeda dengan senjata konvensional.

Sumber:
“Teknologi untuk Pemuda” No. 3 Tahun 1998.
Oleg Teslenko. "Kapal lebih kuat dari ledakan atom!"

Gelombang dasar adalah awan annular yang berputar-putar yang terbentuk ketika kolom air runtuh dan merambat secara radial dan melawan arah angin. Gelombang dasar mengandung zat radioaktif dan merupakan sumber radiasi gamma. Saat menyebar, gelombang dasar naik dan menyatu dengan awan kepulan, sehingga tampak seperti awan tempat turunnya hujan radioaktif.

Akibat pelepasan sejumlah besar air ke udara dan jatuhnya air berikutnya, serangkaian gelombang permukaan gravitasi terbentuk, seperti pada ledakan permukaan.

Area cahaya dari ledakan bawah air mungkin tidak dapat diamati, dan radiasi cahaya sebagai faktor perusak tidak memiliki arti praktis.

Radiasi penetrasi hampir seluruhnya diserap oleh kolom air dan uap air.

Selama ledakan bawah air, pencemaran parah terhadap air, atmosfer, kapal, dan garis pantai terjadi sebagai akibat dari pengendapan zat radioaktif dari kolom air, awan ledakan, dan gelombang dasar.

Faktor utama yang merusak ledakan bawah air adalah gelombang kejut bawah air.

Dianjurkan untuk melakukan ledakan bawah air untuk menghancurkan kapal dari semua kelas, termasuk kapal selam dalam posisi terendam, serta untuk menghancurkan struktur hidrolik, jaring ranjau dan penghalang anti-pendaratan yang dipasang di dalam air dan dekat garis pantai, bila ada. tidak perlu menghindari kontaminasi radioaktif yang parah pada air, kapal, dan jalur pantai.

Ledakan disebut bawah tanah diproduksi di bawah tanah. Ledakan bawah tanah dapat dilakukan pada kedalaman pelepasan tanah, atau tanpa gangguan berarti pada permukaan tanah (ledakan kamuflase).

Pada saat ledakan bawah tanah dengan keluarnya tanah, terbentuklah kawah yang memiliki diameter dan kedalaman lebih besar dibandingkan pada saat ledakan tanah. Dengan ledakan seperti itu, awan radioaktif terbentuk, yang biasanya tidak berbentuk jamur yang khas dan memiliki warna yang jauh lebih gelap daripada awan ledakan di darat. Radiasi cahaya diserap seluruhnya oleh tanah, dan intensitas radiasi penetrasi dengan cepat berkurang seiring bertambahnya kedalaman ledakan dan kehilangan signifikansi praktisnya.

Awan ledakan nuklir bawah tanah

Derajat kontaminasi radioaktif pada area di area ledakan bawah tanah dan di jalur awan mula-mula meningkat dan kemudian menurun seiring dengan bertambahnya kedalaman ledakan.

Faktor perusak utama dari ledakan bawah tanah adalah gelombang ledakan seismik di dalam tanah. Dianjurkan untuk melakukan ledakan bawah tanah untuk menghancurkan struktur bawah tanah yang sangat kuat, dan ledakan dengan pelepasan tanah untuk membentuk kawah dan puing-puing (terutama di pegunungan) dalam kondisi di mana kontaminasi radioaktif yang parah pada area dan objek dapat diterima.

Ledakan di ketinggian disebut, diproduksi di atas troposfer. Ketinggian batas troposfer bervariasi tergantung pada garis lintang geografis dari 8 hingga 18 km. Ketinggian minimum ledakan di ketinggian secara konvensional diasumsikan 10 km.

Pada ledakan nuklir di ketinggian hingga 25 - 30 km, faktor perusaknya adalah gelombang kejut, radiasi cahaya, dan radiasi tembus. Ketika ketinggian ledakan meningkat karena penghalusan atmosfer, gelombang kejut melemah secara signifikan, dan peran radiasi cahaya dan radiasi tembus meningkat.

Faktor kerusakan spesifik dari ledakan di ketinggian adalah radiasi sinar-X dan aliran gas (zat yang menguap dari struktur amunisi yang terbang dengan kecepatan tinggi). Efek merusaknya paling signifikan terjadi pada ledakan di ketinggian lebih dari 60 km. Praktis tidak ada kontaminasi radioaktif di permukaan bumi selama ledakan nuklir di ketinggian.

Ledakan nuklir di ketinggian dilakukan untuk menghancurkan senjata serangan udara dan luar angkasa musuh (hulu ledak rudal balistik, rudal jelajah, pesawat terbang, dll.) dalam penerbangan.

Pertanyaan No. 4. Kekuatan senjata nuklir.

Senjata nuklir memiliki kekuatan yang sangat besar. Fisi uranium berbobot sekitar satu kilogram melepaskan energi yang sama besarnya dengan ledakan TNT berbobot sekitar 20 ribu ton. Reaksi fusi bahkan lebih boros energi. Kekuatan ledakan senjata nuklir biasanya diukur dalam satuan setara TNT. Setara TNT adalah massa trinitrotoluena yang akan menghasilkan ledakan yang setara dengan kekuatan ledakan senjata nuklir tertentu. Biasanya diukur dalam kiloton (kT) atau megaton (MgT).

Tergantung pada kekuatannya, senjata nuklir dibagi menjadi beberapa kaliber:

Sangat kecil (kurang dari 1kT)

Kecil (dari 1 hingga 10 kT)

Sedang (dari 10 hingga 100 kT)

Besar (dari 100 kT hingga 1 MgT)

Ekstra besar (lebih dari 1 MgT)

Muatan termonuklir digunakan untuk amunisi kaliber super besar, besar dan menengah; nuklir - kaliber ultra-kecil, kecil dan menengah, Neutron - kaliber ultra-kecil dan kecil.

Pertanyaan No. 5. Faktor-faktor yang merusak ledakan nuklir.

Efek merusak dari ledakan nuklir ditentukan oleh efek mekanis gelombang kejut, efek termal dari radiasi cahaya, efek radiasi dari radiasi penetrasi dan kontaminasi radioaktif. Untuk beberapa elemen benda, faktor perusaknya adalah radiasi elektromagnetik (pulsa elektromagnetik) dari ledakan nuklir.

Distribusi energi antara faktor-faktor perusak ledakan nuklir bergantung pada jenis ledakan dan kondisi terjadinya. Selama ledakan di atmosfer, sekitar 50% energi ledakan dihabiskan untuk pembentukan gelombang kejut, 30 - 40% untuk radiasi cahaya, hingga 5% untuk radiasi tembus dan pulsa elektromagnetik, dan hingga 15% untuk radioaktif. kontaminasi.

Ledakan neutron dicirikan oleh faktor perusak yang sama, tetapi energi ledakan didistribusikan sedikit berbeda: 8 - 10% - untuk pembentukan gelombang kejut, 5 - 8% - untuk radiasi cahaya, dan sekitar 85% dihabiskan. pada pembentukan radiasi neutron dan gamma (radiasi penetrasi).

Dampak faktor perusak ledakan nuklir terhadap manusia dan unsur benda tidak terjadi secara bersamaan dan berbeda dalam lamanya dampak, sifat dan skala kerusakan.

Ledakan nuklir dapat langsung menghancurkan atau melumpuhkan orang-orang yang tidak terlindungi, peralatan, bangunan, dan berbagai aset material yang berdiri di tempat terbuka.

Faktor kerusakan utama dari ledakan nuklir adalah:

Gelombang kejut

Radiasi cahaya

Radiasi penetrasi

Kontaminasi radioaktif di daerah tersebut

Pulsa elektromagnetik

Gelombang kejut

Dalam kebanyakan kasus, ini adalah faktor perusak utama dalam ledakan nuklir. Sifatnya mirip dengan gelombang kejut ledakan konvensional, namun bertahan lebih lama dan memiliki kekuatan destruktif yang jauh lebih besar. Gelombang kejut ledakan nuklir dapat melukai orang, menghancurkan bangunan, dan merusak peralatan militer pada jarak yang cukup jauh dari pusat ledakan.

Gelombang kejut adalah area kompresi udara kuat yang merambat dengan kecepatan tinggi ke segala arah dari pusat ledakan. Kecepatan rambatnya bergantung pada tekanan udara di bagian depan gelombang kejut; di dekat pusat ledakan kecepatannya beberapa kali lebih tinggi dari kecepatan suara, tetapi seiring bertambahnya jarak dari lokasi ledakan kecepatannya menurun tajam.

Dalam 2 detik pertama gelombang kejut merambat sekitar 1000 m, dalam 5 detik - 2000 m, dalam 8 detik - sekitar 3000 m.

Ini berfungsi sebagai pembenaran untuk "Tindakan selama pecahnya ledakan nuklir" N5 ZOMP standar: sangat baik - 2 detik, baik - 3 detik, memuaskan - 4 detik.

Memar dan cedera yang sangat parah pada manusia terjadi pada tekanan berlebih lebih dari 100 kPa (1 kgf/cm2). Terjadi pecahnya organ dalam, patah tulang, pendarahan dalam, gegar otak, dan kehilangan kesadaran yang berkepanjangan. Pecahnya terjadi pada organ yang mengandung darah dalam jumlah besar (hati, limpa, ginjal), berisi gas (paru-paru, usus) atau memiliki rongga berisi cairan (ventrikel otak, saluran kemih dan kandung empedu). Cedera ini bisa berakibat fatal.

Memar dan cedera parah mungkin pada tekanan berlebih dari 60 hingga 100 kPa (dari 0,6 hingga 1,0 kgf/cm2). Mereka ditandai dengan memar parah di seluruh tubuh, kehilangan kesadaran, patah tulang, pendarahan dari hidung dan telinga; Kerusakan pada organ dalam dan pendarahan internal mungkin terjadi.

Lesi sedang terjadi pada tekanan berlebih 40 - 60 kPa (0,4-0,6 kgf/cm 2). Hal ini dapat mengakibatkan dislokasi anggota badan, memar otak, kerusakan organ pendengaran, dan pendarahan pada hidung dan telinga.

