Параметры воздушной ударной волны. Воздействие на людей и инженерно-технический комплекс.

Ударная вола – это область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Источником возникновения является высокое давление в центре взрыва (до 10⁵ млрд. Па). На расстоянии, меньшем высоты взрыва взрывная волна называется падающей, дойдя до поверхности земли, волна моментально отражается и образуется отраженная. В результате сложения падающей и отраженной волн образуется головная волна (давление в которой 4-5 раз больше во фронте свободно распространяющейся сферической волны). Основными параметрами, определяющими поражающее действие, являются избыточное давление, скоростной напор и время действия (время движения фазы сжатия). Избыточное давление – разность меду нормальным атмосферным давлением и давлением и максимальным давлением во фронте ударной волны (Па). Скоростной напор воздуха – динамическая нагрузка, создаваемая потоком воздуха (Па). Продолжительность воздействия ударной волны – измеряется в секундах. Действие ударной волны на людей м.б. непосредственным и косвенным. Непосредственное – возникает под воздействием избыточного давления и скоростного напора (охватывает и сжимает со всех сторон). Резкое повышение давления воспринимается как удар, а скоростной напор, действуя с одной стороны, обладает метательным действием (отбрасывает и причиняет травму). Косвенное действие это поражения наносимые человеку обломками зданий, деревьев и другими предметами, которые под действием скоростного напора воздуха перемещаются с большой скоростью. Воздействие ударной волны на людей вызывает переломы, повреждение внутренних органов, контузии и др. травмы, которые подразделяются на: легкие (20-40кПа, ушибы, вывихи, временное повреждение слуха, общая контузия), средние (40-60кПа, серьезные контузии всего организма, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей, сильные вывихи), тяжелые (60-100кПа, сильные контузии всего организма, тяжелые переломы, сильные кровотечения из носа и ушей), крайне тяжелые (свыше 100кПа, эти травмы могут привести к смерти). Воздействие на здания и сооружения связано с воздействием избыточного давления и скоростного напора воздуха, движущего за фронтом ударной волны. В зависимости от интенсивности действия этих факторов здания могут получать разрушения: полные (разрушение и обрушение всех или большей части стен, сильной деформацией или обрушением перекрытий. образуются завалы в пределах контура здания и вокруг него), сильные (разрушение части стен и перекрытий нижних этажей и подвалов, повторное использование помещений невозможно или нецелесообразно), средние (разрушаются главным образом встроенные элементы: встроенные перегородки, двери, окна, крыши, трещины в стенах, обрушение чердачных перекрытий и отдельных участков верхних этажей), слабые (разрушение окон, дверей, легких перегородок, трещины в стенах верхних этажей, подвалы и нижние этажи сохраняются и пригодны для временного использования, необходим капитальный ремонт).

22. Световое излучение ядерного взрыва. Воздействие на людей и инженерно – технический комплекс объектов нефтегазовой отрасли.

Световое излучение – поток лучистой энергии оптического диапазона. Источник светового излучения – светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры веществ ядерного боеприпаса, воздуха и грунта (при наземном взрыве). Поражающее действие светового излучение характеризуется световым импульсом. Световой импульс – количество энергии прямого излучения ядерного взрыва, падающей за все время излучения на единицу площади неподвижной и неэкранируемой поверхности, расположенной перпендикулярно направления светового излучения. Продолжительность светового импульса t_c [с], зависит от мощности боеприпаса:

Единица светового импульса – Дж/м². На световой импульс также влияют вид ядерного взрыва, состояние (прозрачность) атмосферы и др. факторы. Для учета ослабления светового излучения введен поправочный коэффициент – коэффициент прозрачности для различных состояний атмосферы.

Если земная поверхность хорошо отражает свет (снежный покров, асфальт, бетон и др.), то суммарный световой импульс (прямой и отраженный) при воздушном взрыве м.б. больше прямого в 1,5 – 2 раза.

Воздействие светового излучения на людей. Световое излучение при непосредственном воздействии вызывает ожоги открытых участков тела, временное ослепление или ожоги сетчатки глаза. Степень ожогов зависит от характера одежды, ее цвета, плотности и толщины. Большую опасность возникают пожары, возникающие вследствие возд. свет. излучения. Поражение глаз человека может быть в виде временного ослепления под влиянием яркой световой вспышки.

Независимо от причин ожогов, поражение делится на четыре степени:

Ожоги первой степени (2-4 кал/см²) – выражаются поверхностным пораже­нием кожи: покраснением, припухлостью и болезненностью. Они не представляют опасности.

Ожоги второй степени (5-9 кал/см²) – характеризуются образованием пузы­рей, наполненных жидкостью. Требуется специальное лечение. При поражении до 50-60% поверхности тела обычно наступает выздоровление.

