Ядерний вибух боєприпасу або такої виникає при аварії на атомній електростанції супроводжується виділенням величезної кількості енергії. Він за своїм руйнуючій дії в сотні і тисячі разів може перевищувати вибух найбільшого звичайного боєприпасу і відбувається в мільйонні частки секунди. При цьому в центрі вибуху температура миттєво підвищується до декількох мільйонів градусів, а тиск зростає до кількох мільйонів атмосфер і в результаті цього речовина заряду переходить в газоподібний стан. Сфера розжарених газів, яка прагне розширитися, стискає прилеглі шари повітря. На кордоні стисненого повітря створюється перепад тиску і утворюється повітряна ударна хвиля.
Одночасно з ударною хвилею із зони вибуху поширюється потужний потік нейтронів і гамма-випромінювання, що утворюються в ході ядерної реакції. Світна область вибуху у вигляді вогняної кулі через 1-2 секунди досягає своїх максимальних розмірів, а потужні висхідні потоки повітря, що викликаються різницею температур, піднімають із землі пил і частки грунту, утворюючи при цьому характерний пиловий стовп. Піднялася пил, змішавшись з радіоактивними осколками ядерного поділу, поступово випадаючи з радіоактивної хмари, заражає місцевість.
Миттєво чинне гамма-випромінювання іонізує атоми повітря і розділяє їх на електрони та позитивно заряджені іони. Причому електрони з великою швидкістю розлітаються в радіальному напрямку від центру вибуху, а позитивно заряджені іони практично залишаються на місці. Тобто відбувається поділ позитивних і негативних зарядів, а це призводить до виникнення електричних і магнітних полів. Ці короткоживучі поля прийнято називати електромагнітним імпульсом (ЕМІ) ядерного вибуху.
Відповідно, при ядерному вибуху поразки можливі впливом:
- Ударної хвилі (приблизно 50-55% виділилася при вибуху енергії);
- Світлового випромінювання (близько 35% енергії вибуху), що триває від декількох секунд (при потужності боєприпасу до 20 кт) до 20 секунд (при потужності боєприпасу більше 1 Мт);
- Проникаючої радіації (приблизно 5% енергії вибуху), яка триває до 15 секунд;
- Радіоактивного зараження місцевості (до 5% енергії вибуху);
- Електромагнітного імпульсу, час дії якого вимірюється мілісекундами.
Ударна хвиля - найбільш сильний вражаючий фактор ядерного вибуху, поширюється з надзвуковою швидкістю в усі сторони від місця вибуху. Вона являє собою область різкого стиску повітря і область розрідження. Область стиснення рухається попереду, а область розрядження - за нею. Вражаюча дія ударної хвилі триває кілька хвилин і обумовлюється:
1) максимальним надмірним тиском у фронті хвилі;
2) швидкісним напором повітря;
3) часом дії.
Величина безпечного тиску на відкритій місцевості для людей становить до 0,1 кг/см2 (приблизно 9,8 кПа). Відповідно, тиску, що перевищують цю величину, викликають різного ступеня пошкодження, що представлено в табл. 4.2.
Таблиця
Вплив надмірного тиску на людину
| Величина надлишкового тиску (кПа) | Ступеня ураження |
| 20-40 | Легкі поразки: пошкодження слуху, забиті місця, вивихи кінцівок і ін |
| 40-60 | Середні ушкодження: пошкодження слуху, кровотечі, вивихи, переломи кінцівок і ін |
| 60-100 | Важкі ушкодження: контузія, пошкодження внутрішніх органів та ін |
| Більше 100 | Вкрай важкі ушкодження: смертельний результат |
Повні руйнування від ударної хвилі характеризуються обваленням стін і перекриттів, каркаса і інших несучих конструкцій споруд, що можливо при надлишковому тиску 40-80 кПа.
Сильні пошкодження викликають обвалення значної частини несучих стін і перекриттів при збереженні підвальних приміщень і частини каркаса. Такі пошкодження можливі при надмірному тиску 20-50 кПа.
Слабкі та середні пошкодження будівель виникають при надлишковому тиску 10-30 кПа в залежності від конструкції споруди.
Вважається, що зона пожеж і руйнувань доходить до кордонів, де надлишковий тиск від повітряної хвилі досягає 10 кПа.
Окопи, траншеї, сховища й особливості рельєфу місцевості різко знижують вплив ударної хвилі, що необхідно використовувати для захисту людей і техніки.
Світлове випромінювання - це потік променевої енергії в широкому діапазоні. Джерелом світлового випромінювання є світна область вибуху. Час світіння вогняної кулі вимірюється секундами, однак, цього часу достатньо, щоб викликати масові пожежі, сильні опіки відкритих ділянок шкіри і пошкодити очі в незахищених людей і тварин. Від дії світлового випромінювання захищають всі види захисних споруд, предмети з негорючих матеріалів і складки місцевості.
Проникаюча радіація - потік гамма-випромінювання і нейтронів, що виходять протягом секунд із зони ядерного вибуху в навколишнє середовище на відстані до 3 км.
