Источники радиоактивного заражения

Источники радиоактивного заражения

Как уже указывалось, ядерный взрыв сопровож­дается образованием большого количества радиоактив­ных веществ, которыми могут быть заражены местность и воздух в районе взрыва, а также люди, вооружение и техника, находящиеся вне укрытий. Сильное радиоактив­ное заражение местности может быть и по пути движе­ния радиоактивного облака, образовавшегося при взрыве.

Степень радиоактивного заражения местности и раз­меры Зон заражения зависят от мощности ядерного заряда \ вида взрыва (воздушный, наземный, подзем­ный), а также метеорологических условий, характера местности и грунта.

Источниками радиоактивного заражения местности являются:

—    радиоактивные продукты деления ядерного заряда бомбы;

—    искусственные радиоактивные изотопы, образовав­шиеся под воздействием потока нейтронов в материале оболочки бомбы, в поверхностном слое почвы, в воору­жении и других предметах, находящихся на поверхности земли;

—    непрореагировавшая часть заряда.

В случае ядерного заряда, основанного на делении тяжелых ядер (атомные и урано-водородные бомбы), бу­дут все три источника заражения местности. В случае ядерного заряда, основанного только на реакции синтеза легких ядер в тяжелые (так называемые «чисто» водо­родные бомбы), первый источник заражения (радиоак­тивные продукты деления) практически отсутствует, так как он обусловлен только активностью продуктов деле­ния атомного детонатора.

Радиоактивные продукты деления. Радиоактивные продукты деления («осколки» деления) являются основ­ным источником заражения местности. Это бета- и бета-, гамма-активные изотопы химических элементов, образо­вавшихся в результате деления ядер атомов урана или плутония и расположенных в средней части таблицы Менделеева. Обычно каждое ядро делится на два ядра— «осколка», имеющих различные массовые числа.

Вероятность симметричного деления очень мала, наи­более часто образуются осколки с массовыми числами в диапазоне 85—104 и 130—149. Всего образуется до 80 различных видов осколков, которые, как правило, являются неустойчивыми изотопами. Эти неустойчивые изотопы излучают бета-частицы, причем бета-распад ча­сто сопровождается испусканием гамма-квантов. Напри­мер, ядра урана 235 сравнительно часто делятся на два осколка Zr97 и Те137, которые затем претерпевают бета- распад с образованием радиоактивных изотопов нио­бия 97 и йода 137.

Осколки деления вместе с их продуктами распада образуют сложную смесь около 200 различных радиоак­тивных изотопов, периоды полураспада которых лежат в пределах от долей секунды до нескольких десятков лет. Приблизительно треть радиоактивных продуктов явля­ются бета-, гамма-активными изотопами, остальная часть этих продуктов — бета-активные изотопы. Вели­чина активности образовавшихся продуктов деления прямо пропорциональна тротиловому эквиваленту взрыва. Для взрыва с тротиловым эквивалентом[1] 20 ООО тонн бета-активность продуктов деления через час после взрыва составляет величину около 6 миллиардов кюри. Скорость распада этой сложной смеси радиоизото­пов не подчиняется экспоненциальному закону, примени­мому к распаду ядер атомов отдельного изотопа. Экспе­риментальным путем было установлено, что изменение активности продуктов деления подчинено следующему закону:

= (h\-’*

Q2 \ h )

где Qi — общая активность продуктов деления спустя время h после взрыва;

Q2 — общая активность продуктов деления через время h после взрыва.

В табл. 12 приведены данные по уменьшению актив­ности продуктов деления в зависимости от времени, при­чем активность через 1 минуту после взрыва принята за 100°/о.

Таблица 12 Относительное уменьшение активности продуктов деления(в процентах)

Времяпосле

взрыва

1мин

10

мин.

1 час.

8 час.

24 час.

1 неделя

1 месяц

1 год
Относи­тельная

величина

активности

100

6,3

0,74

0,06

0,016

1,6 . ю“»3

—4

2,8 • 10

1,35 • 10“5

 

1 Тротиловый эквивалент атомных (урановых и плутониевых)! бомб может достигать нескольких сотен тысяч тонн, ураново-водо­родных — нескольких миллионов тонн.

 

 

Из данных табл. 12 видно, что активность продуктов деления быстро уменьшается с течением времени. Это обусловлено быстрым превращением большинства радио­активных изотопов в стабильные нерадиоактивные изо­топы. Поэтому даже сильно зараженные участки местно­сти через некоторое время становятся слабо заражен­ными и неопасными для людей, находящихся на этих участках.

Под действием высоких температур в зоне ядерной реакции радиоактивные продукты деления переходят в газообразное состояние. В первые моменты времени по­сле взрыва эти продукты находятся внутри светящейся области. По мере остывания светящейся области обра­зуется клубящееся облако, которое быстро поднимается вверх, унося с собой радиоактивные продукты деления. Вслед за облаком с поверхности земли поднимается столб пыли, вследствие чего облако приобретает харак­терную грибовидную форму (рис. 38, 39).

Размеры облака, а также скорость и высота его подъ­ема тем больше, чем мощнее взрыв. Облако взрыва бомб небольших калибров в течение 10 минут достигает вы­соты 7—12 км, в то время как у мощных зарядов (троти­ловый эквивалент более 1 миллиона тонн) примерно за этот же период оно достигает высоты 25 км и более.

Величина опасности, возникающей вследствие выпа­дения радиоактивных продуктов деления, зависит от того, каким образом и где они осядут. Скорость оседания радиоактивных продуктов деления зависит от размеров частиц пыли, на которых частично конденсируются ра­диоактивные вещества. Масштабы и характер оседания этих частиц пыли в свою очередь зависят от высоты взрыва, характера поверхности земли и метеорологиче­ских условий.



[1] Мощность ядерного заряда принято характеризовать троти­ловым эквивалентом Тротиловый эквивалент — вес заряда химиче­ского взрывчатого вещества — тротила, при взрыве которого вы­деляется энергия, эквивалентная энергии взрыва ядерного заряда.