Lesi ringan terjadi pada tekanan berlebih 20 - 40 kPa (0,2-0,4 kgf/cm 2). Mereka diekspresikan dalam gangguan jangka pendek pada fungsi tubuh (telinga berdenging, pusing, sakit kepala). Dislokasi dan memar mungkin terjadi.

Tekanan berlebih pada muka gelombang kejut sebesar 10 kPa (0,1 kgf/cm2) atau kurang dianggap aman bagi manusia dan hewan yang berada di luar tempat perlindungan.

Radius kerusakan akibat puing-puing bangunan, terutama pecahan kaca yang runtuh pada tekanan berlebih lebih dari 2 kPa (0,02 kgf/cm 2), dapat melebihi radius kerusakan langsung akibat gelombang kejut.

Jaminan perlindungan masyarakat dari gelombang kejut diberikan dengan menempatkan mereka di tempat penampungan. Dengan tidak adanya tempat berlindung, tempat perlindungan anti-radiasi, pekerjaan bawah tanah, tempat perlindungan alami dan medan digunakan.

Dampak mekanis dari gelombang kejut. Sifat musnahnya unsur-unsur suatu benda (benda) tergantung pada beban yang ditimbulkan oleh gelombang kejut dan reaksi benda tersebut terhadap aksi beban tersebut.

Penilaian umum terhadap kehancuran yang disebabkan oleh gelombang kejut ledakan nuklir biasanya diberikan berdasarkan tingkat keparahan kehancuran tersebut. Untuk sebagian besar elemen suatu objek, biasanya tiga derajat dianggap - kehancuran lemah, sedang, dan kuat. Untuk bangunan tempat tinggal dan industri, tingkat keempat biasanya diambil - kehancuran total. Dengan kehancuran yang lemah, sebagai suatu peraturan, objek tersebut tidak gagal; dapat digunakan segera atau setelah perbaikan kecil (rutin). Penghancuran sedang biasanya mengacu pada penghancuran sebagian besar elemen sekunder suatu objek. Elemen utama mungkin berubah bentuk dan rusak sebagian. Pemulihan dapat dilakukan oleh perusahaan melalui perbaikan sedang atau besar. Kehancuran parah suatu benda ditandai dengan deformasi parah atau rusaknya elemen-elemen utamanya, akibatnya benda tersebut gagal dan tidak dapat dipulihkan.

Sehubungan dengan bangunan sipil dan industri, tingkat kehancuran ditandai dengan keadaan struktur sebagai berikut.

Kehancuran yang lemah. Tambalan jendela dan pintu serta partisi lampu hancur, sebagian atap hancur, dan retakan mungkin terjadi pada dinding lantai atas. Ruang bawah tanah dan lantai bawah dipertahankan sepenuhnya. Aman untuk tinggal di dalam gedung, dan dapat digunakan setelah perbaikan rutin.

Kehancuran rata-rata memanifestasikan dirinya dalam penghancuran atap dan elemen bawaan - partisi internal, jendela, serta terjadinya retakan di dinding, runtuhnya masing-masing bagian lantai loteng dan dinding lantai atas. Ruang bawah tanah dilestarikan. Setelah pembersihan dan perbaikan, sebagian ruangan di lantai bawah dapat digunakan. Pemulihan bangunan dimungkinkan selama perbaikan besar.

Kehancuran parah ditandai dengan rusaknya struktur penahan beban dan langit-langit di lantai atas, terbentuknya retakan pada dinding dan deformasi lantai di lantai bawah. Penggunaan bangunan menjadi tidak mungkin, dan perbaikan serta restorasi seringkali tidak praktis.

Kehancuran total. Seluruh elemen utama bangunan hancur, termasuk struktur pendukungnya. Bangunan-bangunan tersebut tidak dapat digunakan. Jika terjadi kerusakan parah dan total, ruang bawah tanah dapat dilestarikan dan digunakan sebagian setelah puing-puing dibersihkan.

Bangunan di atas tanah yang dirancang untuk menopang beratnya sendiri dan beban vertikal mengalami kerusakan paling besar; struktur yang terkubur dan di bawah tanah lebih stabil. Bangunan dengan rangka logam menerima kerusakan rata-rata pada 20 - 40 kPa, dan kerusakan total pada 60-80 kPa, bangunan bata - pada 10 - 20 dan 30 - 40, bangunan kayu - masing-masing pada 10 dan 20 kPa. Bangunan dengan jumlah bukaan yang banyak lebih stabil, karena pengisian bukaan terlebih dahulu dihancurkan, dan struktur penahan beban mengalami lebih sedikit beban. Penghancuran kaca pada bangunan terjadi pada 2-7 kPa.

Besarnya kerusakan di suatu kota bergantung pada sifat bangunan, jumlah lantai, dan kepadatan bangunan. Dengan kepadatan bangunan 50%, tekanan gelombang kejut pada bangunan mungkin lebih kecil (20 - 40%) dibandingkan pada bangunan yang berdiri di area terbuka dengan jarak yang sama dari pusat ledakan. Ketika kepadatan bangunan kurang dari 30%, efek pelindung bangunan tidak signifikan dan tidak mempunyai arti praktis.

Peralatan energi, industri dan utilitas mungkin memiliki tingkat kehancuran berikut.

Kerusakan lemah: deformasi pipa, kerusakan pada sambungan; kerusakan dan kehancuran peralatan kendali dan pengukuran; kerusakan pada bagian atas sumur pada jaringan air, panas dan gas; putusnya saluran listrik secara individu; kerusakan pada mesin yang memerlukan penggantian kabel listrik, instrumen dan bagian rusak lainnya.

Kerusakan rata-rata: pecahnya dan deformasi individu pada pipa dan kabel; deformasi dan kerusakan pada masing-masing penyangga saluran transmisi listrik; deformasi dan perpindahan pada penyangga tangki, kehancurannya di atas permukaan cairan;

kerusakan pada mesin yang memerlukan perbaikan besar.

Kehancuran parah: pecahnya jaringan pipa secara besar-besaran, kabel dan rusaknya penyangga saluran transmisi tenaga listrik serta kerusakan lainnya yang tidak dapat diperbaiki selama perbaikan besar.

Jaringan energi bawah tanah adalah yang paling tangguh. Jaringan gas, pasokan air, dan saluran pembuangan bawah tanah hancur hanya jika terjadi ledakan tanah di sekitar pusat pada tekanan gelombang kejut 600 - 1500 kPa. Tingkat dan sifat kerusakan pipa bergantung pada diameter dan bahan pipa, serta kedalaman pemasangan. Jaringan energi di gedung-gedung, pada umumnya, gagal ketika elemen-elemen bangunan hancur. Jalur komunikasi dan listrik di atas rusak parah pada 80 - 120 kPa, sedangkan jalur yang berjalan secara radial dari pusat ledakan mengalami kerusakan yang lebih sedikit dibandingkan jalur yang tegak lurus dengan arah rambat gelombang kejut.

Peralatan mesin perusahaan hancur pada tekanan berlebih 35 - 70 kPa. Peralatan pengukuran - pada 20 - 30 kPa, dan instrumen yang paling sensitif dapat rusak pada 10 kPa dan bahkan 5 kPa. Harus diingat bahwa jika struktur bangunan runtuh, peralatan juga akan hancur.

Untuk bangunan air Yang paling berbahaya adalah ledakan permukaan dan bawah air dari sisi hulu. Elemen saluran air yang paling stabil adalah bendungan beton dan tanah, yang runtuh pada tekanan lebih dari 1000 kPa. Yang terlemah adalah segel air bendungan pelimpah, peralatan listrik dan berbagai bangunan atas.

Derajat kehancuran (kerusakan) kendaraan tergantung pada posisinya relatif terhadap arah rambat gelombang kejut. Kendaraan yang terletak dengan sisi menghadap ke arah gelombang kejut, cenderung terbalik dan menerima kerusakan lebih besar dibandingkan kendaraan yang menghadap ledakan dengan bagian depannya. Kendaraan yang dimuat dan diamankan memiliki lebih sedikit kerusakan. Elemen yang lebih stabil adalah mesin. Misalnya jika terjadi kerusakan parah, mesin mobil mengalami kerusakan ringan, dan mobil mampu bergerak dengan tenaganya sendiri.

Yang paling tahan terhadap gelombang kejut adalah kapal laut dan sungai serta angkutan kereta api. Jika terjadi ledakan di udara atau permukaan, kerusakan kapal akan terjadi terutama di bawah pengaruh gelombang kejut udara. Oleh karena itu, sebagian besar bagian permukaan kapal yang rusak - struktur atas dek, tiang kapal, antena radar, dll. Boiler, perangkat pembuangan, dan peralatan internal lainnya dirusak oleh gelombang kejut yang mengalir di dalamnya. Kapal pengangkut menerima kerusakan rata-rata pada tekanan 60-80 kPa. Rolling stock kereta api dapat dioperasikan setelah terkena tekanan berlebih: gerbong - hingga 40 kPa, lokomotif diesel - hingga 70 kPa (kerusakan lemah).

Pesawat terbang- objek yang lebih rentan dibandingkan kendaraan lain. Beban yang ditimbulkan oleh tekanan berlebih sebesar 10 kPa cukup untuk menyebabkan penyok pada kulit pesawat, merusak sayap dan stringer, yang dapat menyebabkan penghentian sementara penerbangan.

Gelombang kejut udara juga mempengaruhi tanaman. Kerusakan total pada kawasan hutan terlihat pada tekanan berlebih melebihi 50 kPa (0,5 kgf/cm2). Pada saat yang sama, pohon-pohon tumbang, patah dan dibuang, membentuk puing-puing yang terus menerus. Pada tekanan berlebih dari 30 hingga 50 kPa (03. - 0,5 kgf/cm 2), sekitar 50% pohon rusak (puing-puingnya juga padat), dan pada tekanan 10 hingga 30 kPa (0,1 - 0,3 kgf/cm 2 ) - hingga 30% pohon. Pohon muda lebih tahan terhadap gelombang kejut dibandingkan pohon tua dan dewasa.

