Екологічні наслідки використання ядерної зброї

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

ДВНЗ «Переяслав- Хмельницький державний педагогічний університет імені Григорія Сковороди"

Природничо-технологічний факультет

Реферат

Екологічні наслідки використання ядерної зброї

Виконав

Студент групи ГБ-3

Гольоса А.В

Перевірив

Кандидат геолого-мінералогічних

наук, доцент кафедри географії,

екології та методики викладання

природничих дисциплін

Хмельницька Н.Л.

Переяслав-Хмельницький 2013рік

У залежності від задач, розв'язуваних ядерною зброєю, від виду і розташування об'єктів, по яких плануються ядерні удари, а також від характеру майбутніх бойових дій ядерні вибухи можуть бути здійснені в повітрі, у поверхні землі (води) і під землею (водою).

Ядерний вибух - процес розподілу важких ядер. Для того, щоб відбулася реакція, необхідно як мінімум 10 кг високозбагаченого плутонію. У природних умовах ця речовина не зустрічається. Дана речовина виходить у результаті реакцій, вироблених у ядерних реакторах. Природний уран містить приблизно 0.7 відсотків ізотопу U-235, інше - уран 238. Для здійснення реакції необхідно, щоб у речовині містилося не менш 90 відсотків урану 235.

Види ядерних вибухів

У залежності від задач, розв'язуваних ядерною зброєю, від виду і розташування об'єктів, по яких плануються ядерні удари, а також від характеру майбутніх бойових дій ядерні вибухи можуть бути здійснені в повітрі, у поверхні землі (води) і під землею (водою). Відповідно до цього розрізняють наступні види ядерних вибухів:

· повітряний (високий і низький);

· наземний (надводний);

· підземний (підводний).

Вражаючі фактори ядерного вибуху

Ядерний вибух здатний миттєво знищити чи вивести з ладу незахищених людей, які відкрито стоять, техніку, спорудження і різні матеріальні засоби. Основними вражаючими факторами ядерного вибуху є:

· ударна хвиля;

· світлове випромінювання;

· проникаюча радіація;

· радіоактивне зараження місцевості;

· електромагнітний імпульс.

Початковий етап розвитку атомної енергетики (40-50-ті роки ХХ ст.) як в США, так і в СРСР пов'язаний з технічними потужностями і науковим потенціалом військовопромислового комплексу. У той період були розроблені та запущені перші дослідні ядерні реактори військового призначення: у 1942 р. - в м. Чикаго, США (уран-графітовий реактор СР-1, спроектований групою вчених-фізиків Чиказького університету під керівництвом Е. Фермі); в 1946 р. - у Москві, СРСР (уран-графітовий реактор Ф-1, створений групою фізиків та інженерів під керівництвом І. В. Курчатова).

Сполучені Штати Америки в рамках так званого Манхеттенського проекту створили перші атомні бомби. Необхідно відзначити, що перша в світі заявка на винахід з виготовлення атомної бомби була датована 17 жовтня 1940 р. Вона належала співробітникам Харківського фізико-технічного інституту Академії наук УРСР В.О. Маслову та В.С. Шпінелю «Про використання урану як вибухової і отруйної речовини».

Перша атомна бомба, яка отримала назву «Пристрій», була підірвана в рамках випробувань в штаті Нью-Мексико 16 липня 1945 р. У містах Хіросіма і Нагасакі (Японія) 6 і 9 серпня 1945 р. були підірвані друга і третя атомні бомби, які отримали назву відповідно «Малюк» (мал. 3.9) і «Товстун» (мал. 3.10). Військові експерти вважали, що бомби з урану-235 будуть мати низьку ефективність, оскільки в них розщеплюється лише 1,38% матеріалу. На сьогоднішній день це єдиний приклад бойового застосування атомної зброї.

На час атаки населення Хіросіми становило приблизно 255 000 чоловік. Від моменту скидання бомби до вибуху пройшло всього 45 секунд (мал. 3.11). Вона вибухнула в 600 метрах над поверхнею землі сліпучим спалахом у вигляді гігантської вогняної кулі, що мала температуру більш ніж 4000°С.

Радіація

Уранова бомба «Малюк» з вибуховим еквівалентом близько 20 кілотонн тротилу, яка була скинута на м. Хіросіму 6 серпня 1945р.

