Локальные радиоактивные осадки

 

При низковысотном или наземном взрыве в огненный шар вовлекается большое количество грунта. Относительно крупные радиоактивные частицы выпадают из облака взрыва за сравнительно короткий промежуток времени. Такие осадки принято называть локальными. В случае ядерных взрывов в начальный период времени наибольшую опасность, связанную с локальными осадками, представляет излучение.
Образовавшиеся в реакции деления вещества обладают высокой радиоактивностью. При их распаде одновременно испускаются y-излучение и электроны. Излучение наиболее интенсивно в первые моменты после ядерного взрыва. Менее активные вещества распадаются, однако, в течение более длительного периода времени. Приближенное эмпирическое правило, применимое в первые шесть месяцев после ядерного взрыва и дающее нижнюю оценку, состоит в том, что при семикратном увеличении времени уровень радиоактивности снижается в 10 раз (Glasstone, Dolan, 1977). Так, если через 1 ч после взрыва уровень y-излучения составляет 1000 рад/ч, то через 7 часов он будет 100 рад/ч, а через две недели ~ 1 рад/ч. Для сравнения укажем, что летальная доза составляет около 450 рад за 48 ч или 600 рад за несколько недель. Летальная доза зависит от наличия травматических повреждений и возможности оказания медицинской помощи (т. е. в отсутствие лечения и меньшие дозы могут оказаться смертельными).
Оценим количество взрывов, необходимое для того, чтобы летальный уровень радиоактивного заражения (450 рад за 48 ч в отсутствие укрытий) образовался на всей территории Европы. Примем модель «равномерного распределения» осадков (никогда в действительности не реализующуюся). Если все радиоактивные вещества, образующиеся при взрыве ядерной боеголовки мощностью 1 Мт, в течение 1 ч равномерно распределяются по поверхности так, чтобы возник летальный уровень заражения, то площадь зараженной одним взрывом территории будет составлять примерно 50 000 км2. Таким образом, 100 боеголовок будет достаточно, чтобы в зоне летального поражения оказалась вся Европа. В действительности из-за разнообразных физических процессов зоны радиоактивного заражения будут существенно меньше. Большая часть радиоактивных веществ находится в воздухе гораздо дольше и, следовательно, к моменту выпадения на поверхность имеет значительно меньшую активность. Кроме того, радиоактивные вещества распределяются по поверхности неравномерно. Самые интенсивные осадки выпадают вблизи эпицентра взрыва, где возникают чрезвычайно высокие уровни радиоактивного заражения. При более реалистическом подходе площадь зоны, где доза будет летальной, оказывается равной примерно 1300 км2, т. е. почти в 40 раз меньше, чем в рассмотренной упрощенной модели. Такое расхождение частично объясняется тем, что при наземных взрывах на долю крупных частиц приходится лишь около половины радиоактивных веществ (DCPA, 1973). Остальная часть, связанная с высокодисперсной фракцией, может находиться в атмосфере гораздо более продолжительное время (до нескольких лет) из-за очень небольшой скорости оседания мелких частиц. При воздушных взрывах стратегических боеголовок крупные частицы практически не образуются и радиоактивные вещества распределяются по всему земному шару.
Расчет количества, времени выпадения и пространственного распределения радиоактивных осадков является сложной многофакторной задачей и требует использования машинного моделирования. Как отмечалось выше, при варьировании исходных параметров возможен значительный разброс результатов, поэтому важен правильный учет всех зависимостей. Если требования к точности результатов ниже, то можно применять качественные подходы, развитые на основе нестрогих моделей и данных, полученных при испытаниях ядерного оружия. Полуэмпирическая модель, которая широко использовалась для целей планирования и оценки последствий ядерных взрывов, была предложена в работе Глэсстона и Долана (Glasstone, Dolan, 1977). Такие модели полезны, когда сценарий является достаточно простым и характеристики ветра не очень сильно отличаются от использованных при создании модели. Однако если рассматриваемая ситуация характеризуется сложной метеорологической обстановкой или требуется определить момент времени, в который начнется радиоактивное заражение данного участка местности, а также подсчитать дозы облучения при нескольких источниках радиоактивного заражения, то надлежит использовать более точные модели. Чтобы облегчить анализ последствий при других, еще не разработанных сценариях, в настоящей работе предложен простой графический метод, позволяющий приближенно оценить дозы y-облучения при множественных ядерных взрывах. Этот подход, основанный на результатах вычислительных экспериментов, был выбран благодаря простоте его использования. При разработке метода учитывалась задержка во времени между моментом взрыва и началом выпадения радиоактивных осадков.