Практична робота № 3

Методика оцінки ситуації в осередку ядерного ураження внаслідок дії  надмірного тиску і світлового випромінювання

 

Ціль: Опанувати методику оцінки ситуації в осередку ядерного ураження внаслідок дії  надмірного тиску і світлового випромінювання

 

3.1. Основні визначення і терміни для прогнозуванні і оцінки ситуації в осередку ядерного ураження

Оцінка ситуації в осередку ядерного ураження – включає визначення великої кількості уразливих факторів, до яких відноситься: дія надмірного тиску, проникаючої радіації, світлового випромінювання, електромагнітного імпульсу ядерного вибуху, психологічного фактору та інших.

У даній методиці розглядається дія ударної хвилі і світлового випромінювання на людей і навколишнє середовище (будівлі і споруди).

Ударна хвиля ядерного вибуху(звичайного) – це один із основних вражаючих факторів.

Ударна хвиля – це область різко стисненого повітря, яка розповсюджується радіально від центру вибуху з надзвичайною швидкістю. Маючи великий запас енергії, здатна уражати незахищених людей, руйнувати різні споруди,  будівлі, обладнання, техніку. Із збільшенням відстані від центру швидкість повітряної хвилі і надмірного тиску зменшується.

Параметром, який визначає механічну дію ударної хвилі, є максимальний надмірний тиск повітря безпосередньо у фронті ударної хвилі (її передня границя) ΔРф – це різниця між максимальним тиском у фронті ударної хвилі Рф і нормальним атмосферним тиском Р0, {ΔРф =Рф-Р0}.

Одиницею вимірювання надмірного тиску в системі СІ є Паскаль:

1Па=1н/м2=0,102 кгс/м2=1,02´10-2  кгс/см2.

1кгс/м2=9,8 Па або 1кгс/см2=100 кПа.

В залежності від величини надмірного тиску виділяються такі зони руйнувань будівель і споруд: 1 – зона повних руйнувань (межа зони відзначається значенням надмірного тиску ΔРф = 50кПа), 2 – зона сильних руйнувань (ΔРф = 30кПа), 3 – зона середніх руйнувань(ΔРф = 20кПа,  4 – зона слабких руйнувань (ΔРф = 10кПа).

Величина радіусів R (км) зон руйнувань залежить від потужності ядерного вибуху q- потужність вибуху в кілотонах (кт).

Світлове випромінювання ядерного вибуху – це електромагнітне випромінювання оптичного діапазону у видимій, ультрафіолетовій, інфрачервоній областях спектру.

Основними параметрами, що визначає уражуючу дію світлового випромінювання, є світловий імпульс. В системі СІ світловий імпульс вимірюється в джоулях на квадратний метр (Дж/м2).  

1 кал/см2=4,2*104Дж/м2.

Тривалість світлового випромінювання залежить від потужності вибуху і визначається по формулі  де

tc – тривалість світлового імпульсу в часі, q- потужність вибуху в кілотонах.

Джерелом світлового випромінювання є вогняна куля, яка виникає при ядерному вибусі. До її складу входять розжарені продукти вибуху і повітря. Із області, що світиться (вогняна куля), випромінюється дуже велика кількість променевої енергії. Внаслідок цього опроміненні предмети дуже швидко нагріваються, обвуглюються або загораються і навколо центру вибуху утворюються наступні зони пожеж:

1. Зона пожеж у завалах.

2. Зона суцільних пожеж.

3. Зона окремих пожеж                                                         

3.2. Методика оцінки ситуації в осередку ядерного ураження

Методика оцінки ситуації в осередку ядерного ураження включає:

·       Розрахунок радіусів зон руйнувань.

·       Розрахунок радіусів зон пожеж.

·       Схематичну побудову  осередка ураження і нанесення на карту зон руйнувань і зон пожеж.

·       Визначення зон в яких опинився заданий об'єкт.

·       Визначення ступенів руйнувань елементів об'єкта.

·       Розрахунок втрат населення в осередку ураження.