Плутонієва бомба «Товстун», скинута на м. Нагасакі 9 серпня 1945 р.

Ядерний вибух моментально у всіх напрямках з вибуховою хвилею надстислого повітря, що несла смерть і руйнування. Під час вибуху «Малюка» на місці загинуло приблизно 70-80 тисяч осіб. Радіус зони повного руйнування складав приблизно 1,6 кілометра, а пожежі виникли на площі в 11,4 км2. Понад 90% будівель Хіросіми було або пошкоджено, або повністю знищено. Від невідомої хвороби, пізніше названої «променевою», почали вмирати десятки тисяч хіросімців і жителів околиць.

«Ядерний гриб», що утворився в результаті вибуху в атмосфері атомної бомби, скинутої на Хіросіму

Вид зверху на Хіросіму після вибуху атомної бомби

Місто Нагасакі на наступний день після вибуху бомби «Товстун»

Кількість загиблих в найближчі тижні зросла до 110 тисяч, а через декілька місяців - до 140 тисяч.

Плутонієва бомба «Товстун» вибухнула біля поверхні землі над однією з церков в центральній частині м. Нагасакі. У результаті вибуху було практично повністю знищено місто і його жителів.

Загальна кількість загиблих в Нагасакі склала 75 тис. осіб. В обох містах переважна більшість жертв були цивільними особами.

Це був період гонки озброєнь, який ознаменувався суперництвом двох основних світових надсистем, що утворилися після закінчення другої світової війни, - країн Варшавського договору на чолі з СРСР та країн блоку НАТО на чолі зі США. Пізніше до випробувань ядерної зброї підключилися Китай, Великобританія, Франція.

У результаті цих випробувань в атмосферу вперше надійшли радіоактивні речовини техногенного походження, які були раніше не властиві нашій планеті. Виник штучний радіаційний фон - глобальне, по всій земній кулі, забруднення навколишнього середовища радіонуклідами, які утворюються при ядерних вибухах. Особливо шкідливі були вибухи в атмосфері, коли продукти радіоактивного розпаду заражали великі території, населені людьми. При ядерних вибухах в атмосфері певна частина радіонуклідів (при наземних вибухах до 50%) випадає поблизу району випробувань. Проте значна частка радіоактивних речовин затримується в повітрі й під дією вітру переміщується на великі відстані, залишаючись приблизно на одній і тій же широті. Перебуваючи в повітрі приблизно місяць, радіоактивні речовини під час цього переміщення поступово випадають на землю. Більша частина радіонуклідів викидається в стратосферу (на висоту 10-15 км), а потім радіонукліди випадають по всій поверхні Землі. Радіоактивні опади містять велику кількість різних радіонуклідів, але з них найбільшу роль відіграють 95Cr, тритій, 137Cs, 90Sr і 14C, періоди напіврозпаду яких складають відповідно 64 доби, 12,4 років, 30 років (цезій і стронцій) і 5730 років.

Особливо інтенсивно випробування ядерної зброї проводилися в періоди 1954-1958 та 1961-1962 років.

За офіційними даними, на існуючих п'яти ядерних полігонах - Невада (США, Великобританія), Нова Земля (СРСР, тепер Росія); Семипалатинський (СРСР, тепер Казахстан), атол Муруроа (Франція), Лобнор (Китай) - була виконана більша частина з 2059 експериментальних ядерних вибухів різних типів, у тому числі 501 випробування проводилося безпосередньо в атмосфері. За весь період випробувань активності головних радіонуклідів, що надійшли на земну поверхню з глобальних випадінь, склали: 949 ПБК 137Сs, 578 ПБК.

Ударна хвиля в більшості випадків є основним вражаючим фактором ядерного вибуху. По своїй природі вона подібна ударній хвилі звичайного вибуху, але діє більш тривалий час і володіє набагато більшою руйнівною силою. Ударна хвиля ядерного вибуху може на значній відстані від центра вибуху наносити поразки людям, руйнувати спорудження й ушкоджувати бойову техніку. Ударна хвиля являє собою область сильного стиску повітря, що поширюється з великою швидкістю в усі сторони від центра вибуху.

