Характеристика дії ударної хвилі на людей

Ударна хвиля може нанести незахищеним людям травми, контузії або бути причиною їх загибелі.

Ураження ударною хвилею можуть бути безпосередніми або непрямими.

Безпосереднє ураження виникає в результаті дії надмірного тиску і швидкісного натиску. Зважаючи на невеликі розміри тіла людини ударна хвиля миттєво охоплює людину і піддає її сильному стисненню. Процес стиснення продовжується протягом всього періоду фази стиснення (декілька секунд). Миттєве підвищення тиску сприймається людиною як різкий удар. У той же самий час швидкісний натиск переміщає тіло в просторі.

Непрямі ураження люди можуть отримати в результаті ударів уламками зруйнованих будівель і споруд або в результаті ударів осколків скла, каменів і інших предметів, що летять з великою швидкістю. Наприклад, при DРф=35 кПа щільність осколків, досягає 3500 на квадратний метр. Швидкість переміщення осколків - 50 м/с.

Дія ударної хвилі на незахищених людей характеризується: легкими, середніми, важкими, украй важкими травмами. Характеристика ступеня ураження людей приведена в табл. 2.6.

 

Таблиця 2.6. - Ступінь ураження людей

DРф, кПа	Ступінь ураження	Характер ураження
20-40	Легка	Легка загальна контузія організму, тимчасове пошкодження слуху, забиття і вивихи кінцівок
40-60	Середня	Серйозні контузії, пошкодження органів слуху, кровотеча з носа і вух, сильні вивихи і переломи кінцівок
60-100	Важка	Сильна контузія всього організму, пошкодження внутрішніх органів і мозку, важкі переломи кінцівок
Понад 100	Украй важка	Отримувані травми дуже часто приводять до смерті потерпілого.

 

Розділ 3

Загальні відомості щодо проникаючої радіації та радіоактивного забруднення

Проникаюча радіація – це невидимий і безпосередньо не відчутний людиною потік гама-випромінювань і нейтронів, які утворюються внаслідок ланцюгової реакції та радіоактивного розпаду продуктів поділу.

Розповсюджуючись зі швидкістю світла в усі сторони від епіцентру вибуху гама-промені і нейтрони проходять відстань у сотні і тисячі метрів, можуть проникати через значні товщі різних предметів і речовин. Тривалість дії проникаючої радіації не перевищує 10…15 с.

Радіоактивне забруднення. Під час ядерного вибуху утворюється велика кількість радіоактивних речовин, здатних створювати гама-випромінювання. Осідаючи з радіоактивної хмари на поверхню землі такі речовини забруднюють повітря, воду, місцевість і всі предмети, що знаходяться на ній. Джерелами випромінювання тепер виступають частина ядерного палива, що не вступила в ланцюгову реакцію, а також штучні радіоактивні ізотопи, що утворились під впливом потоку нейтронів (під впливом нейтронів утворюється штучна або наведена радіоактивність хімічних елементів, які до цього не були радіоактивними). У результаті розпаду цих елементів випускаються в навколишнє середовище бета- і гама-промені.

Дія проникаючої радіації і радіоактивного забруднення визначається властивістю радіоактивного випромінювання іонізувати атоми середовища, в якому воно поширюється. Іонізація атомів і молекул, що входять до складу клітин живого організму, порушує функції його органів і систем. Наслідки впливу опромінювання на організм людини проявляються у вигляді так званої променевої хвороби.

Завдана організму людини шкода, що спричиняється дією проникаючої радіації та радіоактивного забруднення, пропорціональна дозі опромінювання. Доза опромінювання – це сумарна кількість променевої енергії, яка поглинається одиницею маси опроміненого середовища за час дії опромінення. Як несистемну одиницю дози опромінювання прийнято рентген (Р). Один рентген – це така доза опромінювання, яка створює в 1 см³ повітря 2,1×10³ пар іонів. В залежності від величини дози опромінення, що сумарно сприйнята організмом людини під час опромінювання, розрізняють чотири ступені променевої хвороби (т а б л. 1).