Pertanyaan No. 6. Radiasi cahaya.

Berdasarkan sifatnya, radiasi cahaya ledakan nuklir merupakan kombinasi cahaya tampak dan sinar ultraviolet dan inframerah yang mendekati spektrumnya. Sumber radiasi cahaya adalah area ledakan yang bercahaya, terdiri dari zat-zat senjata nuklir, udara dan tanah yang dipanaskan hingga suhu tinggi (dalam ledakan darat). Suhu daerah bercahaya untuk beberapa waktu sebanding dengan suhu permukaan Matahari (maksimum 8000 - 10000 dan minimum 1800 °C). Ukuran area bercahaya dan suhunya berubah dengan cepat seiring waktu. Durasi radiasi cahaya bergantung pada kekuatan dan jenis ledakan dan dapat bertahan hingga puluhan detik. Selama ledakan udara senjata nuklir dengan kekuatan 20 kt, radiasi cahaya berlangsung selama 3 detik, dari muatan termonuklir 1 Mt - 10 detik. Efek merusak dari radiasi cahaya ditandai dengan denyut cahaya. Denyut nadi ringan adalah perbandingan jumlah energi cahaya dengan luas permukaan yang diterangi yang terletak tegak lurus terhadap rambat sinar cahaya. Satuan impuls cahaya adalah joule per meter persegi (J/m2) atau kalori per sentimeter persegi (cal/cm2).

1 J/m 2 =23,9* 10-6 kal/cm 2; 1 kJ/m2 = 0,0239 kal/cm2; 1 kal/cm2 = 40 kJ/m2. Pulsa cahaya bergantung pada kekuatan dan jenis ledakan, jarak dari pusat ledakan dan redaman radiasi cahaya di atmosfer, serta efek perlindungan dari asap, debu, tumbuh-tumbuhan, medan yang tidak rata, dll.

Dengan ledakan di tanah dan permukaan, pulsa cahaya pada jarak yang sama lebih kecil dibandingkan dengan ledakan udara dengan kekuatan yang sama. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa pulsa cahaya dipancarkan oleh belahan bumi, meskipun diameternya lebih besar daripada ledakan udara. Mengenai perambatan radiasi cahaya, faktor-faktor lain juga sangat penting. Pertama, sebagian radiasi cahaya diserap oleh lapisan uap air dan debu langsung di area ledakan. Kedua, sebagian besar sinar cahaya harus melewati lapisan udara yang terletak dekat dengan permukaan bumi sebelum mencapai suatu benda di permukaan bumi. Di lapisan atmosfer yang paling jenuh ini, terjadi penyerapan radiasi cahaya yang signifikan oleh molekul uap air dan karbon dioksida; Hamburan akibat kehadiran berbagai partikel di udara juga jauh lebih besar di sini. Selain itu, perlu memperhitungkan medan. Jumlah energi cahaya yang mencapai suatu benda yang terletak pada jarak tertentu dari ledakan di darat bisa mencapai tiga perempat untuk jarak pendek, dan setengah dari impuls untuk jarak jauh dalam ledakan udara dengan kekuatan yang sama.

Selama ledakan di bawah tanah atau di bawah air, hampir semua radiasi cahaya diserap.

Selama ledakan nuklir di ketinggian, sinar-X yang dipancarkan secara eksklusif oleh produk ledakan yang sangat panas diserap oleh lapisan besar udara yang dijernihkan. Oleh karena itu, suhu bola api (jauh lebih besar daripada ledakan udara) menjadi lebih rendah. Untuk ketinggian sekitar 30-100 km, sekitar 25-35% dari total energi ledakan dihabiskan untuk pulsa cahaya.

Biasanya, untuk keperluan perhitungan, digunakan data tabel tentang ketergantungan pulsa cahaya pada kekuatan dan jenis ledakan serta jarak dari pusat (pusat gempa) ledakan. Data ini diberikan untuk udara yang sangat transparan, dengan mempertimbangkan kemungkinan hamburan dan penyerapan energi radiasi cahaya oleh atmosfer.

Saat menilai denyut cahaya, kemungkinan paparan sinar pantulan harus diperhitungkan. Jika permukaan bumi memantulkan cahaya dengan baik (tutupan salju, rumput kering, trotoar beton, dll), maka radiasi cahaya langsung yang mengenai benda tersebut diperkuat oleh radiasi yang dipantulkan. Total impuls cahaya selama ledakan udara bisa 1,5 - 2 kali lebih besar dari ledakan langsung. Jika terjadi ledakan antara awan dan tanah, maka radiasi cahaya yang dipantulkan dari awan akan mengenai benda-benda yang terlindung dari radiasi langsung.

Pulsa cahaya yang dipantulkan dari awan bisa mencapai setengah pulsa cahaya langsung.

Dampak radiasi cahaya pada manusia dan hewan ternak. Radiasi cahaya dari ledakan nuklir jika terkena secara langsung akan menyebabkan luka bakar pada area tubuh yang terpapar, kebutaan sementara, atau luka bakar pada retina. Luka bakar sekunder mungkin terjadi, akibat nyala api bangunan, bangunan, tumbuh-tumbuhan,

pakaian yang mudah terbakar atau membara.

Terlepas dari penyebabnya, luka bakar dibagi berdasarkan tingkat keparahan kerusakan pada tubuh.

Luka bakar tingkat satu dinyatakan dalam rasa sakit, kemerahan dan pembengkakan pada kulit. Mereka tidak menimbulkan bahaya serius dan cepat sembuh tanpa konsekuensi apa pun. Pada luka bakar tingkat dua gelembung terbentuk berisi cairan protein transparan; Jika area kulit yang luas terkena, seseorang mungkin kehilangan kemampuan untuk bekerja selama beberapa waktu dan memerlukan perawatan khusus. Korban luka bakar derajat satu dan dua, bahkan mencapai 50-60% permukaan kulit, biasanya sembuh. Luka bakar tingkat tiga ditandai dengan nekrosis kulit dengan kerusakan sebagian pada lapisan kuman. Luka bakar derajat empat: nekrosis kulit dan lapisan jaringan yang lebih dalam (jaringan subkutan, otot, tendon tulang). Luka bakar tingkat tiga dan empat yang mengenai sebagian besar kulit bisa berakibat fatal. Pakaian manusia dan bulu binatang melindungi kulit dari luka bakar. Oleh karena itu, luka bakar lebih sering terjadi pada manusia pada bagian tubuh yang terbuka, dan pada hewan - pada area tubuh yang ditumbuhi bulu pendek dan jarang. Denyut radiasi cahaya yang diperlukan untuk merusak kulit berbulu hewan lebih tinggi.

Derajat luka bakar akibat radiasi cahaya pada area tertutup kulit bergantung pada sifat pakaian, warna, kepadatan dan ketebalannya. Orang yang mengenakan pakaian longgar berwarna terang atau pakaian yang terbuat dari wol biasanya lebih sedikit terkena radiasi cahaya dibandingkan orang yang mengenakan pakaian ketat, berwarna gelap, atau tipis, terutama pakaian yang terbuat dari bahan sintetis.

Kebakaran yang terjadi pada fasilitas perekonomian nasional akibat paparan radiasi cahaya dan gelombang kejut menimbulkan bahaya besar bagi manusia dan hewan ternak. Menurut laporan pers asing, di kota Hiroshima dan Nagasaki, sekitar 50% dari seluruh kematian disebabkan oleh luka bakar; dimana 20 - 30% - langsung dari radiasi cahaya dan 70 - 80% - dari luka bakar akibat kebakaran.

Kerusakan mata seseorang dapat berupa kebutaan sementara - di bawah pengaruh kilatan cahaya terang. Pada hari yang cerah, kebutaan berlangsung 2-5 menit, dan pada malam hari, ketika pupil melebar dan lebih banyak cahaya melewatinya, kebutaan berlangsung hingga 30 menit atau lebih. Cedera yang lebih parah (tidak dapat diubah) - luka bakar pada fundus - terjadi ketika seseorang atau hewan memusatkan pandangannya pada kilatan ledakan. Kerusakan ireversibel tersebut terjadi sebagai akibat aliran energi cahaya langsung yang terkonsentrasi (difokuskan oleh lensa mata) pada retina dalam jumlah yang cukup untuk membakar jaringan. Konsentrasi energi yang cukup untuk membakar retina juga dapat terjadi pada jarak tertentu dari lokasi ledakan dimana intensitas radiasi cahayanya rendah dan tidak menyebabkan luka bakar pada kulit. Di AS, selama uji ledakan dengan kekuatan sekitar 20 kt, kasus luka bakar retina tercatat pada jarak 16 km dari pusat ledakan, pada jarak di mana pulsa cahaya langsung kira-kira 6 kJ/m2 ( 0,15 kal/cm2). Dengan mata tertutup, kebutaan sementara dan luka bakar fundus tidak termasuk.

Perlindungan dari radiasi cahaya lebih sederhana dibandingkan dari faktor perusak lainnya. Radiasi cahaya merambat lurus. Penghalang buram apa pun, objek apa pun yang menciptakan bayangan, dapat berfungsi sebagai perlindungan terhadapnya. Dengan menggunakan lubang, parit, gundukan, tanggul, dinding antar jendela, berbagai jenis peralatan, tajuk pohon, dll sebagai tempat berteduh, Anda dapat secara signifikan mengurangi atau menghindari luka bakar akibat radiasi cahaya secara signifikan. Shelter dan shelter radiasi memberikan perlindungan lengkap.

