Проникающая радиация

Проникающей радиацией ядерного взрыва называют поток гамма-излучения и нейтронов, испускаемых из зоны и облака ядерного взрыва.

Источниками проникающей радиации являются ядерные реакции, протекающие в боеприпасе в момент взрыва, и радиоактивный распад осколков (продуктов) деления в облаке взрыва.

Время действия проникающей радиации на наземные объекты составляет 15…25 с и определяется временем подъема облака взрыва на такую высоту (2…3 км), при которой гамма и нейтронное излучение, поглощаясь толщей воздуха, практически не достигает поверхности земли.

Основным параметром, характеризующим поражающее действие проникающей радиации, является поглощенная доза излучения (D).

Поглощенная доза излучения – это количество энергии ионизирующих излучений, поглощенная единицей массы облучаемой среды. Кроме поглощенной дозы в практике используют экспозиционную, эквивалентную и эффективную дозы излучения.

Экспозиционная доза — это доза излучения в воздухе, она характеризует потенциальную опасность воздействия ионизирующих излучений при общем и равномерном облучении тела человека. Экспозиционная доза в системе единиц СИ измеряется в кулонах на килограмм (Кл/кг). Внесистемной единицей экспозиционной дозы излучения является рентген (Р); 1 Р = 2,58×10^-4 Кл/кг.

Рентген (Р) – это доза гамма-излучения, под действием которой в 1 см³ сухого воздуха при нормальных условиях (температура 0 ⁰С и давление 760 мм рт. ст.) создаются ноны, несущие одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака. Дозе в 1 Р соответствует образование 2,08×10⁹ пар ионов в 1 см³ воздуха.

Экспозиционная доза может использоваться только для фотонного излучения с энергией до 3 МэВ. Вместо нее сейчас используют такую величину как керма. Керма пригодна для всего диапазона фотонного и нейтронного излучений.

Поглощенная доза более точно характеризует воздействие ионизирующих излучений на биологические ткани. В системе единиц СИ она измеряется в греях (Гр). 1 Гр – это такая поглощенная доза, при которой 1 кг облучаемого вещества поглощает энергию в 1 дж, следовательно, 1 Гр = 1 дж/кг. Внесистемной единицей поглощенной дозы излучения является рад. Доза в 1 рад означает, что в каждом грамме вещества, подвергшегося облучению, поглощено 100 эрг энергии. Достоинство рада как дозиметрической единицы в том, что его можно использовать для измерения доз любого вида излучений в любой среде.

1 рад= 10 Гр или 1 Гр=100 рад; 1 рад= 1,14 Р или 1 Р=0,87 рад.

Для оценки биологического действия ионизирующих излучений используется эквивалентная доза. Она равна произведению поглощенной дозы на так называемый коэффициент качества (К). Для рентгеновского, гамма- и бета-излучений К=1; для нейтронов с энергией меньше 20 кэВ К=3, а для нейтронов с энергией 0,1…10 мэВ значения К=10.

В качестве единиц эквивалентной и эффективной доз в системе СИ используется зиверт (Зв), внесистемной единицей является биологический эквивалент рада (бэр); 1 Зв ≈ 100 бэр ≈ 1 Гр.

Проникающая радиация, распространяясь в среде, ионизирует ее атомы, а при прохождении через живую ткань — атомы и молекулы, входящие в состав клеток. Это приводит к нарушению нормального обмена веществ, изменению характера жизнедеятельности клеток, отдельных органов и систем организма.

В результате такого воздействия возникает лучевая болезнь.

Лучевая болезнь 1 степени (легкая) возникает при суммарной дозе излучения 1…2 Зв (100…200 бэр). Скрытый период продолжается от 3 до 5 недель, после чего появляются недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, повышение температуры. После выздоровления дееспособность людей, как правило, сохраняется.

Лучевая болезнь 2 степени (средняя) возникает при суммарной дозе излучения 2…4 Зв (200…400 бэр). В течение первых 2…3 суток наблюдается бурная первичная реакция организма (тошнота и рвота). Затем наступает скрытый период, длящийся 15…20 суток. Признаки заболевания уже выражены более ярко. Выздоровление при активном лечении наступает через 2…3 месяца.

Лучевая болезнь 3 степени (тяжелая) наступает при дозе излучения 4…6 Зв (400…600 бэр). Первичная реакция резко выражена. Скрытый период составляет 5…10 суток. Болезнь протекает интенсивно и тяжело. В случае благоприятного исхода выздоровление может наступить через 3…6 месяцев.

Лучевая болезнь 4 степени (крайне тяжелая), наступающая при дозе свыше 6 Зв (600 бэр), является наиболее опасной и, как правило, приводит к смертельному исходу.

При облучении дозами излучения свыше 50 Зв (5000 бэр) возникает молниеносная форма лучевой болезни. Первичная реакция при этом возникает в первые минуты после облучения, а скрытый период вообще отсутствует. Пораженные погибают в первые дни после облучения.

Следует иметь в виду, что даже небольшие дозы излучения снижают сопротивляемость организма к инфекции, приводят к кислородному голоданию тканей, ухудшению процесса свертывания крови.

Надежной защитой от проникающей радиации ядерного взрыва являются защитные сооружения ГО. При прохождении через различные материалы поток гамма-квантов и нейтронов ослабляется. Способность того или иного материала ослаблять гамма-излучения или нейтроны принято характеризовать слоем половинного ослабления, т. е. толщиной слоя материала, который уменьшает дозу излучения в 2 раза.

Проходя через материалы, поток гамма-квантов и нейтронов вызывает в них различные изменения. Так, при дозах проникающей радиации в несколько рад засвечиваются фотоматериалы, находящиеся в светонепроницаемых упаковках, а при дозах в сотни рад выходит из строя полупроводниковая радиоэлектронная аппаратура, темнеют стекла оптических приборов.

Одной из особенностей действия мощного потока проникающей радиации нейтронных боеприпасов является то, что прохождение нейтронов высоких энергий через материалы конструкций техники и сооружений, а также через грунт в районе взрыва вызывает появление в них наведенной радиоактивности. Наведенная радиоактивность в технике в течение многих часов после взрыва (до ее спада) может явиться причиной поражения людей, ее обслуживающих. [10]

Защита от проникающей радиации нейтронного боеприпаса составляет определенные трудности, так как те материалы, которые лучше ослабляют нейтронный поток, хуже защищают от гамма-излучения, и наоборот. Отсюда вывод: для защиты от проникающей радиации нейтронного боеприпаса не обходимо комбинировать водородсодержащие вещества и материалы с повышенной плотностью.