Световое излучение ядерного взрыва как источник пожаров

Источником пожара может быть световое излучение ядерного взрыва. По своей природе – это совокупность видимого света и близ­ких к нему по спектру ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Источник светового излучения – светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры веществ ядерного боеприпаса, воздуха и грунта (при наземном взрыве). Температура светящейся области в течение некоторого времени сравнима с температурой поверхности Солнца (максимум 8000–10000 °С и минимум 1800 °С) [16].

Поражающее действие светового излучения характеризуется све­товым импульсом, т.е. отношением количества световой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпендикулярно распространению световых лучей. Единица измерений светового импульса Дж/м² или кал/см². 1 кал/см² » 40кДж/м² (1кал = =4,18Дж).

Световой импульс зависит от мощности и вида взрыва, рас­стояния от центра взрыва и ослабления светового излучения в атмосфере, а также от экранирующего воздействия дыма, пыли, растительности, неровностей местности и т.д.

Для воздушного взрыва, если излучение равномерно рас­про­страняется во всех направлениях, световой импульс U может быть рассчитан по формуле:

,                                 (6.1)

где  Еизл –	энергия светового излучения ядерного взрыва, равная примерно 1/3 полной энергии взрыва (полная энергия для мощности взрыва 1 кт равна 1012 кал или 4,18×1012 Дж);
К –	коэффициент пропускания. Он изменяется в зависимости от расстояния и состояния атмосферы.

Обычно для целей расчета пользуются табличными данными зависимости световых импульсов от мощности и вида взрыва и расстояния от центра взрыва (табл. 6.1). Эти данные приведены для очень прозрачного воздуха.

Так как общее количество энергии пропорционально мощности взрыва, то световой импульс для боеприпасов другой мощности на тех же расстояниях определяется по формуле:

 при R=const,                     (6.2)

где  U2 –	искомый световой импульс боеприпаса мощностью g2;
U1 –	световой импульс боеприпаса мощностью g1 для взятого расстояния R (берется из табл. 6.1).

Таблица 6.1

Зависимость световых импульсов от мощности и вида взрыва, расстояния от центра (эпицентра) взрыва

Мощ­ность взрыва, Мт	Вид ядер- ного взрыва	Световой импульс, кДж/м2
		100	150	200	250	500	750	800	1250	1750	2000	3000	4000
		Радиусы зон поражения, км
0,1	В Н	10,0 7,5	9,0 6,5	7,0 5,2	6,3 4,6	3,3 2,1	2,3 1,6	2,1 1,5	1,4 1,2	1,1 0,9	1,0 0,8	0,7 0,6	0,5 0,4
0,2	В Н	11,9 7,0	11,0 6,2	10,4 5,8	10,0 5,5	6,7 4,7	5,2 3,9	5,0 3,8	4,0 3,2	3,2 2,1	2,9 1,9	2,1 1,4	1,7 1,2
0,5	В Н	19,0 10,0	17,3 9,3	16,0 19,7	14,0 9,2	11,5 7,2	9,5 5,7	9,1 5,5	7,0 4,5	5,6 3,8	5,2 3,6	3,8 2,9	2,9 2,5
1,0	В Н	25,5 15,0	22,4 13,2	21,3 11,8	20,0 10,9	13,3 8,0	11,1 6,4	10,7 6,2	8,0 5,0	6,9 4,4	6,6 4,2	5,5 3,8	4,6 3,5
5,0	В Н	42,0 30,0	40,0 28,5	38,0 27,0	35,0 24,0	27,0 16,0	22,0 12,5	21,4 12,0	17,0 9,4	14,8 8,3	13,8 7,7	12,0 7,0	10,0 6,0
10,0	В Н	59,0 29,0	56,0 36,0	52,0 33,0	50,0 30,0	31,5 20,5	27,0 16,3	26,3 15,7	23,0 13,0	19,5 10,5	18,2 9,8	14,8 8,3	11,6 7,0
Характер  пожаров		Отдельные						Сплошные			Горение и тление в завалах

   

 

 

Для определения возможного светового импульса в других метеорологических условиях обычно пользуются коэффициентом прозрачности для различных состояний атмосферы (табл. 6.2).