Ожоги третьей степени (9-12 кал/см²) – характеризуются омертвлением кожи и росткового слоя, а также появлением язв.

Ожоги четвертой степени (более 12 кал/см²) – сопровождаются омертвлением кожи и поражением более глубоких тканей (мышц, сухожилий и костей).

Поражение ожогами третьей и четвертой степени значитель­ной части тела может привести к смертельному исходу.

Поражение глаз проявляется в ослеплении от 2 до 5 минут днем, до 30 и более минут ночью, если человек смотрел в сторону взрыва.

Воздействие на объект: Тепловое воздействие на материалы. 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, теплопровод­ности, толщины, цвета, характера обработки материалов, распо­ложения поверхности к падающему световому излучению,— всего, что будет определять степень поглощения световой энергии ядерно­го взрыва.

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. Пожары на объектах возникают от светового излучения и вторичных фак­торов, вызванных воздействием ударной волны. Возгорание материалов мо­жет наблюдаться при световых импульсах 125 кДж (3 кал/см*) и бо­лее. Большое влияние на возникновение пожаров оказы­вает наличие горючих материалов на территории объекта и внутри зданий и сооружений. Распространение пожаров на объектах 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.5 степеней огнестойкости зданий и сооружений. 1 и 2 степени – основные элементы (стены, перекрытия и перегородки) выполнены из несгораемых материалов; здания 1 степени отличаются еще повышенной сопротивляемостью конструкции к воздействию огня; 3 степень – здания с каменными стенами, с деревянными оштукатуренными перегородками и перекрытиями; 4 степень – деревянные здания с оштукатуренными стенами; 5 степень – деревянные неоштукатуренные здания.

С точки зрения производства спасательных работ пожары клас­сифицируют по трем зонам: зона отдельных пожаров, зона сплош­ных пожаров и зона горения к тления в завалах. Зона пожаров представляет территорию, в пределах которой в результате воздей­ствия оружия массового поражения и других средств нападения противника или стихийного бедствия возникли пожары..

Зоны отдельных пожаров – горят отдельные строения. Зона сплошных пожаров — территория, на которой горит боль­шинство сохранившихся зданий. Через эту территорию невозможен проход или нахождение на ней формирований без средств защиты от теплового излучения или проведения специальных противопожар­ных мероприятий по локализации или тушению пожара.

Зона горения и тления в завалах представляет собой территорию, на которой горят разрушенные здания и сооружения I, II и III сте­пени огнестойкости. Она характеризуется сильным задымлением, выделением окиси углерода и других токсичных газов и продолжи­тельным (до нескольких суток) горением в завалах. Огневой шторм характеризуется мощными восходящими вверх потоками продуктов сгорания и нагретого воз­духа, создающими условия для ураганного ветра; дующего со всех сторон к центру горящего района со скоростью 50—60 км/ч и Образование огневых штормов возможно на участках с плотностью застройки зданиями и сооружениями III, IV и V степени огнестойкости не менее 20 %.

23. Проникающая радиация ядерного взрыва. Воздействие на людей и инженерно – технический комплекс объектов нефтегазовой отрасли. Защитные свойства материалов.

Проникающая радиация. Проникающая радиация представляет собой гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва. Время действия проникающей радиации не превышает 10-15с с момента взрыва.

Основным параметор, характеризующим поражающее действие проникающей радиации, - доза излучения – это кол-во энергии ионизирующих излучений, поглащенной единицей массы облучаемой среды. Доза излучения Д [Р], которую могут получить рабочие и служащие предприятия при воздействии проникающей радиации, определяется с учетом ослабления радиации конструкциями зданий и сооружений по формуле: ,

где Д_откр- доза излучения, которую могут получить люди на открытой местности;

К_осл - коэффициентом ослабления радиации (коэффициентом защиты), который показывает, во сколько раз стены здания ослабляет радиацию.

Различают дозу излучения в воздухе (экспозиционную) и поглощенную дозу.

Экспозиционная доза характеризует потенциальную опасность воздействия ионизирующей радиации при общем н равномерном облу­чении тела человека. Внесистемной единицей измерения экспозицион­ной дозы является»рентген Р. Один рентген — это такая доза рентге­новского или гамма-излучения, которая создает в 1 см⁸ сухого воздуха при нормальных условиях (температура О °С и давление 10* Па) 2,1*10⁹ пар ионов, несущих одну электростатическую единицу количест­ва электричества каждого знака. В системе единиц СИ экспозиционная доза измеряется в кулонах на килограмм (1 Р= 2,58 *10^-4 Кл/кг).

