Просветительская работа на тему "Ядерное оружие и его поражающие факторы"
проект по физике (9 класс)

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №1»

                             Индивидуальный проект по физике на тему:                                                                                                                      

«Ядерное оружие и его поражающие факторы»

                                                                                                    Работу выполнила:

Зобова София Артёмовна

Ученица 9 «А» класса

Руководитель проекта:

Хвостова Наталья Валерьевна, учитель физики

Воронеж

2022

                                                             Оглавление

Оглавление                                                                                                              2

Введение                                                                                                                  3

История появления ядерного оружия                                                                   4

Ядерное оружие и его характеристики                                                                 5

Ударные факторы ядерного взрыва                                                                      6

Световое излучение от ядерного взрыва                                                              7

Проникающая радиация                                                                                         8

Правила поведения и действий населения в очаге ядерного взрыва                 9

Заключение                                                                                                             10

Список литературы                                                                                                11

                                                                                                                                             2

Введение

Цель: узнать о ядерном оружии и его воздействии на окружающую среду

Задачи:

• изучить историю происхождения  ядерного оружия

• разобрать его характеристики и факторы

• выявить правила поведения при ядерном взрыве

Объект исследования:  атомное оружие в современном мире

Объект исследования: история создания ядерного оружия и его устройство

Эта тема является актуальной в наше время, поэтому стоит обратить на неё внимание, чтобы в дальнейшем обезопасить экологию планеты и защитить её от уничтожения

                                                                                                                                   3

История создания ядерного оружия

В 1898 году французский физик Мария Склодовская-Кюри с мужем - также физиком Пьером Кюри обнаружили в настуране (минерале урана) некое вещество, выделяющее большое количество радиации. Это открытие дало основание предположить наличие огромного потенциала невиданной  энергии, заключённой в атомах радиоактивных элементов. В 1911г. Эрнест Резерфорд сделал важные открытия в области изучения атомов, а в 1932г. Эрнест Уолтон и Джон Кокрофт смогли впервые расщепить ядро атома.

Манхэттенский проект начал своё осуществление 17 сентября 1943 года. К нему было привлечено множество выдающихся учёных-физиков, многие из которых являлись беженцами из Европы.

К лету 1945г.  американцам удалось построить 3 атомные бомбы, 2 из которых были сброшены на Хиросиму и Нагасаки, а третью испытали незадолго до этого. Конструкция Хиросимовского "Малыша", урановой ядерной бомбы, была проста и надёжна и американские учёные не сомневались в её успехе. Плутониевый "Толстяк" же имел более сложную, но и более эффективную конструкцию, и нуждался в проверке. Так 16 июля 1945 года в Нью-Мексико было проведено первое в мире испытание атомной бомбы, получившее название Тринити (Троица).

                                                                                                                                   4

Ядерное оружие и его характеристики

Ядерное оружие - оружие массового поражения взрывного действия, основанное на использовании внутриядерной энергии. Энергия выделяется при делении ядер тяжелых элементов (урана-235 или плутония-239) в результате цепной реакции.

Поражающее действие ядерного оружия основано на энергии, выделяющейся при ядерных реакциях взрывного типа. Мощность взрыва ядерного боеприпаса принято выражать тротиловым эквивалентом, то есть количеством обычного взрывчатого вещества (тротила), при взрыве которого выделяется столько же энергии, сколько ее выделяется при взрыве данного ядерного боеприпаса. Тротиловый эквивалент измеряется в тоннах (килотоннах, мегатоннах).

Средствами доставки ядерных боеприпасов к целям являются ракеты, авиация и артиллерия. Кроме того, могут применяться ядерные фугасы.

Ядерные взрывы осуществляются в воздухе на различной высоте, у поверхности земли (воды) и под землей (водой). В соответствии с этим их принято разделять на высотные, воздушные, наземные (надводные) и подземные (подводные). Точка, в которой произошел взрыв, называется центром, а ее проекция на поверхность земли (воды) - эпицентром ядерного взрыва.

Один из видов ядерного оружия - нейтронные боеприпасы. Это малогабаритный термоядерный заряд емкостью не более 10 тысяч тонн, в котором основная часть энергии выделяется за счет реакций синтеза дейтерия и трития, а количество энергии, получаемой в результате деления тяжелых ядер в детонаторе минимально, но достаточно для начала реакции синтеза. Нейтронная составляющая с проникающим излучением такой малой мощности ядерного взрыва окажет основное поражающее действие на людей.    