Проходячи через біологічну тканину, гамма-випромінювання і потік нейтронів іонізують молекули, що входять до складу живих клітин. У результаті цього порушується характер життєдіяльності клітин і виникає специфічне захворювання - променева хвороба.
Час дії проникаючої радіації визначається часом підйому на таку висоту, коли гамма-випромінювання буде поглинатися товщею повітря, не досягаючи поверхні землі. Вражаюча дія проникаючої радіації на людей залежить від дози випромінювання та часу, який минув після вибуху. Воно оцінюється сумарною дозою: нейтронного і гамма-випромінювання, тобто енергією випромінювання, яка поглинута одиницею маси біологічної тканини.
Радіоактивне зараження місцевості, атмосфери і різних об'єктів при ядерних вибухах викликається:
1) продуктами розподілу ядерного вибуху;
2) наведеною активністю (радіацією);
3) не прореагованою частиною ядерного заряду. Основний компонент при цьому - продукти ядерної реакції (осколки поділу ядер важких елементів). Вони являють собою складну суміш радіоактивних ізотопів, що виділяють альфа-, бета-і гамма-випромінювання.
Вражаюча дія радіоактивних випромінювань полягає в їх іонізуючої здатності, тобто перетворенні нейтральних атомів в електрично заряджені іони. Найбільшою іонізуючої здатністю має альфа-випромінювання, найменшою - гамма-випромінювання. Разом з тим, гамма-випромінювання має високу проникаючу здатність (у повітрі - сотні метрів). Ступінь іонізуючого впливу на біологічну тканину залежить від величини поглиненої енергії випромінювання (абсолютно смертельна доза поглинутої іонізуючої енергії становить приблизно 1000 рад або 10 Гр).
Розміри і конфігурація зон радіоактивного зараження при ядерних вибухах залежать від виду і потужності вибуху, напрямку і швидкості вітру. Найбільш сильне зараження спостерігається при наземних вибухах.
Зони радіоактивного зараження, які мають різну ступінь небезпеки для людей, характеризуються як потужністю випромінювання на певний момент часу після вибуху, так і прогнозованою дозою радіації, одержуваної до повного розпаду радіоактивних речовин.
За ступенем небезпеки заражену місцевість, по сліду хмари вибуху, прийнято ділити на наступні чотири зони.
Зона А - поміркованого зараження (40-400 рад), її площа становить 70-80% від всієї ураженої площі.
Зона Б - сильного зараження (400-1200 рад). На частку цієї зони припадає близько 10% площі радіоактивного сліду.
Зона В - небезпечного зараження (1200-4000 радий). Ця зона займає приблизно 8-10% площі сліду хмари вибуху.
Зона Г - надзвичайно небезпечного зараження (понад 4000 рад).
Радіаційні наслідки від руйнування (аварії) ядерного об'єкта порівнянні з радіаційними наслідками, що виникають після застосування ядерних боєприпасів. Однак, потужність випромінювання на місцевості, в разі руйнування реактора АЕС, завжди менше, ніж на сліді ядерного вибуху, але зберігається дуже тривалий час. При цьому можливе зараження населення на прилеглій до атомної електростанції території по харчових ланцюжках.
Найбільш небезпечно надходження з продуктами харчування місцевого виробництва ізотопів йоду (J-131), цезію (Cs-137) і стронцію (Sr-90). Короткоживучий J-131 небезпечний в перші два місяці, а Cs-137 і Sr-90 при попаданні всередину організму опромінюють його тривалий час, оскільки період напіврозпаду Cs-137 - 30,2 року, Sr-90 - 28,5 років.
Вражаюча дія електромагнітного імпульсу обумовлено виникненням напруг і струмів в різних провідниках. Дія ЕМВ проявляється, перш за все, по відношенню до електричної та радіоелектронної апаратури. При цьому може статися пробій ізоляції, пошкодження трансформаторів, псування напівпровідникових приладів та ін Найбільш уразливі лінії зв'язку, сигналізації та управління. Висотний вибух здатний створити перешкоди в цих лініях на дуже великих площах. Захист від ЕМВ досягається екрануванням ліній енергопостачання і апаратури.
Нейтронні бомби і снаряди представляють собою різновид ядерних боєприпасів з термоядерним зарядом малої потужності. Вражаюча дія нейтронних боєприпасів обумовлено підвищеним нейтронним випромінюванням. Для захисту від нейтронного ураження використовуються ті ж засоби, що і при ядерному вибуху, основним з них є укриття в захисних спорудах.
Враховуючи вищевикладене, дамо таке визначення.
Осередком ядерного ураження називається територія, в межах якої, в результаті впливу ядерної зброї або катастрофи на АЕС, відбулося радіоактивне зараження місцевості, масове ураження людей, сільськогосподарських тварин і рослин, руйнування і пошкодження різних споруд, виникли пожежі.
Розміри вогнища ядерної поразки залежить від потужності і вигляду ядерного вибуху, від рельєфу місцевості та характеру забудови, погодних умов та інших факторів.