Швидкість поширення її залежить від тиску повітря у фронті ударної хвилі; поблизу центра вибуху вона в кілька разів перевищує швидкість звуку, але зі збільшенням відстані від місця вибуху різко падає. За перші 2 сек ударна хвиля проходить близько 1000 м, за 5 сек-2000 м, за 8 сек - близько 3000 м. Це служить обґрунтуванням нормативу N5 ЗОМП "Дії при спалаху ядерного вибуху": відмінно - 2 сек, добре - 3 сек, задовільно - 4 сек. Вражаюче дія ударної хвилі на людей і дію, що руйнує, на бойову техніку, інженерні спорудження і матеріальні засоби насамперед визначаються надлишковим тиском і швидкістю руху повітря в її фронті.

Незахищені люди можуть, крім того, уражатися осколками, що летять з величезною швидкістю, скла й уламками будинків, що руйнуються, падаючими деревами, а частинами бойової техніки, що розкидаються також, грудками землі, каменями й іншими предметами, що приводяться в рух швидкісним напором ударної хвилі.. Найбільші непрямі поразки будуть спостерігатися в населених пунктах і в лісі; у цих випадках утрати військ можуть виявитися більшими, ніж від безпосередньої дії ударної хвилі. Ударна хвиля здатна наносити поразки й у закритих приміщеннях, проникаючи туди через щілини й отвори. Ураження, наносимі ударною хвилею, підрозділяються на легкі, середні, важкі і украй важкі.

Легкі поразки характеризуються тимчасовим ушкодженням органів слуху, загальною легкою контузією, забитими місцями і вивихами кінцівок. Важкі поразки характеризуються сильною контузією всього організму; при цьому можуть спостерігатися ушкодження головного мозку й органів черевної порожнини, сильна кровотеча з носа й ушей, важкі переломи і вивихи кінцівок.

Ступінь поразки ударною хвилею залежить, насамперед, від потужності і виду ядерного вибуху.

При повітряному вибуху потужністю 20 кТ легені травми в людей можливі на відстанях до 2,5 км, середні - до 2 км, важкі - до 1,5 км від епіцентру вибуху. З ростом калібру ядерних боєприпасів радіуси поразки ударною хвилею ростуть пропорційно кореню кубічному з потужності вибуху. При підземному вибусі виникає ударна хвиля в ґрунті, а при підвідному - у воді. Крім того, при цих видах вибухів частина енергії витрачається на створення ударної хвилі й у повітрі.

Ударна хвиля, поширюючи в ґрунті, викликає ушкодження підземних споруджень, каналізації, водопроводу; при поширенні її у воді спостерігається ушкодження підвідної частини кораблів, що знаходяться навіть на значній відстані від місця вибуху.

Світлове випромінювання ядерного вибуху являє собою потік променистої енергії, що включає ультрафіолетове, видиме й інфрачервоне випромінювання.

Джерелом світлового випромінювання є світна область, що складається з розпечених продуктів вибуху і розпеченого повітря. Яскравість світлового випромінювання в першу секунду в кілька разів перевершує яскравість Сонця. Поглинена енергія світлового випромінювання переходить у теплову, що приводить до розігріву поверхневого шару матеріалу. Нагрівання може бути настільки сильним, що можливо чи обвуглювання запалення пального матеріалу і чи розтріскування оплавлення непального, що може приводити до величезним пожежам. При цьому дія світлового випромінювання ядерного вибуху еквівалентно масованому застосуванню запальної зброї, що розглядається в четвертому навчальному питанні.

Шкірний покрив людини також поглинає енергію світлового випромінювання, за рахунок чого може нагріватися до високої температури й одержувати опіки. У першу чергу опіки виникають на відкритих ділянках тіла, звернених убік вибуху. Якщо дивитися убік вибуху незахищеними очима, то можлива поразка око, що приводить до повної втрати зору. Опіки, викликувані світловим випромінюванням, не відрізняються від звичайним, викликуваним чи вогнем окропом, вони тим сильніше, чим менше відстань до вибуху і чим більше потужність боєприпасів. При повітряному вибуху вражаюче дія світлового випромінювання більше, ніж при наземному тій же потужності. У залежності від сприйнятого світлового імпульсу опіки поділяються на три ступені.