На більшість предметів радіаційне випромінювання не справляє помітного впливу. Проте під його впливом темніє скло оптичних приладів і засвічуються фотоматеріали, що знаходяться у світлозахисній упаковці, виводяться з ладу електронні прилади. У електрообладнанні виникають тимчасові (зворотні) і залишкові (незворотні) зміни електричних параметрів. Погіршуються діелектричні властивості ізоляційних матеріалів. Деякі полімери (гума) твердіють, або навпаки, стають дуже м’якими.

Таблиця 1. Характеристика променевої хвороби у людей

Доза опромінення, Р	Ступінь хвороби	Прояви хвороби	Наслідки
100…200     200…400     400…600     Понад 600	Легкий   Середній   Важкий   Надзвичайно важкий	Нездужання, загальна слабкість, головний біль   Важке нездужання, головний біль, часте блювання, розлади функцій нервової системи   Сильний головний біль, блювота, пронос, різке збудження, крововиливи   Хвороба протікає дуже важко з симптомами, як і при важкому ступені	Через деякий час людина видужує     Люди видужують через кілька місяців, можливі ускладнення хвороби     Без лікування у 50% випадків призводить до смерті   При неефективному лікуванні у 80…100% випадків призводить до смерті

 

Характерною особливістю радіаційного випромінювання є його властивість проникати через різні матеріали. Проходячи через щільну перегородку це випромінювання послаблюється. Ступінь послаблення проникаючої радіації залежить від властивостей матеріалу перегородки, її товщини, а також виду випромінювання. Здатність матеріалу послаблювати випромінювання характеризують шаром половинного послаблення. Шар половинного послаблення – це шар речовини, при проходженні через який інтенсивність дії гама-променів або нейтронів зменшується у два рази (т а б л.2)

Таблиця 2. Товщина шару половинного послаблення

Різних матеріалів, см

Матеріал перегородки	Вид випромінювання
Гама-випромінювання проникаючої радіації	Гама-випромінювання радіоактивного забруднення	Нейтрони
Сталь Свинець Скло Кладка цегляна Грунт Бетон Лід Дерево Поліетилен	3,0 2,0 - 15,0 14,4 10,0 26,0 33,0 24,0	1,8 1,5 7,7 8,7 8,1 5,6 14,5 30,0 14,0	11,5 12,0 - 10,0 12,0 12,0 3,0 9,7 2,7

Властивість різних матеріалів послаблювати рівень радіації враховується при будівництві захисних споруд (сховищ, протирадіаційних укриттів). В захисну споруду можна перетворити виробниче приміщення чи навіть житлову кімнату, якщо своєчасно позакривати двері, вікна, кватирки, максимально ущільнити приміщення і, у такий спосіб, унеможливити потрапляння всередину до нього радіоактивних речовин. Здатність захисної споруди зменшувати шкоду, що завдає здоров’ю людини радіаційне випромінювання, характеризують коефіцієнтом ослаблення радіації (К ). К показує у скільки разів рівень радіації зовні приміщення вище, ніж всередині. Величина цього показника залежить від типу захисної споруди, товщини і матеріалу перекриттів і стін, місця розташування і може складати, якщо:

Будівля виробнича одноповерхова………………….……….7

Адміністративна триповерхова будівля:

І поверх………………………………………………….……..5

ІІ поверх…………………………………………….………….8

ІІІ поверх………………………………………………….……6

Дерев’яний житловий одноповерховий будинок…….….…..2

Автобус, кабіна автомобіля, бульдозера, екскаватора………4

Радіоактивні речовини, які випадають із хмари ядерного вибуху на землю, утворюють радіоактивний слід. З рухом хмари і випаданням з неї радіоактивних речовин розмір забрудненої території поступово збільшується. Слід у плані має, як правило, форму еліпса. В залежності від виду ядерного вибуху, напрямків і сили вітру на різних шарах атмосфери, відстані від поверхні землі до верхньої межі радіоактивної хмари слід може набувати і іншої форми, може мати сотні і навіть тисячі кілометрів у довжину і кілька десятків кілометрів у ширину.

Забрудненість місцевості радіоактивними речовинами характеризують двома показниками – рівнем радіації (Р_h, рентген за годину) і дозою опромінення до повного розпаду радіоактивних речовин (D, рентген). В залежності від значень цих показників територію радіоактивного сліду прийнято ділити на чотири зони:

зона А – помірного забруднення;

зона Б – сильного забруднення;

зона В – небезпечного забруднення;

зона Г – надзвичайно небезпечного забруднення.