Поглощенная доза более точно определяет воздействие ионизирую­щих излучений на биологические ткани организма, имеющие различный атомный состав и плотность. Единицей поглощенной дозы в системы СИ является грей (Гр). Один грэй —это такая единица поглощенной до­зы, при которой 1 кг облучаемого вещества поглощает энергию в 1 Дж, следовательно, 1 Гр = 1 Дж/кг. Единица поглощенной дозы излучения, не входящая в СИ, — рад.1рад соответствует поглощению 100 Гр.

Воздействие проникающей радиации на производственную деятельность предприятий проявляется главным образом через ее действие на людей, материалы и приборы, чувствительные к радиации.

Поражение людей проникающей радиацией. При воздействии проникающей радиации у людей и животных может возникнуть лучевая болезнь. Степень поражения зависит от экспозиционной дозы излучения, времени, в течение которого эта доза получена, площади облучения тела, общего состояния организма. Экспозиционная доза излучения до 50—80 Р (0,013—0,02 Кл/кг), полученная за первые четверо суток, не вызывает поражения и потери трудоспособности у людей, за исключением некоторых изменений крови.

При установлении допустимых доз излучения учитывают, что облучение может быть однократным или многократным. Однократ­ным считается облучение, полученное за первые четверо суток. Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, является многократным. При однократном облучении организма человека в зависимости от полученной экспозиционной дозы раз­личают четыре степени лучевой болезни.

Лучевая болезнь первой степени возникает при однократной дозе облучения 100-200 Р (0,026-0,052 Кл/кг). Скрытый период болезни может длиться две-три недели, после чего появляется недомогание, слабость, головокружение, тошнота. В крови умень­шается количество лейкоцитов. Через несколько дней эти явления проходят.

В большинстве случаев специального лечения не требуется.

Лучевая болезнь второй степени возникает при дозе облучения 200-400 Р (0,052-0,104 Кл/кг). Скрытый период продолжается около недели. Затем наблюдается общая слабость, головные боли, повышение температуры, расстройство функций нервной системы, рвота. Количество лейкоцитов снижается наполовину. При активном лечении выздоровление наступает через полто­ра-два месяца. Возможны смертельные исходы-до 20% пора­женных.

Лучевая болезнь третьей степени наступает при дозах облу­чения 400-600 Р (0,104-0,156 Кл/кг). Скрытый период длится не­сколько часов. Отмечается общее тяжелое состояние, сильные го­ловные боли, озноб, повышение температуры до 40 °С, потеря сознания (иногда - резкое возбуждение). Болезнь требует длитель­ного лечения (6-8 месяцев). Без лечения до 70% пораженных по­гибают.

Лучевая болезнь четвертой степени возникает при одно­кратной дозе облучения свыше 600 Р (0,156 Кл/кг). Болезнь сопро­вождается затемнением сознания, лихорадкой, резким нарушением водно-солевого обмена и заканчивается смертельным исходом че­рез 5-10 суток.

Лучевые болезни у животных возникают при более высоких дозах облучения.

Радиационные повреждения. Проникающая радиация может вызывать обратимые и необрати­мые изменения в материалах, элементах радиотехнической, электро­технической, оптической и другой аппаратуры. Необратимые изменения в материалах вызываются нарушения­ми структуры кристаллической решетки вещества вследствие воз­никновения дефектов (в неорганических и полупроводниковых ма­териалах), а также в -результате прохождения различных физико-химических процессов. Такими процессами являются: радиацион­ный нагрев, происходящий вследствие преобразования поглощен­ной энергии проникающей радиации в тепловую и т.д. Обратимые изменения, как правило, являются следствием иони­зации материалов и окружающей среды. Они проявляются в увели­чении концентрации носителей тока, что приводит к возрастанию утечки тока, снижению сопротивления в изоляционных, проводящих материалах и газовых промежутках.

Проникающая радиация, проходя через различные среды (мате­риалы), ослабляется. Степень ослабления зависит от свойств мате­риалов и толщины защитного слоя. Нейтроны ослабляются в ос­новном за счет столкновения с ядрами атомов. Вероятность процессов взаимодействия нейтронов с ядрами количественно характери­зуется эффективным сечением взаимодействия и зависит главным образом от энергии нейтронов и природы ядер мишени.

Энергия гамма-квантов при прохождении их через вещества рас­ходуется в основном на взаимодействие с электронами атомов. По­этому степень их ослабления практически обратно пропорциональна плотности материала.

Защитные свойства материала характеризу­ются слоем половинного ослабления, при прохождении которого интенсивность гамма-лучей или нейтронов уменьшается в два раза.

Если защитная преграда состоит из нескольких слоев различ­ных материалов, например грунта, бетонами дерева, то подсчитывают степень ослабления для каждого слоя в отдельности и результаты перемножают:

Дата добавления: 2015-08-21