Опіки першого ступеня виявляються в поверхневій поразці шкіри: почервонінні, припухлості, хворобливості. При опіках другого ступеня на шкірі з'являються міхури. При опіках третього ступеня спостерігається омертвляння шкіри й утворення виразок. При повітряному вибуху боєприпасів потужністю 20 кт і прозорості атмосфери порядку 25 км опіки першого ступеня будуть спостерігатися в радіусі 4,2 км від центра вибуху; при вибуху заряду потужністю 1 Мгт ця відстань збільшиться до 22,4 км. опіки другого ступеня виявляються на відстанях 2,9 і 14,4 км і опіки третього ступеня - на відстанях 2,4 і 12,8 км відповідно для боєприпасів потужністю 20 кт і Шгт.

Проникаюча радіація являє собою невидимий потік гама квантів і нейтронів, що випускаються з зони ядерного вибуху. Гама кванти і нейтрони поширюються в усі сторони від центра вибуху на сотні метрів. Зі збільшенням відстані від вибуху кількість гама квантів і нейтронів, що проходить через одиницю поверхні, зменшується. При підземному і підвідному ядерних вибухах дія проникаючої радіації поширюється на відстані, значно менші, чим при наземних і повітряних вибухах, що порозумівається поглинанням потоку нейтронів і гама- квантів водою. Зони поразки проникаючою радіацією при вибухах ядерних боєприпасів середньої і великої потужності трохи менше зон поразки ударною хвилею і світловим випромінюванням.

Для боєприпасів з невеликим тротиловим еквівалентом (1000 тонн і менш) навпаки, зони вражаючого дії проникаючою радіацією перевершують зони поразки ударною хвилею і світловим випромінюванням. Вражаюче дія проникаючої радіації визначається здатністю гама квантів і нейтронів іонізувати атоми середовища, у якій вони поширюються. Проходячи через живу тканину, гама кванти і нейтрони іонізують атоми і молекули, що входять до складу кліток, що приводять до порушення життєвих функцій окремих органів і систем. Під впливом іонізації в організмі виникають біологічні процеси відмирання і розкладання кліток.

У результаті цього в уражених людей розвивається специфічне захворювання, називане променевою хворобою. Для оцінки іонізації атомів середовища, а отже, і вражаючого дії проникаючої радіації на живий організм уведене поняття дози опромінення (чи дози радіації), одиницею виміру якої є рентген (р). Дозі радіації 1 р відповідає утворення в одному кубічному сантиметрі повітря приблизно 2 мільярдів пар іонів. У залежності від дози випромінювання розрізняють три ступені променевої хвороби. Перша (легка) виникає при одержанні людиною дози від 100 до 200 р. Вона характеризується загальною слабістю, легкою нудотою, короткочасним запамороченням, підвищенням пітливості; особовий склад, що одержав таку дозу, звичайно не виходить з ладу.

Друга (середня) ступінь променевий хвороби розвивається при одержанні дози 200-300 р; у цьому випадку ознаки поразки -головний біль, підвищення температури, шлунково-кишковий розлад - виявляються більш різко і швидше, особовий склад у більшості випадків виходить з ладу. Третя (важка) ступінь променевої хвороби виникає при дозі понад 300 р; вона характеризується важкими головними болями, нудотою, сильною загальною слабістю, запамороченням і іншими нездужаннями; важка форма нерідко приводить до смертельного результату.

Радіоактивне зараження людей, бойової техніки, місцевості і різних об'єктів при ядерному вибуху обумовлюється осколками розподілу речовини заряду і не прореагировавшей частиною заряду, що випадають із хмари вибуху, а також наведеною радіоактивністю. З часом активність осколків розподілу швидко зменшується, особливо в першого годинник після вибуху. Так, наприклад, загальна активність осколків розподілу при вибуху ядерних боєприпасів потужністю 20 кТ через один день буде в кілька тисяч разів менше, ніж через одну хвилину після вибуху. При вибуху ядерних боєприпасів частина речовини заряду не піддається розподілу, а випадає в звичайному своєму виді; розпад її супроводжується утворенням альфа часток.

Наведена радіоактивність обумовлена радіоактивними ізотопами, що утворяться в ґрунті в результаті опромінення його нейтронами, що випускаються в момент вибуху ядрами атомів хімічних елементів, що входять до складу ґрунту. Ізотопи, що утворилися, як правило, бета-активні, розпад багатьох з них супроводжується гамма-випромінюванням.