 

Таблица 6.2

Коэффициент прозрачности для различных состояний атмосферы

Характеристика атмосферы	Дальность видимости, км	Коэффициент прозрачности
Воздух очень прозрачен (очень ясно)	до 100	0,96
Хорошая прозрачность	до 50	0,92
Средняя прозрачность	до 20	0,80
Слабая (лёгкая) дымка	до 10	0,66
Сильная дымка	до 5	0,36
Очень сильная дымка, туман	до 1	0,12

 

Световое излучение ядерного взрыва при непосредственном воздействии вызывает ожоги открытых участков тела, временное ослепление или ожоги сетчатки глаз. Возможны вторичные ожоги, возникающие от пламени горящих зданий, сооружений, расти­тель­ности, одежды.

По тяжести поражения различают четыре степени ожогов. Самые тяжелые ожоги – ожоги четвертой степени. Степени ожогов и световые импульсы, при которых они возникают, приведены в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Степени ожогов и световые импульсы, при которых они возникают

Степень ожоговой травмы	U человека		U животного
	кДж/м2	кал/см2	кДж/м2	кал/см2
Первая Вторая Третья Четвёртая	80–160 160–400 400–600 >600	2–4 4–10 10–15 >15	80–250 250–500 500–800 >800	2–6 6–12 12–20 >20

 

Большую опасность для людей и животных представляют пожары, возникающие на объектах экономики в результате воз­действия светового излучения и ударной волны.

Помимо поражений кожи, световое излучение может поражать сетчатку глаз временно и необратимо.

Энергия светового импульса, падая на поверхность предмета, частично отражается его поверхностью, поглощается им и проходит через него, если предмет прозрачный. Поэтому характер (степень) поражения элементов объекта зависит как от светового импульса и времени его действия, так и от плотности, теплоемкости, рас­по­ложения поверхности к падающему световому излучению и т.д.

К материалам и предметам, способным легко воспламеняться от светового излучения, относятся: горючие газы, бумага, сухая трава, солома, сухие листья, стружка, резина и резиновые изделия, пиломатериалы, деревянные постройки.

Некоторые данные по возгоранию приведены в табл. 6.4.

 

Таблица 6.4

Чувствительность материалов к световому импульсу

Наименование материала горения	Световой импульс, кДж/м2
	Воспламенение, обугливание	Устойчивое горение
Бумага газетная	300–450	125–200
Бумага белая	330–420	630–750
Сухое сено, солома, стружка	330–500	710–840
Хвоя, опавшие листья	420–580	750–1200
Хлопчатобумажная ткань тёмная	250–400	580–670
Хлопчатобумажная ткань цвета хаки	330–420	670–1000
Хлопчатобумажная ткань светлая (бязь)	500–750	840–1500
Конвейерная прорезиненная ткань	500–630	1250–1700
Синтетический каучук, резина автомобильная	250–420	630–840
Резиновые изделия, изоляция	420–500	630–840
Брезент палаточный	1700	2500
Брезент, окрашенный в белый цвет	1250–1450	2100– 3300
Шерстяные материалы (обивочные), ковры	1700–1900	4200–6300
Доски, окрашенные в белый цвет	250–350	840–1250
Доски, окрашенные в тёмный цвет	500–670	1700–2100
Доски сосновые, еловые (сухие, не­окрашенные)	580–660	1000–1700
Кровля мягкая (толь, рубероид)	840–1700	1200–1800
Черепица красная (оплавление)	500–750	1250–1700
Сосновая, еловая, кедровая кроны	1250–1450	2100–3300

Пожары на объектах и в населенных пунктах возникают от светового излучения и вторичных факторов, вызванных воз­дей­ствием ударной волны. Наименьшее избыточное давление, при ко­тором могут возникнуть пожары от вторичных причин – 10 кПа (0,1 кгс/см²).

Возгорание материалов может наблюдаться при световых импульсах 125 кДж (3 кал/см²) и более.

Большое влияние на возникновение пожаров оказывает наличие горючих материалов на территории объекта и внутри зданий и сооружений. Световое излучение может проникать через застеклен­ные проемы в помещения и воспламенять горючие материалы, изделия и оборудование в цехах предприятий.

Распространение пожаров на объектах экономики зависит от огнестойкости материалов, из которых возведены здания и со­оружения, изготовлено оборудование и другие элементы объекта; степени пожарной опасности технологических процессов, сырья и готовой продукции; плотности и характера застройки.

С точки зрения проведения спасательных работ пожары клас­сифицируют по трем зонам: зона отдельных пожаров, зона сплош­ных пожаров, зона горения и тления в завалах. Сплошные пожары могут развиваться в огневой шторм – особую форму пожара.