Для нейтронного боеприпаса на том же расстоянии от эпицентра взрыва доза проникающего излучения примерно в 5-10 раз больше, чем для заряда деления такой же мощности.

Ядерные боеприпасы всех типов в зависимости от мощности подразделяются на следующие типы:

сверхмалые (менее 1000 тонн);

мелкие (1-10 тыс. тонн);

средний (10-100 тыс. тонн);

крупные (100 тысяч - 1 миллион тонн);

особо крупные (более 1 млн тонн).

                                                                                                                                   5                                          

                               Ударные факторы ядерного взрыва  

При ядерном взрыве действуют пять поражающих факторов:

• ударная волна
• световое излучение
• проникающая радиация
• радиоактивное заражение
• электромагнитный импульс

Энергия ядерного взрыва распределяется примерно так:

• 50% - на ударную волну
• 35% – на световое излучение
• 10% – на радиоактивное заражение
• 4% – на проникающую радиацию
• 1% – на электромагнитный импульс

 Высокая температура и давление вызывают мощную ударную волну и световое излучение. Взрыв ядерного боеприпаса сопровождается выходом проникающей радиации, состоящей из потока нейтронов. Облако взрыва содержит огромное количество радиоактивных продуктов – осколков деления ядерного горючего. По пути движения этого облака радиоактивные продукты из него выпадают, в результате чего происходит радиоактивное заражение местности, объектов и воздуха. Не равномерное движение электрических зарядов в воздухе под воздействием ионизирующих излучений приводит к образованию электромагнитного импульса. Так формируются основные поражающие факторы ядерного взрыва.

Ударная волна

Ударная волна (УВ) основной поражающий фактор ядерного взрыва, который производит разрушение, повреждение зданий и сооружений, а также поражает людей и животных. Источником УВ является сильное давление, образующееся в центре взрыва (миллиарды атмосфер). Образовавшееся при взрыве раскаленные газы, стремительно расширяясь, передают давление соседним слоям воздуха, сжимая и нагревая их, а те в свою очередь воздействуют на следующие слои и т.д. В результате в воздухе со сверхзвуковой скоростью во все стороны от центра взрыва распространяется зона высокого давления.

Поражающее действие УВ характеризуется величиной избыточного давления.

Избыточное давление – это разность между максимальным давлением во фронте УВ и нормальным атмосферным давлением, измеряется в Паскалях (ПА, кПА). Распространяется со сверхзвуковой скоростью, УВ на своем пути разрушает здания и сооружения, образуя четыре зоны разрушений: полных(50кПа), сильных(30-50кПа), средних(20-30кПа), слабых(10-20кПа)

                                                                                                                             6

Световое излучение от ядерного взрыва

Световое излучение (СИ) – это поток лучистой энергии (ультрафиолетовые и инфракрасные лучи). Источником СИ является светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры паров и воздуха. СИ распространяется практически мгновенно и длится в зависимости от мощности ядерного боеприпаса (20-40 секунд). Однако не смотря на кратковременность своего воздействия эффективность действия СИ очень высока. СИ составляет 35% от всей мощности ядерного взрыва. Энергия светового излучения поглощается поверхностями освещаемых тел, которые при этом нагреваются.

Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом, т. е. количеством световой энергии, приходящейся за время излучения на 1 см2 поверхности, перпендикулярно расположенной к направлению световых лучей. За единицу измерения светового импульса принимают 1 кал/см2.

Световое излучение может вызвать ожоги открытых участков тела, ослепление людей и животных, обугливание или возгорание различных материалов. Поражение людей СИ выражается в появлении ожогов четырех степеней на кожном покрове и действием на глаза.

Так, при световом импульсе 2-4 кал/см2  могут возникнуть ожоги первой степени (краснота, припухлость, отек кожи).

При 4-6 кал/см2- ожоги второй степени (на фоне отечной кожи образуются пузыри разных размеров).

При 6-12 кал/см2-ожоги третьей степени (полное омертвление кожных покровов и образование язв).

При световом импульсе более 12 кал/см2-ожоги четвёртой степени (обугливание кожи, омертвление глубоких слоев кожи).