Efek termal pada material. Energi pulsa cahaya yang jatuh pada permukaan suatu benda sebagian dipantulkan oleh permukaannya, diserap olehnya dan melewatinya jika benda tersebut transparan. Oleh karena itu, sifat (derajat) kerusakan unsur-unsur suatu benda bergantung pada pulsa cahaya dan waktu kerjanya, serta pada kepadatan, kapasitas panas, konduktivitas termal, ketebalan, warna, sifat pengolahan bahan. , letak permukaan terhadap radiasi cahaya yang datang - segala sesuatu yang akan menentukan tingkat penyerapan energi cahaya dari ledakan nuklir.

Pulsa cahaya dan waktu emisi radiasi cahaya bergantung pada kekuatan ledakan nuklir. Dengan paparan radiasi cahaya yang berkepanjangan, ada aliran panas yang lebih besar dari permukaan yang diterangi ke kedalaman material, oleh karena itu, untuk memanaskannya ke suhu yang sama dengan penerangan jangka pendek, diperlukan lebih banyak energi cahaya. Oleh karena itu, semakin tinggi ekuivalen TNT, semakin besar pulsa cahaya yang dibutuhkan untuk menyalakan material tersebut. Dan, sebaliknya, pulsa cahaya yang sama dapat menyebabkan kerusakan yang lebih besar dengan ledakan berkekuatan rendah, karena waktu kilatnya lebih singkat (diamati pada jarak yang lebih pendek) dibandingkan dengan ledakan berkekuatan tinggi.

Efek termal lebih kuat terlihat pada lapisan permukaan material, semakin tipis, kurang transparan, kurang konduktif termal, semakin kecil penampangnya dan semakin rendah berat jenisnya. Namun, jika permukaan cahaya suatu material dengan cepat menjadi gelap pada periode awal paparan radiasi cahaya, maka sisa energi cahaya tersebut akan diserap dalam jumlah yang lebih besar, seperti halnya material berwarna gelap. Jika, di bawah pengaruh radiasi, sejumlah besar asap terbentuk pada permukaan material, maka efek pelindungnya melemahkan efek radiasi secara keseluruhan.

Bahan dan benda yang mudah terbakar akibat radiasi cahaya antara lain: gas mudah terbakar, kertas, rumput kering, jerami, daun kering, serutan, karet dan produk karet, kayu, bangunan kayu.

Kebakaran pada objek dan pemukiman timbul dari radiasi cahaya dan faktor sekunder akibat dampak gelombang kejut. Tekanan berlebih terendah yang dapat menyebabkan terjadinya kebakaran sekunder adalah 10 kPa (0,1 kgf/cm2). Pembakaran bahan dapat diamati dengan pulsa cahaya 125 kJ (3 kal/cm2) atau lebih. Pulsa radiasi cahaya pada hari cerah diamati pada jarak yang jauh lebih jauh daripada tekanan berlebih di muka gelombang kejut sebesar 10 kPa.

Jadi, jika terjadi ledakan nuklir di udara dengan kekuatan 1 Mt dalam cuaca cerah, bangunan kayu dapat terbakar pada jarak hingga 20 km dari pusat ledakan, kendaraan - hingga 18 km, rumput kering, dedaunan kering dan kayu busuk di hutan - hingga 17 km. Kemudian, untuk ledakan tertentu, pengaruh tekanan berlebih sebesar 10 kPa dicatat pada jarak 11 km. Terjadinya kebakaran sangat dipengaruhi oleh keberadaan bahan yang mudah terbakar di wilayah fasilitas dan di dalam bangunan dan struktur. Sinar cahaya pada jarak dekat dari pusat ledakan jatuh dengan sudut besar ke permukaan bumi; jarak jauh - hampir sejajar dengan permukaan bumi. Dalam hal ini, radiasi cahaya menembus bukaan kaca ke dalam bangunan dan dapat menyulut bahan, produk, dan peralatan yang mudah terbakar di bengkel perusahaan; sebagian besar jenis kain rumah tangga, karet, dan produk karet menyala dengan pulsa cahaya 250-420 kJ/m 2 (6-10 kal/cm 2).

Penyebaran kebakaran pada fasilitas ekonomi nasional bergantung pada ketahanan api dari bahan dari mana bangunan dan struktur didirikan, peralatan dan elemen lain dari fasilitas tersebut diproduksi; tingkat bahaya kebakaran dari proses teknologi, bahan mentah dan produk jadi; kepadatan dan karakter pembangunan.

Dari sudut pandang operasi penyelamatan, kebakaran diklasifikasikan menjadi tiga zona: zona kebakaran individu, zona kebakaran terus menerus, dan zona terbakar dan membara di reruntuhan. Zona kebakaran mewakili wilayah di mana kebakaran terjadi akibat senjata pemusnah massal dan cara serangan musuh atau bencana alam lainnya.

Zona kebakaran individu adalah area, lokasi bangunan, di wilayah di mana kebakaran terjadi pada masing-masing bangunan dan struktur. Manuver formasi antara kebakaran individu tanpa perlindungan termal dimungkinkan.

Zona kebakaran terus-menerus adalah wilayah di mana sebagian besar bangunan yang masih hidup terbakar. Formasi tidak mungkin melewati wilayah ini atau tetap berada di sana tanpa perlindungan terhadap radiasi termal atau melakukan tindakan pemadaman kebakaran khusus untuk melokalisasi atau memadamkan api.

Zona terbakar dan membara di dalam puing-puing terdapat area di mana bangunan-bangunan dan bangunan-bangunan dengan tingkat ketahanan api I, II dan III yang hancur terbakar. Hal ini ditandai dengan asap yang kuat: pelepasan karbon monoksida dan gas beracun lainnya serta pembakaran yang berkepanjangan (hingga beberapa hari) di reruntuhan. Kebakaran yang terus menerus dapat berkembang menjadi badai api, yang merupakan bentuk khusus dari api. Badai api ditandai dengan aliran produk pembakaran yang kuat ke atas dan udara panas, menciptakan kondisi angin topan yang bertiup dari semua sisi menuju pusat area pembakaran dengan kecepatan 50-60 km/jam atau lebih. Pembentukan badai api dimungkinkan di daerah dengan kepadatan bangunan dan struktur tingkat ketahanan api III, IV dan V minimal 20%. Akibat dari paparan radiasi cahaya yang mudah terbakar dapat berupa kebakaran hutan yang luas. Terjadinya dan berkembangnya kebakaran di hutan bergantung pada waktu dalam setahun, kondisi meteorologi dan medan. Cuaca kering, angin kencang, dan medan datar berkontribusi terhadap penyebaran api. Hutan gugur di musim panas, ketika pepohonan memiliki daun hijau, tidak menyala dengan cepat dan terbakar dengan intensitas yang lebih kecil dibandingkan hutan jenis konifera. Di musim gugur, radiasi cahaya kurang dilemahkan oleh tajuk, dan keberadaan daun-daun kering yang berguguran serta rumput kering berkontribusi terhadap terjadinya dan penyebaran kebakaran lahan. Pada kondisi musim dingin, kemungkinan terjadinya kebakaran berkurang karena adanya lapisan salju.

Pertanyaan No. 7. Radiasi tembus.

Untuk memahami cedera radiasi secara menyeluruh, perlu diketahui definisi dasar dan satuan pengukurannya.

Radioaktivitas Ini adalah transformasi spontan inti atom dengan emisi radiasi pengion. Untuk mengukur aktivitas suatu zat radioaktif, Satuan Sistem Internasional (SI) menggunakan satuan becquerel (Bq); I Bq = I meluruh/s. Satuan aktivitas ekstrasistemik adalah curie (Ci); I Ci = 3,7-10 10 Bq.

Setengah hidup Ini adalah waktu di mana separuh atom zat radioaktif meluruh.

Radiasi penetrasi Ini adalah aliran sinar-y dan neutron yang dilepaskan dari zona ledakan nuklir dan menyebar di udara ke segala arah dan menyebabkan ionisasi atom-atom medium.

Radiasi pengion- radiasi yang dihasilkan ketika ion positif dan negatif berinteraksi dengan lingkungan.

Dosis serap (D) - kuantitas dosimetri diukur dengan jumlah energi yang diserap per satuan massa zat yang diiradiasi. Satuan SI untuk dosis serap adalah Gray (Gy); 1 Gy = 1 J/kg zat. Unit-rad non-sistemik; 1 rad = 0,01 Gy.

Dosis paparan(X) adalah perbandingan muatan total semua ion bertanda sama dengan massa udara dalam volume tertentu. Ini adalah karakteristik kuantitatif dari total radiasi. Satuan SI untuk dosis paparan adalah coulomb per kilogram (C/kg). Satuan dosis paparan non-sistemik adalah roentgen (R); 1 P = 2,58-10 4 C/kg.

Penyinaran adalah proses interaksi radiasi dengan lingkungan.

Ketika jaringan biologis terkena radiasi pengion, molekul dihancurkan dengan pembentukan radikal bebas yang aktif secara kimia, yang merupakan pemicu kerusakan struktur intraseluler dan sel itu sendiri. Kerusakan sel menyebabkan kematiannya atau terganggunya fungsinya.

Penyakit radiasi- Ini adalah reaksi tubuh manusia terhadap radiasi. Ada penyakit radiasi akut (ARS) dan penyakit radiasi kronis (CRS).

Bentuk penyakit radiasi:

Sumsum tulang 1 – 10 Gy;

Usus 10 – 25 Gy;

Beracun (beracun) 25 -50 Gy;

Otak 50 – 100 Gy.

Bentuk sumsum tulang memiliki 4 derajat keparahan.

Penyakit radiasi derajat 1 (ringan). berkembang dengan dosis tunggal total 1-2 Gy (100-200 R). Masa latennya lama, mencapai 4 minggu atau lebih. Gejala-gejala pada masa puncak penyakit tidak terlalu terasa.

Penyakit radiasi derajat 2 (sedang) terjadi dengan dosis radiasi total 2-4 Gy (200-400 R). Reaksi terhadap iradiasi biasanya diucapkan dan berlangsung 1 - 2 hari. Masa latennya mencapai 2-3 minggu. Periode manifestasi klinis yang jelas tidak berkembang secara tiba-tiba. Pemulihan fungsi tubuh yang terganggu tertunda selama 2 bulan.