Уяву про те, яким чином створюються ці зони і еталонні (максимальні) значення рівня радіації на зовнішніх межах відповідних зон, ілюструє р и с. 1. Характеристики площ зон у процентах від площі сліду, а також сумарної дози випромінювання до повного розпаду радіоактивних речовин в межах зон, представлені у т а б л. 3.

Рис. 1. Слід радіоактивної хмари наземного ядерного вибуху з рівнями радіації через 1 год. після вибуху

1 – напрямок середнього вітру; 2 – вісь сліду; А – зона помірного забруднення; Б – зона сильного забруднення; В – зона небезпечного забруднення; Г – зона надзвичайно небезпечного забруднення; L – довжина сліду; b – ширина сліду.

 

Таблиця 3. Характеристики зон радіоактивного забруднення

Індекс зони	Доза опромінення в межах зони, рентген	Площа зони, у процентах від площі сліду
А Б В Г	40…400 400…1200 1200…4000 Понад 4000	78…80 10…12 8…10 До 4

Рівні радіації в межах зон забруднення не залишаються постійними. Маючи максимальні значення на час формування сліду відповідно 8, 80, 240 і 800 Р/год (див. рис.1) у наступному ці значення знижуються відповідно до періоду напіврозпаду радіоактивних речовин, що створили слід, і часу, що пройшов після його формування.

Для ядерних вибухів, що можуть бути застосованими у воєнних цілях, рівні радіації на місцевості знижуються в 10 разів через кожні 7-кратні відрізки часу. Наприклад, через 7 годин після вибуху рівень радіації зменшується у 10 разів, через 49 годин – у 100, через 343 годин – у 1000 разів і т.д. Для визначення рівня радіації на різний час після вибуху для умови, коли відомий рівень радіації через годину після вибуху, можна користуватися даними, що наведені у т а б л и ц і 4.

 

Таблиця 4. Рівні радіації, Р/год., на різний час після ядерного вибуху

Час, що пройшов після вибуху, годин
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	15	24	48
	4,3	2,7		1,5	1,2		0,8	0,7	0,6	0,4	0,2	0,1
	6,6			2,2	1,7	1,5	1,3	1,1		0,6	0,3	0,15
		5,5			2,2		1,7	1,5	1,3	0,8	0,4	0,2
				3,7		2,5		1,8	1,6		0,6	0,25
						3,5		2,5	2,2	1,4	0,7	0,35
								3,7	3,2			0,5
					7,5	6,5	5,5			2,5	1,4	0,6
											1,7	0,8
									9,5			1,5
												2,5

 

Представленими у табл. 4 даними користуються у такий спосіб – якщо відомо, що через годину після вибуху, коли у даній точці місцевості рівень радіації набув максимального значення, наприклад 100 Р/год., то через дві, три, чотири години у цьому ж місці поступово знижуючись, він буде набувати значень, відповідно 43, 27, 19 Р/год.

Методика виконання

Мета розрахунків:

- закріпити та поглибити теоретичні знання з питань радіаційного випромінювання;

- набути початкові навички у проведенні обстеження і оцінки стійкості об’єкта господарювання до впливу радіаційного випромінювання.

Обсяг завдання:

1. Оцінити стійкість цеху до впливу радіаційного випромінювання і запропонувати заходи з підвищення стійкості.

2. Визначити рівень радіації у сховищі, при якому робітники можуть залишати це сховище і працювати у цеху на протязі тривалості робочої зміни.

Вихідні дані:

- допустима доза опромінення робітників цеху, Д_доп., Р;

- коефіцієнт послаблення рівня радіації будівлі цеху, К , раз;

- тривалість робочої зміни, Т, год.;

- сховище, побудоване заглибленим, у підвальному приміщенні цеху з відомими матеріалом і товщиною перекриття і товщиною насипу грунту на перекриття.

Варіанти вихідних даних наведені у д о д а т к у 1 Номер варіанту вибирається студентом відповідно до порядкового номера його прізвища у журналі навчальної групи.