Періоди напіврозпаду більшості з радіоактивних ізотопів, що утворяться, порівняно невеликі: від однієї хвилини до години. У зв'язку з цим наведена активність може становити небезпеку лише в першого годинник після вибуху і тільки в районі, близькому до його епіцентру. Основна частина довго живучих ізотопів зосереджена в радіоактивній хмарі, що утвориться після вибуху. Висота підняття хмари для боєприпасів потужністю 10 кТ дорівнює 6 км, для боєприпасів потужністю 10 МгТ вона складає 25 км.

В міру просування хмари з нього випадають спочатку найбільш великі частки, а потім усе більш і більш дрібні, утворити по шляху руху зону радіоактивного зараження, так називаний слід хмари. Розміри сліду залежать головним чином від потужності ядерних боєприпасів, а також від швидкості вітру і можуть досягати в довжину кілька сотень і в ширину декількох десятків кілометрів. Поразки в результаті внутрішнього опромінення з'являються в результаті влучення радіоактивних речовин усередину організму через органи подиху і шлунково-кишковий тракт.

У цьому випадку радіоактивні випромінювання вступають у безпосередній контакт із внутрішніми органами і можуть викликати сильну променеву хворобу; характер захворювання буде залежати від кількості радіоактивних речовин, що потрапили в організм. На озброєння, бойову техніку й інженерні спорудження радіоактивні речовини не роблять шкідливого впливу.

Електромагнітний імпульс впливає насамперед на радіоелектронну й електронну апаратуру (пробій ізоляції, псування напівпровідникових приладів, перегоряння запобіжників і т. д.). Електромагнітний імпульс являє собою виникаюче на дуже короткий час могутнє електричне поле.

Учені вважають, що при декількох великомасштабних ядерних вибухах, які тягнуть за собою згоряння лісових масивів, міст, величезні шару диму, гари піднялися б до стратосфери, блокуючи тим самим шлях сонячної радіації (ядерна ніч). Тривала ядерна ніч зветься "ядерна зима".

Зима протриває кілька років, може навіть усього пари місяців, але за цей час буде майже цілком знищений озоновий шар Землі.

На Землю підуть потоки ультрафіолетових променів. Моделювання даної ситуації показує, що в результаті вибуху потужністю в 100 Кт температура понизиться в середньому в поверхні Землі на 10-20 градусів. Після ядерної зими подальше природне продовження життя на Землі буде досить проблематичним:

· виникне дефіцит харчування й енергії. Через сильну зміну клімату сільське господарство прийде в занепад, природа буде знищена, або сильно зміниться.

· відбудеться радіоактивне забруднення ділянок місцевості, що знову ж приведе до винищування живої природи глобальні зміни навколишнього середовища (забруднення, вимирання безлічі видів, руйнування дикої природи).

Ядерна зброя - величезна погроза всьому людству. Так, по розрахунках американських фахівців, зривши термоядерного заряду потужністю 20 Мт може зрівняти з землею всі житлові будинки в радіусі 24 км і знищити все живе на відстані 140 км від епіцентру.

З огляду на накопичені запаси ядерної зброї і його руйнівну силу, фахівці вважають, що світова війна з застосуванням ядерної зброї означала б загибель сотень мільйонів людей, перетворення в руїни всіх досягнень світової цивілізації і культури.

На щастя, закінчення холодної війни небагато розрядило міжнародну політичну обстановку. Підписано ряд договорів про припинення ядерних іспитів і ядерне роззброювання.

Також важливою проблемою на сьогоднішній день є безпечна експлуатація атомних електростанцій. Адже сама звичайне невиконання техніки безпеки може привести до таких же наслідків що і ядерна війни.

Сьогодні люди повинні подумати про своє майбутнє, про тім у якому світі вони будуть жити вже в найближчі десятиліття.

Література

ядерний вибух руйнування зброя атомний

1. Самуель Гласстон, Филип Долан, "Характеристики ядерної зброї" (The Effects of Nuclear Weapon), 1977.

2. А. И. Иойриш, "Про що дзенькає дзвін", 1991. Цивільна оборона, 1982.

3. Н.Л. Хмельницька, «Конспект лекцій з радіобіології» Переяслав-Хмельницький, 2013.

Размещено на Allbest.ru