Penyakit radiasi derajat III (parah). terjadi dengan dosis radiasi total 4-6 Gy (400-600 R). Periode awal biasanya ditandai dengan gejala yang parah. Aktivitas sistem saraf pusat sangat terganggu, muntah terjadi berulang kali dan terkadang tidak dapat dihindari. Masa laten paling sering berlangsung 7-10 hari. Perjalanan penyakit pada periode puncaknya (berlangsung 2-3 minggu) ditandai dengan tingkat keparahan yang signifikan. Hematopoiesis sangat terganggu. Sindrom hemoragik diucapkan. Gejala yang menunjukkan kerusakan sistem saraf pusat lebih jelas terlihat. Jika hasilnya menguntungkan, hilangnya gejala penyakit terjadi secara bertahap, pemulihan sangat lambat (3-5 bulan).

Derajat penyakit radiasi IU (sangat parah). terjadi dengan penyinaran 6 Gy (600 R) atau lebih. Hal ini ditandai dengan munculnya gejala awal yang hebat pada menit dan jam pertama reaksi primer yang parah, disertai muntah yang tidak terkendali, kelemahan, dan kolaps. Periode awal penyakit tanpa batas yang jelas berubah menjadi periode tinggi, ditandai dengan karakteristik septik, penekanan hematopoiesis yang cepat (aplasia sumsum tulang, pansitopenia), terjadinya perdarahan dini dan komplikasi infeksi (pada hari-hari pertama).

Ketika kekuatan senjata nuklir meningkat, radius dampak gelombang kejut dan radiasi cahaya meningkat secara signifikan, sedangkan radius aksi radiasi pengion sedikit meningkat.

Radiasi pengion dilemahkan oleh berbagai bahan yang digunakan sebagai pelindung (beton, tanah, kayu). Mereka dicirikan oleh lapisan setengah atenuasi, yaitu lapisan yang mengurangi intensitas paparan radiasi pada seseorang sebanyak 2 kali lipat.

Kontaminasi radioaktif

Kontaminasi radioaktif terhadap manusia, peralatan militer, medan dan berbagai benda selama ledakan nuklir disebabkan oleh pecahan fisi zat bermuatan dan bagian muatan yang tidak bereaksi yang jatuh dari awan ledakan, serta radioaktivitas yang diinduksi.

Seiring berjalannya waktu, aktivitas fragmen fisi menurun dengan cepat, terutama pada jam-jam pertama setelah ledakan. Misalnya, total aktivitas pecahan fisi dalam ledakan senjata nuklir berkekuatan 20 kT setelah satu hari akan menjadi beberapa ribu kali kurang dari satu menit setelah ledakan.

Ketika senjata nuklir meledak, sebagian materi muatannya tidak mengalami fisi, tetapi jatuh dalam bentuk biasanya; peluruhannya disertai dengan pembentukan partikel alfa. Radioaktivitas terinduksi disebabkan oleh isotop radioaktif yang terbentuk di dalam tanah akibat penyinaran neutron yang dipancarkan pada saat ledakan oleh inti atom unsur kimia penyusun tanah. Isotop yang dihasilkan biasanya bersifat beta-aktif, dan peluruhan banyak di antaranya disertai dengan radiasi gamma. Waktu paruh sebagian besar isotop radioaktif yang dihasilkan relatif singkat, dari satu menit hingga satu jam. Dalam hal ini, aktivitas yang dipicu hanya dapat menimbulkan bahaya pada jam-jam pertama setelah ledakan dan hanya di wilayah yang dekat dengan pusat gempa.

Sebagian besar isotop berumur panjang terkonsentrasi di awan radioaktif yang terbentuk setelah ledakan. Ketinggian awan untuk amunisi 10 kT adalah 6 km, untuk amunisi 10 MgT adalah 25 km. Saat awan bergerak, pertama-tama partikel terbesar akan jatuh keluar, dan kemudian partikel yang lebih kecil dan lebih kecil, membentuk zona kontaminasi radioaktif di sepanjang jalur pergerakannya, yang disebut jejak awan. Ukuran jejak bergantung terutama pada kekuatan senjata nuklir, serta kecepatan angin, dan panjangnya bisa mencapai beberapa ratus kilometer dan lebarnya beberapa puluh kilometer.

Cedera akibat radiasi internal terjadi akibat masuknya zat radioaktif ke dalam tubuh melalui sistem pernafasan dan saluran pencernaan. Dalam hal ini, radiasi radioaktif bersentuhan langsung dengan organ dalam dan dapat menyebabkan penyakit radiasi yang parah; sifat penyakit akan tergantung pada jumlah zat radioaktif yang masuk ke dalam tubuh.

Zat radioaktif tidak menimbulkan efek berbahaya pada senjata, peralatan militer, dan struktur teknik.

Pertanyaan No. 8. Pulsa elektromagnetik.

Pulsa elektromagnetik mempengaruhi, pertama-tama, peralatan radioelektronik dan elektronik (kerusakan isolasi, kerusakan perangkat semikonduktor, sekring putus, dll.). Pulsa elektromagnetik adalah medan listrik kuat yang muncul dalam waktu sangat singkat.

Pada awal tahun 90-an, sebuah konsep mulai muncul di Amerika Serikat, yang menyatakan bahwa angkatan bersenjata negara tersebut tidak hanya harus memiliki senjata nuklir dan konvensional, tetapi juga sarana khusus yang memastikan partisipasi efektif dalam konflik lokal tanpa menimbulkan kerugian yang tidak perlu bagi musuh di negara tersebut. tenaga kerja dan aset material.

Generator Pulsa Elektromagnetik (super EMP), seperti yang ditunjukkan oleh karya teoretis dan eksperimen yang dilakukan di luar negeri, dapat digunakan secara efektif untuk menonaktifkan peralatan elektronik dan listrik, menghapus informasi di bank data, dan merusak komputer.

Studi teoretis dan hasil eksperimen fisik menunjukkan bahwa EMR dari ledakan nuklir tidak hanya menyebabkan kegagalan perangkat elektronik semikonduktor, tetapi juga kehancuran konduktor logam pada kabel struktur berbasis darat. Selain itu, peralatan satelit yang terletak di orbit rendah dapat rusak.

Fakta bahwa ledakan nuklir pasti disertai dengan radiasi elektromagnetik sudah jelas bagi fisikawan teoretis bahkan sebelum uji coba pertama perangkat nuklir pada tahun 1945. Selama ledakan nuklir di atmosfer dan luar angkasa yang dilakukan pada akhir tahun 50an dan awal tahun 60an, keberadaan EMR dicatat secara eksperimental.

Penciptaan perangkat semikonduktor, dan kemudian sirkuit terpadu, terutama perangkat digital berdasarkan perangkat tersebut, dan pengenalan sarana secara luas ke dalam peralatan militer elektronik memaksa para ahli militer untuk menilai ancaman EMP secara berbeda. Sejak tahun 1970, isu perlindungan senjata dan peralatan militer dari EMP mulai dianggap oleh Departemen Pertahanan AS sebagai prioritas tertinggi.

Mekanisme pembangkitan EMR adalah sebagai berikut. Selama ledakan nuklir, radiasi gamma dan sinar-X dihasilkan, dan aliran neutron terbentuk. Radiasi gamma, berinteraksi dengan molekul gas atmosfer, melumpuhkan apa yang disebut elektron Compton darinya. Jika ledakan dilakukan pada ketinggian 20-40 km, maka elektron-elektron tersebut ditangkap oleh medan magnet bumi dan, berputar relatif terhadap garis-garis gaya medan tersebut, menciptakan arus yang menghasilkan EMR. Dalam hal ini, medan EMR dijumlahkan secara koheren terhadap permukaan bumi, yaitu. Medan magnet bumi memainkan peran yang mirip dengan antena array bertahap. Akibatnya, kekuatan medan meningkat tajam, dan akibatnya, amplitudo EMR di wilayah selatan dan utara pusat ledakan. Durasi proses ini dari saat ledakan adalah 1 - 3 hingga 100 ns.

Pada tahap berikutnya, yang berlangsung kira-kira dari 1 s hingga 1 s, EMR diciptakan oleh elektron Compton yang tersingkir dari molekul dengan memantulkan radiasi gamma berulang kali dan karena tumbukan inelastis elektron ini dengan aliran neutron yang dipancarkan selama ledakan. Dalam hal ini, intensitas EMR ternyata kira-kira tiga kali lipat lebih rendah dibandingkan tahap pertama.

Pada tahap akhir, yang memakan waktu setelah ledakan dari 1 detik hingga beberapa menit, EMR dihasilkan oleh efek magnetohidrodinamik yang dihasilkan oleh gangguan medan magnet bumi oleh bola api konduktif ledakan. Intensitas EMR pada tahap ini sangat rendah dan mencapai beberapa puluh volt per kilometer.

Soal No. 9. Uraian singkat tentang sumber kerusakan nuklir.

Sumber kehancuran nuklir (NSD) adalah wilayah di mana, sebagai akibat dari dampak faktor-faktor perusak ledakan nuklir, terjadi korban jiwa dalam jumlah besar, hewan ternak, kehancuran atau kerusakan pada bangunan dan struktur.

Batas luar wilayah nuklir dianggap sebagai garis konvensional di permukaan tanah dimana kelebihan tekanan di muka gelombang kejut adalah 10 kPa.

Besar kecilnya ledakan tergantung pada: kekuatan amunisi yang digunakan, jenis ledakan, sifat bangunan, dan medan.

Secara konvensional, senjata nuklir dibagi menjadi empat zona: kehancuran total, kuat, sedang, dan lemah.

Zona kehancuran total dibatasi oleh garis konvensional dengan tekanan berlebih pada batas luar muka gelombang kejut sebesar 50 kPa. Di zona ini, bangunan perumahan dan industri hancur total, sebagian besar shelter dan shelter rusak, yang tingkat perlindungannya akan lebih rendah daripada nilai tekanan berlebih di lokasinya. Jaringan utilitas bawah tanah dihancurkan dan dirusak. Orang yang tidak terlindungi mengalami cedera yang sangat parah, yang ditandai dengan berbagai macam cedera (kerusakan organ dalam, patah tulang, syok, memar, pendarahan otak).