                                                                                                                           7

Проникающая радиация

Проникающая радиация (ПР) ядерного взрыва представляет собой совместный поток гамма-излучения и нейтронов, которые испускаются в окружающую среду и распространяются в приземном слое воздуха на расстояние до 2,5 – 3 км от центра взрыва.

Основная энергия ПР излучается в первые мгновения после взрыва, а остаточные излучения могут продолжаться достаточно долго. Однако на расстоянии от взрыва время действия ПР ограничено 10 – 15 сек, т. к. за это время радиоактивное облако поднимается настолько высоко, что нейтроны и гамма-лучи не будут достигать поверхности земли.

Поражающее действие ПР, как и других ионизирующих излучений, может быть охарактеризовано величиной дозы излучения (экспозиционной дозы), которая зависит от типа ядерного боеприпаса, мощности и вида взрыва, а также от расстояния до центра взрыва. Однако, следует помнить, что для взрывов средней и большей мощности радиус поражения проникающей радиацией значительно меньше радиусов поражения ударной волной и световым излучением. В то же время, ПР остается одним из основных поражающих факторов при взрывах боеприпасов сверхмалой и малой мощности, а также нейтронных боеприпасов, у которых основная доля дозы излучения образуется быстрыми нейтронами.

                                                                                                                                   8

Правила поведения и действия населения в очаге ядерного взрыва

Знание средств и способов защиты от оружия массового поражения — одно из важнейших условий спасения вашей жизни и жизни многих людей. В современной ракетно-ядерной войне будут использоваться различные способы защиты населения от оружия массового поражения. Основными из них являются: укрытие населения в коллективных средствах защиты— защитных сооружениях, эвакуация населения из крупных городов в загородную зону, использование средств индивидуальной защиты. Кроме того, каждый должен уметь использовать защитные свойства местности и местных предметов.

Коллективные средства защиты

Вы должны знать, где расположены ближайшие убежища и укрытия по месту вашей работы и жительства.

Убежища

Убежища обеспечивают наиболее надежную защиту людей от ударной волны, светового излучения, проникающей радиации и радиоактивного заражения при ядерных взрывах, от отравляющих веществ и бактериальных средств. В убежищах можно находиться длительное время.

Противорадиационные укрытия

Вы должны уметь оборудовать или построить укрытие. Противорадиационные укрытия защищают людей от радиоактивного заражения и светового излучения и ослабляют воздействие ударной волны и проникающей радиации ядерного взрыва. Оборудуются они обычно в подвальных или наземных этажах зданий и сооружений.

                                                                                                                                   9

Заключение

Ядерное оружие - самое опасное из всех известных на сегодняшний день средств массового поражения. И, несмотря на это, его количества с каждым годом всё увеличиваются. Это обязывает каждого человека знать способы защиты, чтобы предотвратить смерть и, может быть, даже не одну. Для того, чтобы защититься, необходимо иметь хотя бы малейшее представление о ядерном оружии и его действии. Именно в этом и заключается основная задача гражданской обороны: дать человеку знания для того, чтобы он мог сам себя защитить.

                                                                                                                                 10

                                             Список литературы

1.История появления ядерного оружия [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1305340?#.D0.90.D0.BC.D0.B5.D1.8 0.D0.B8.D0.BA.D0.B0.D0.BD.D1.81.D0.BA.D0.B0.D1.8F_.D0.BF.D1.80.D0 .BE.D0.B3.D1.80.D0.B0.D0.BC.D0.BC.D0.B0

2. Ядерное оружие и его характеристики [Электронный ресурс]- Режим доступа: https://armeec.jimdofree.com/нвп/защита-от-оружия-массовогопоражения/ядерное-оружие/ 

3. Ударные факторы ядерного оружия и световое излучение [Электронный ресурс]- Режим доступа: https://neftegaz.fandom.com/wiki/Поражающие_факторы_ядерного_взр ыва,_их_параметры,_единицы_измерения,_и_их_действие_на_инжен ерные_сооружения_и_человека.

4. Проникающая радиация [Электронный ресурс]- Режим доступа: https://pandia.ru/text/78/562/56325.php?

5. Правила поведения [Электронный ресурс]- Режим доступа: https://87-mchs-gov-ru.turbopages.org/87.mchs.gov.ru/s/deyatelnost/poleznaya-informaciya/rekomendacii-naseleniyu/yadernoe-oruzhie-deystviya-pri-opasnosti-radioaktivnogo-zarazheniya

                                                                                                                                 11