Di zona ini, nilai pulsa cahaya melebihi 2000 kJ/m, yang menyebabkan material meleleh dan hangus. Orang yang berada di area terbuka akan mengalami luka bakar yang sangat parah jika terkena radiasi cahaya. Efek merusak dari radiasi tembus mencapai 500 R atau lebih. Selama ledakan nuklir di darat, terdapat juga kontaminasi radioaktif yang parah di area pusat ledakan.

Zona ini ditandai dengan hilangnya banyak orang di antara penduduk yang tidak mendapat perlindungan. Orang-orang yang berada di tempat penampungan yang lengkap dan cukup dalam tidak akan terpengaruh. Di area yang hancur total, operasi penyelamatan dilakukan dalam kondisi yang sangat sulit dan termasuk membersihkan puing-puing dan mengeluarkan orang-orang dari tempat perlindungan yang diblokir. Kondisi kerja unit kesehatan massal (SD) sangat tidak mendukung, dan tidak ada kondisi untuk PKO.

Zona kehancuran parah terbentuk pada tekanan berlebih di bagian depan gelombang kejut dari 50 hingga 30 kPa. Di zona ini, bangunan dan struktur tanah mengalami kerusakan parah, sebagian dinding dan langit-langit hancur. Tempat penampungan, sebagian besar tempat penampungan tipe basement dan jaringan utilitas bawah tanah umumnya dilestarikan. Akibat hancurnya bangunan, terbentuklah puing-puing yang terus menerus atau lokal. Radiasi cahaya menyebabkan kebakaran yang terus menerus (membakar bangunan) dan masif (lebih dari 25% bangunan terbakar). Orang-orang di area terbuka menerima cedera sedang akibat gelombang kejut. Mereka dapat terkena denyut ringan (40 atau 2000-1600 kJ/m), yang dapat menyebabkan luka bakar derajat I1T-IU. Keracunan karbon monoksida mungkin terjadi di area ini.

Pekerjaan penyelamatan utama di daerah ini adalah membersihkan puing-puing, memadamkan api, menyelamatkan orang-orang dari tempat penampungan dan shelter yang berserakan, serta dari bangunan yang hancur dan terbakar. Kondisi kerja unit kesehatan massal (SD) sulit dan tidak memungkinkan bagi PKO.

Zona kerusakan sedang ditandai dengan tekanan berlebih di bagian depan gelombang kejut dari 30 hingga 20 kPa. Di zona ini, bangunan dan struktur mengalami kerusakan elemen bawaan: partisi internal, pintu, jendela dan atap, retakan pada dinding, runtuhnya lantai loteng, kerusakan pada bagian lantai atas. Shelter dan shelter tipe basement tetap terpelihara dan layak digunakan. Puing-puing terpisah terbentuk. Radiasi cahaya dapat menyebabkan kebakaran besar.

Orang-orang yang berada di luar shelter mengalami luka ringan dan sedang akibat dampak gelombang kejut. Namun besarnya denyut cahaya masih sangat tinggi sehingga menimbulkan kemungkinan terjadinya luka bakar bagi orang yang berada di area terbuka. Keracunan karbon monoksida mungkin terjadi di area ini. Masyarakat yang mengalami luka trauma ringan dan tidak mengalami luka bakar mampu memberikan pertolongan pertama berupa gotong royong dan keluar dari wabah.

Operasi penyelamatan utama di daerah ini adalah: memadamkan api, menyelamatkan orang dari puing-puing, bangunan yang hancur dan terbakar. Kondisi kerja formasi massa (SD) terbatas, dan bagi PKO tidak memungkinkan.

Zona Kerusakan Ringan ditandai dengan tekanan berlebih dari 20 hingga 10 kPa. Di dalam zona ini, bangunan mengalami kerusakan ringan: tambalan jendela dan pintu kayu, partisi ringan rusak, dan retakan muncul di dinding lantai atas. Ruang bawah tanah dan lantai bawah dipertahankan. Kebakaran individu timbul dari radiasi cahaya. Orang-orang yang berada di area ini, di luar shelter, dapat terluka karena tertimpa puing-puing dan pecahan kaca, serta luka bakar; tidak ada kerugian di dalam shelter.

Operasi penyelamatan utama di kawasan ini dilakukan untuk memadamkan api dan menyelamatkan masyarakat dari bangunan yang hancur dan terbakar sebagian. Kondisi pengoperasian unit kesehatan massal (MD) dan penempatan PKO relatif baik.

Soal No. 10. Karakteristik zona pencemaran radioaktif pada sumber kerusakan nuklir.

Sumber utama pencemaran radioaktif di wilayah dan atmosfer, yang terjadi terutama selama ledakan nuklir di atas tanah dan bawah tanah, adalah produk fisi muatan nuklir yang bercampur dengan tanah. Dalam hal ini, sejumlah besar zat radioaktif terbentuk, yang muncul dalam bentuk awan jamur hingga ketinggian yang sangat tinggi dan bergerak dalam jarak yang cukup jauh di bawah pengaruh angin. Saat awan bergerak, dampak radioaktif berjatuhan, meninggalkan jejak kontaminasi radioaktif di permukaan bumi. Jejak pencemaran radioaktif berupa garis memanjang searah angin, berbentuk elips.

Besar kecilnya jejak kontaminasi radioaktif bergantung pada kekuatan ledakan dan kecepatan angin, dan pada tingkat lebih rendah bergantung pada kondisi meteorologi lainnya dan sifat medan. Manusia dan hewan yang berada di daerah yang terkontaminasi zat radioaktif terkena paparan sinar gamma eksternal, serta efek radiasi beta dan alfa dari zat radioaktif ketika masuk ke dalam tubuh bersama dengan udara, makanan, dan air yang terkontaminasi.

Jejak awan radioaktif, sesuai dengan laju dosis paparan hingga peluruhan sempurna zat radioaktif, secara kondisional dibagi menjadi empat zona: kontaminasi sedang, kuat, berbahaya, dan sangat berbahaya.

Fenomena yang terjadi selama ledakan bawah air dikaitkan dengan berbagai masalah yang melibatkan gerakan tidak stabil. Kita mulai dengan mempertimbangkan dua masalah yang cukup klasik.

Gelembung runtuh. Salah satu pertanyaan pertama yang muncul ketika mempelajari ledakan di bawah air adalah pertanyaan tentang bagaimana gelembung gas yang terbentuk selama ledakan, yang berisi produk peledakan, berubah seiring waktu.

Dalam rumusan perkiraan yang paling sederhana, permasalahan dapat dirumuskan sebagai berikut. Misalkan gelembung gas berbentuk bola dengan radius variabel berada dalam cairan tak terkompresi yang tak terhingga dengan massa jenis 1 dan tekanan konstan, kita mengabaikan gravitasi, viskositas, serta tegangan permukaan dan kondensasi gas dalam gelembung. Kita perlu menemukan hukum perubahan radius

Kecepatan pergerakan fluida yang disebabkan oleh perubahan jari-jari gelembung pada waktu tertentu hanya bergantung pada jarak titik yang bersangkutan dari pusat gelembung dan sama dengan Membandingkan laju aliran pada batas gelembung dan sebuah bola dengan jari-jari konsentris dengannya, kita temukan

dimana beberapa fungsi waktu. Hubungan ini memungkinkan kita menghitung energi kinetik seluruh massa zat cair saat ini

Kita asumsikan bahwa pada saat awal zat cair dalam keadaan diam, meskipun perbedaan antara tekanan dalam zat cair dan tekanan gas di dalam gelembung sama dengan usulan kita, ini adalah nilai konstan. Jika tegangan permukaan diabaikan

(tanda minus dijelaskan oleh fakta bahwa kita menemukannya melalui integrasi

Membandingkan ekspresi ini dengan (2), kita memperoleh persamaan diferensial dengan variabel yang dapat dipisahkan

dan integrasinya mengarah pada relasi

dari mana Anda dapat menemukan ketergantungan yang diinginkan

Dari persamaan (4) dapat disimpulkan bahwa ketika kecepatan R meningkat tanpa batas karena Hal ini mencerminkan fakta bahwa pada saat gelembung menghilang, terjadi water hammer - kita memiliki contoh fitur global yang dibahas di atas. Efek yang dijelaskan disebut keruntuhan gelembung.

Dengan asumsi pada (5) kita menemukan waktu keruntuhan:

Anda juga dapat mempertimbangkan gelembung yang berdenyut, yang, setelah pecah, mengembang ke nilai aslinya. Rumus terakhir memungkinkan Anda menentukan periode osilasi gelembung tersebut:

Perhatikan bahwa dalam rumusan yang tepat dari masalah pergerakan gelembung gas yang terbentuk selama ledakan bawah air, pengaruh permukaan air dan gravitasi harus diperhitungkan, dan tekanan dalam gelembung harus dianggap bervariasi sesuai dengan perubahan. hukum:

dimana volume gelembung pada saat tertentu adalah konstan. Massa gas di dalam gelembung dan gaya tegangan permukaan dapat diabaikan. Dalam formulasi ini, pada saat awal, permukaan air dapat dianggap datar, dan batas gelembung gas adalah bola; perubahan lebih lanjut pada bentuk permukaan tersebut dapat diketahui dari penyelesaian masalahnya.

Pemecahan masalah gerak gelembung gas dengan rumusan yang begitu tepat untuk tahap awal baru-baru ini diperoleh oleh L. V. Ovsyannikov. Tahapan gerakan selanjutnya akan kita bahas di bawah ini ketika membahas masalah Sultan.

Bola Björknes. Biarkan dua gelembung udara atau gas berdenyut dalam fluida tak terbatas, yang masih kita asumsikan tidak dapat dimampatkan (dengan massa jenis 1) dan tidak berbobot.

Pada abad yang lalu, ayah dan anak Bjerknes menemukan dan menjelaskan fenomena menarik terkait dengan eksperimen ini - ternyata jika gelembung-gelembung itu berdenyut dalam fase yang sama, maka mereka saling tarik menarik, dan jika dalam antifase, mereka tolak-menolak.

Untuk menjelaskan fenomena ini, kita memerlukan fakta dasar berikut - sebuah bola yang bergerak secara translasi dalam fluida tak terhingga dapat disimulasikan oleh dipol titik yang terletak di tengah bola. Misalkan sebuah bola berjari-jari R bergerak dengan kecepatan sepanjang sumbu x. Potensi kecepatan gerak ini merupakan fungsi harmonik di luar bola sama dengan 0 pada tak terhingga dan pada permukaan bola yang memenuhi kondisi (komponen normal kecepatan, dan 0 adalah koordinat silinder, lihat Gambar 101). Kondisi ini jelas

memenuhi fungsi dan solusi masalahnya unik, oleh karena itu merupakan potensi yang diinginkan. Kita melihat bahwa di luar bola bertepatan dengan potensial kecepatan dipol yang terletak di titik asal koordinat: dan

Beralih ke uraian fenomena Bjorknes, mari kita ganti gelembung dengan sumber titik intensitas yang terletak masing-masing di titik-titik pada sumbu x, baik jika gelembung berdenyut dalam fase yang sama maupun jika berdenyut dalam antifase. Untuk memperhitungkan kemungkinan pergerakan pusat gelembung, kita juga berasumsi bahwa dipol ditempatkan pada titik yang sama. Karena gelembung-gelembungnya sama besarnya, cukup mempelajari pergerakan salah satu gelembung tersebut, katakanlah, gelembung yang berdenyut di sekitar permulaan. Jari-jari gelembung akan dianggap kecil dibandingkan dengan a.

Jika kita mengabaikan pengaruh dipol yang terletak di titik , maka pada titik M yang dekat dengan titik asal koordinat, potensial medan kecepatan akan ditulis dalam bentuk

dimana I adalah jarak titik M ke sumber kedua, dan momen dipol (Gbr. 101). Di sini dan di dekat permulaan Oleh karena itu, (9) kira-kira dapat ditulis ulang dalam bentuk

atau, jika kita membuang konstanta yang tidak penting (untuk suku tetap, dalam bentuk

Di sini suku pertama memberikan potensi sumber yang terletak di titik asal koordinat, suku kedua -

potensi sumber lain (kurang-lebih) dan yang ketiga adalah potensi dipol. Jika kita menyatakan jari-jari gelembung yang berdenyut di sekitar titik asal, maka laju perubahannya (yang ditentukan oleh suku pertama) dan kecepatan translasi gelembung ditentukan oleh suku ketiga; Tanda plus dijelaskan oleh fakta bahwa kita berbicara tentang kecepatan gelembung, bukan kecepatan cairan).

Sekarang mari kita manfaatkan fakta bahwa, berdasarkan asumsi kita tentang keadaan tanpa bobot, tekanan total pada gelembung harus sama dengan nol. Menurut integral Cauchy, tekanan pada titik dekat titik awal adalah

Ketika berintegrasi pada bidang batas reservoir, suku-suku yang tidak bergantung pada 0 atau proporsional dibatalkan karena simetri, oleh karena itu hanya suku-suku yang dapat memberikan kontribusi bukan nol terhadap tekanan total

Oleh karena itu, kondisi hilangnya tekanan total akan mengarah pada kesetaraan

adil kapan saja

Perlu diingat bahwa selama periode penuh denyut gelembung, dampak total perubahan sama dengan nol. Namun kemudian, seperti dapat dilihat dari (12), pengaruh total perubahan nilai selama periode dan oleh karena itu berlawanan tanda dengan tanda Sejak

kecepatan translasi pusat gelembung dan kemudian kita menyimpulkan bahwa kenaikan selama periode denyut adalah negatif pada dan positif pada Hal ini menjelaskan fenomena Bjorknes.

Mari kita perhatikan varian lain dari fenomena yang sama. Sebagaimana diketahui, pengaruh dinding kokoh terhadap suatu sumber sama persis dengan pengaruh sumber lain yang intensitasnya sama, letaknya cermin simetris dengan sumber pertama relatif terhadap dinding.

Dengan cara yang sama, aksi pada sumber permukaan bebas dapat digantikan oleh aksi sumber simetris, yang intensitasnya berlawanan tanda dengan intensitas sumber pertama.

Beras. 102. (lihat pindaian)

Oleh karena itu, analisis di atas juga menjelaskan fakta yang diamati secara eksperimental berikut ini: gelembung gas yang berdenyut dalam air di dekat dinding padat tertarik ke dinding, dan gelembung yang berdenyut di dekat permukaan bebas ditolak oleh dinding tersebut.

Mari beralih ke tugas baru.

Paradoks ledakan bawah air. Biarkan silinder berongga dengan dinding tebal (20 - 30 mm) dan dasar tipis (1-3 mm) yang terbuat dari besi atau tembaga terendam sebagian di dalam air (Gbr. 102, a). Pada kedalaman perendaman tetap H, pada jarak h dari dasar silinder, bahan peledak ditempatkan pada porosnya dan terjadi ledakan. Untuk setiap jam, berat muatan minimum di mana bagian bawah dihancurkan dipilih.

Wajar jika kita berharap bahwa fungsi tersebut meningkat secara drastis, namun dalam banyak percobaan, fakta paradoks berikut telah diamati: fungsi F meningkat secara ketat hingga h mencapai nilai tertentu, setelah itu fungsi tersebut secara praktis tetap konstan pada area yang dua hingga tiga kali lebih besar; pada nilai F meningkat lagi (Gbr. 102, b). Sifat kehancuran dasar juga berubah - ketika dasar pecah di area yang luas, dan ketika terobosan terlokalisasi secara tajam.

Mari kita berikan penjelasan kualitatif mengenai paradoks ini. Eksperimen menunjukkan bahwa efek ledakan bawah air dibagi menjadi dua tahap. Pada tahap pertama, segera setelah ledakan, produk ledakan membentuk gelembung gas. Pertama-tama, gelombang kejut berangkat darinya, yang membawa sekitar setengah energi ledakan, dan kemudian kecepatan cairan meningkat dan diameter gelembung gas meningkat dengan cepat.

Jika pada akhir tahap ini tidak terjadi terobosan dasar dan pelepasan gas ke atmosfer, maka tahap kedua dimulai.

Gelembung gas akan mulai terkompresi di bawah pengaruh tekanan atmosfer, menjauh dari bagian bawah silinder. Kami mempertimbangkan masalah kompresi gelembung gas dalam air di atas; hanya perlu diingat bahwa dalam praktiknya bentuknya tidak bulat, melainkan berbentuk buah pir dengan pemuaian ke bawah. Seiring waktu, gelembung tersebut menjadi rata, membentuk tutup dengan lekukan di bagian bawah, dan oleh karena itu keruntuhan gelembung terjadi di permukaan bawahnya. Kejutan hidrolik yang terjadi pada saat keruntuhan menyebabkan pancaran kembali ke dasar silinder (Gbr. 103). Jet ini mempunyai sifat kumulatif, energi yang ada di dalamnya sebanding dengan energi gelembung di atasnya

tahap pertama. Pada muatan berbobot tertentu F, jet membuat lubang kecil di bagian bawah silinder.

Terobosan pada proses tahap pertama ditandai dengan peningkatan fungsi yang ketat pada tahap kedua, gaya terobosan sedikit bergantung pada jarak. Dengan demikian, gambaran kualitatif dari fenomena tersebut dapat dianggap cukup jelas, namun perhitungan kuantitatif yang lengkap belum dilakukan.

Akumulasi bola. Pada bab sebelumnya kita menganggap pergerakan pancaran kumulatif sebagai gerak tetap. Sementara itu, proses pembentukan jet, yang pada dasarnya tidak stabil, juga merupakan hal yang menarik.

Untuk mempermudah, kami mempertimbangkan kasus akumulasi bola, di mana diasumsikan bahwa pada saat awal cairan menempati setengah ruang bawah dengan lekukan berbentuk belahan bumi. Selain itu, diyakini bahwa pada , cairan langsung menjadi berat, dan fungsi potensial serta kecepatan partikel pada permukaan bebas sama dengan nol.

Masalahnya adalah menemukan fungsi yang harmonis dalam koordinat spasial di suatu daerah variabel dan sama dengan 0 di tak terhingga, dan pada batas (permukaan bebas zat cair) yang memenuhi kondisi tersebut.

yang, dengan mempertimbangkan rasio

dapat ditulis ulang menjadi

Solusi perkiraan untuk masalah ini dalam versi datar dapat diperoleh dengan metode ini

analogi elektrohidrodinamik (EGDA) menggunakan kertas konduktif listrik. Untuk melakukan ini, Anda perlu menuliskan perbedaan analogi kondisi (13); jika kita menyatakan dengan indeks titik-titik pada permukaan bebas zat cair dan dengan indeks langkah waktu, maka kita akan mendapatkan

Pada saat awal kita memperoleh distribusi pada permukaan bebas yang diketahui:

Dengan menerapkan kondisi batas ini pada kertas konduktif listrik, kita dapat membuat garis-garis dengan potensial yang sama dan kemudian garis-garis arus untuk titik-titik tertentu pada permukaan bebas. Selanjutnya, Anda dapat mencari kecepatan fluida di titik-titik ini, membuat permukaan bebas pada momen waktu dengan indeks, dan menggunakan (14) mencari distribusi potensial baru pada permukaan ini. Distribusi ini kembali diterapkan pada kertas penghantar listrik dan prosesnya berlanjut.

Pada Gambar. Gambar 104 menunjukkan gambaran yang konsisten tentang pembentukan pancaran kumulatif di bawah pengaruh gravitasi pada saat-saat tertentu

Hasilnya diperoleh oleh V. Kedrinsky dengan menggunakan metode yang dijelaskan di atas.

Pada Gambar. 105 memperlihatkan cuplikan film pengulangan eksperimen Pokrovsky (§ 29). Sebuah tabung reaksi berisi air yang permukaan bebasnya diberi bentuk bola menggunakan meniskus kaca (terlihat pada bingkai pertama), dilempar dengan posisi vertikal di atas meja. Pada saat tumbukan, cairan langsung menjadi berat, sehingga percobaan ini dapat dipertimbangkan sehubungan dengan

(klik untuk melihat pemindaian)

dengan perhitungan di atas untuk akumulasi bola. Di bawah bingkai pada Gambar. 105 menunjukkan waktu yang telah berlalu sejak dampaknya.

Masalah Sultan. Dalam kondisi tertentu, akibat ledakan bawah air, terjadi fenomena menarik yang disebut “sultan” - air terlempar ke permukaan bebas hingga ketinggian yang sangat tinggi dalam bentuk kerucut sempit (Gbr. 106) . Perlu dicatat bahwa

fenomena ini merupakan karakteristik media cair dan tidak diamati selama ledakan bawah tanah.

Mari kita tunjukkan beberapa ciri ledakan bawah air. Pada bagian sebelumnya kita telah membicarakan dua tahap dalam perkembangan ledakan semacam itu. Tahap pertama, yang sangat singkat, ditandai dengan terciptanya gelombang kejut, yang menghabiskan sekitar setengah dari total energi ledakan. Dalam permasalahan yang dibahas di sini, gelombang mencapai permukaan bebas dan memecah sejumlah air. Massa yang pecah pecah menjadi sejumlah besar percikan kecil, masing-masing dengan sedikit energi, dan corong berbentuk cekungan terbentuk di permukaan bebas.

Tahap kedua dikaitkan dengan evolusi gelembung gas yang terbentuk selama ledakan, yang juga membawa sekitar setengah energi. Evolusi ini, seperti yang kami katakan, mengarah pada keruntuhan dan pembentukan jet, yang (dalam kondisi ledakan yang tepat, yaitu kedalaman muatan dan beratnya) mencapai permukaan bebas pada saat corong terbentuk. di sana. Pada tahap ini, kita dapat menggunakan model aliran potensial fluida yang tidak dapat dimampatkan - kita sampai pada masalah menentukan medan kecepatan yang ortogonal terhadap permukaan corong (masalah kumulasi bola, yang baru saja disebutkan). Akibatnya, ia keluar dari corong

pancaran kumulatif yang menghasilkan semburan tersebut merupakan cipratan energi yang cukup besar.

Fenomena yang sangat mirip (tetapi, tentu saja, dengan energi yang jauh lebih kecil) diamati ketika sebuah peluru ditembakkan ke dalam air dengan arah tegak lurus terhadap permukaan bebas (Gbr. 107). Manifestasi lain dari efek yang sama dapat diamati ketika hujan langsung yang jarang terjadi jatuh pada air yang tenang; permukaan air kemudian ditutupi dengan air mancur kecil yang muncul untuk memenuhi air hujan.

Penjelasan kualitatif fenomena ini jelas dari Gambar.

Gambar 108, yang menunjukkan tiga fase berturut-turut masuknya peluru (atau tetesan hujan): pertama, permukaan air sedikit membengkok ke bawah (fase a), kemudian benda yang jatuh dibenamkan ke dalam air dan terbentuk rongga di belakangnya ( fase b) dan, akhirnya, energi kinetik benda digunakan untuk meruntuhkan rongga. Akibat keruntuhan ini muncul counter jet yang bersifat kumulatif (fase c).

Penjelasan ini dikonfirmasi oleh modifikasi percobaan - jika Anda menembakkan peluru ke dalam air tidak tegak lurus dengan permukaan, tetapi pada sudut tertentu, maka setelah tembakan akan terbentuk gumpalan miring ke arah yang berlawanan dengan pergerakan peluru. (Gbr. 109). Di sini defleksi permukaan air pada fase a akan menjadi asimetris, rongga pada fase akan bergerak searah dengan terbangnya peluru, dan pancaran kumulatif pada fase akhir tidak akan tegak lurus dengan permukaan air, melainkan menuju ke arah. pergerakan rongga!

Ledakan di udara. Perbedaan karakteristik antara ledakan di udara dan ledakan di air adalah bahwa di sini sebagian besar energinya diubah menjadi gelombang kejut. Penelitian tentang perambatan gelombang kejut di udara menjadi sangat penting. Hingga saat ini, ketika melakukan operasi peledakan besar-besaran, para insinyur dihadapkan pada fenomena yang tidak dapat dipahami - terkadang efek gelombang kejut ternyata berkali-kali lebih besar, dan terkadang berkali-kali lebih kecil, daripada yang dihitung menggunakan rumus yang telah teruji dengan baik. Biasanya, penyimpangan tersebut disebabkan oleh anomali di atmosfer, karena kecepatan akustik dan kecepatan gelombang kejut bergantung pada keadaan atmosfer (kepadatan, suhu, kelembaban). Heterogenitas atmosfer mengubah bagian depan gelombang kejut – itu. Mungkin naik, atau mungkin turun ke tanah.

Seperti di air, “panduan gelombang” asli dapat dibuat di udara, ketika pada arah tertentu redaman gelombang jauh lebih kecil dari biasanya (kita akan membicarakan fenomena ini di bawah, di § 34).

Sekitar beberapa tahun yang lalu, perdebatan sengit muncul di kalangan ahli hidrodinamika mengenai isu berikut. Misalkan muatan ledakan berbentuk bola tanpa cangkang pada saat ledakan (di udara) mempunyai kecepatan V sedemikian rupa sehingga energi kinetiknya sepadan dengan energi potensial E muatan atau jauh lebih besar darinya; Pertanyaannya adalah, bagaimana kecepatan akan mengubah efek ledakan?

Dalam perselisihan tersebut, dua sudut pandang ekstrim diungkapkan: pertama, kecepatan muatan pada saat ledakan seharusnya tidak berpengaruh, parameter gelombang kejut hanya dapat berubah beberapa persen. Menurut yang lain, kecepatannya dapat meningkatkan efek ledakan sekitar sepuluh kali lipat.

Solusi terhadap perselisihan ini ternyata cukup sederhana. Fenomena ini perlu dibagi menjadi dua tahap - pelepasan energi ledakan dan pembentukan gelombang kejut. Pada tahap pertama, sesuai dengan sudut pandang salah satu kelompok yang berselisih, kecepatan muatan tidak mempunyai pengaruh praktis, seluruh energi potensial bahan peledak diubah menjadi energi kinetik partikel-partikel terbang hasil ledakan. Pada tahap kedua, perlu diperhatikan awan gas yang kecepatan partikelnya terdiri dari kecepatan radial (dari pusat muatan) dan kecepatan translasi muatan itu sendiri.

Perhitungan dan percobaan telah menunjukkan bahwa pengaruh muatan bergerak (pada jarak yang cukup jauh dari lokasi ledakan) setara dengan pengaruh muatan diam dengan energi potensial sama dengan jumlah energi potensial bahan peledak dan energi kinetik. muatan pada saat ledakan. Dalam hal ini juga perlu diasumsikan bahwa pusat ledakan tereduksi dipisahkan dari pusat ledakan sebenarnya searah pergerakan muatan dengan jarak yang ditentukan oleh energi kinetik dan energi potensial E.

Ledakan ini memiliki kemiripan eksternal dengan ledakan nuklir di darat dan disertai dengan faktor kerusakan yang sama dengan ledakan di darat. Bedanya, awan jamur ledakan permukaan terdiri dari kabut radioaktif padat atau kabut air.

Ciri khas ledakan jenis ini adalah terbentuknya gelombang permukaan. Efek radiasi cahaya melemah secara signifikan karena terlindung oleh uap air dalam jumlah besar. Kegagalan suatu benda ditentukan terutama oleh aksi gelombang kejut udara. Kontaminasi radioaktif pada wilayah perairan, medan dan benda terjadi karena jatuhnya partikel radioaktif dari awan ledakan. Ledakan nuklir permukaan dapat dilakukan untuk menghancurkan kapal permukaan yang besar dan struktur pangkalan dan pelabuhan angkatan laut yang kuat, ketika kontaminasi radioaktif yang parah di perairan dan wilayah pesisir dapat diterima atau diinginkan.

Ledakan nuklir bawah air.

Ledakan nuklir bawah air adalah ledakan yang dilakukan di dalam air pada kedalaman tertentu. Dengan ledakan seperti itu, kilatan cahaya dan area bercahaya biasanya tidak terlihat. Selama ledakan bawah air di kedalaman dangkal, kolom air berongga naik ke atas permukaan air, mencapai ketinggian lebih dari satu kilometer. Awan yang terdiri dari percikan dan uap air terbentuk di bagian atas kolom. Diameter awan ini bisa mencapai beberapa kilometer. Beberapa detik setelah ledakan, kolom air mulai runtuh dan awan yang disebut gelombang dasar terbentuk di dasarnya. Gelombang dasar terdiri dari kabut radioaktif; ia dengan cepat menyebar ke segala arah dari pusat ledakan, dan pada saat yang sama naik dan terbawa angin. Setelah beberapa menit, gelombang dasar bercampur dengan awan sultan (sultan adalah awan berputar-putar yang menyelimuti bagian atas kolom air) dan berubah menjadi awan stratocumulus, tempat turunnya hujan radioaktif. Gelombang kejut terbentuk di dalam air, dan di permukaannya - gelombang permukaan yang merambat ke segala arah. Ketinggian ombaknya bisa mencapai puluhan meter. Ledakan nuklir bawah air dirancang untuk menghancurkan kapal dan menghancurkan struktur bawah air. Selain itu, tindakan ini dapat dilakukan jika terjadi kontaminasi radioaktif yang parah pada kapal dan garis pantai.