3.2.1 Розрахунок радіусів зон руйнувань залежно від заданої потужності ядерного вибуху q- (кт) проводять за даними табл. 3.1

Радіус зони: повних руйнувань R1 (при ΔРф = 50кПа); сильних руйнувань R2 (при ΔРф = 30кПа); 3 – зона середніх руйнувань R3 (при ΔРф = 20кПа);  слабких руйнувань R4 (при ΔРф = 10кПа).

 
Таблиця 3.1

Значення надмірного тиску ударної хвилі Рф залежно

від потужності вибуху й відстані до його центру

Потужність вибуху, q, кт

ΔРф, кПа

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

Радіус (R) від центру вибуху, км.

20

0,6

0,7

0,7

0,8

0,8

0,9

0,85

0,97

0,9

1,0

1,0

1,1

1,1

1,2

1,5

1,5

2,0

1,9

3,2

3,0

30

0,7

0,8

0,8

0,9

0,9

1,0

0,93

1,05

1,0

1,1

1,1

1,2

1,2

1,3

1,35

1,75

2,23

2,13

3,65

3,4

50

0,8

1,0

0,9

1,1

1,0

1,2

1,1

1,25

1,2

1,3

1,3

1,4

1,4

1,5

2,0

2,0

2,7

2,6

4,5

4,2

100

1,0

1,2

1,2

1,3

1,3

1,4

1,4

1,5

1,6

1,7

1,7

1,9

2,1

2,2

2,6

2,5

3,8

3,2

6,5

5,2

200

1,2

1,5

1,4

1,6

1,5

1,7

1,6

1,8

1,8

2,0

1,9

2,2

2,5

2,6

2,9

3,0

4,4

3,8

7,9

6,4

300

1,37

1,7

1,57

1,83

1,67

1,93

1,85

2,1

7,0

7,7

7,9

8,5

9,3

9,6

11,4

11,6

16,2

15,3

31,4

24,5

Примітка: у чисельнику – для повітряного вибуху, у знаменнику – для наземного.

 

3.2.2. Розрахунок радіусів зон пожеж r (км)

Розміри зон пожеж:

В завалах:  км, де q – потужність вибуху (кт).

Суцільних:  км, де k2 – дорівнює:

1,0 – для повітряного і 0,6 – для наземного вибуху.

Окремих:  км, де k3 – дорівнює:

1,75 – для повітряного і 1,2 – для наземного вибуху.

3.2.3. Схема побудови  осередка ураження і нанесення на карту зон руйнувань і зон пожеж.

 


Рис 3.1. Схема осередка ураження

Умовні позначення:

Зони руйнувань

Зони пожеж

І – повних  - R1

r1 – в завалах

ІІ – сильних - R2

r2 – суцільних

ІІІ – середніх - R3

r3 – окремих

ІV – слабких - R4

▲ – завод

3.2.4. Визначення можливої площі осередка ураження

Площа осередка ядерного ураження:  

Sояу = S1 + S2 + S3 + S4 , км2,

де S1,S2,S3 ,S4 – відповідно площі зон: повних, сильних, середніх і слабких руйнувань.

3.2.5. Визначення ступенів руйнувань елементів об'єкта

Знаючи зону в якій опинився об’єкт можна визначити діапазон тисків що діють на його елементи і за даними табл. 3.2  визначити ступені руйнувань цих елементів.

Наприклад, якщо обєкт опинився в зоні:

·         повних руйнувань, то діапазон надмірного тиску ΔРфбуде складати від ∞ до 50кПа;

·         сильних руйнувань ΔРф= 50…30 кПа і тд. (див мал 3.1)

Таблиця 3.2

Ступені руйнувань елементів при різних значеннях величини надмірного тиску хвилі (ΔРф), кПа

№ зп/п

Елемент об’єкта

Ступінь руйнувань при величині надмірного тиску, Рф

слабке

середнє

сильне

повне

Виробничі та адміністративні будинки і споруди

1

Масивні промислові будинки з металевим каркасом

20-30

30-40

40-50

50-70

2

Промислові будинки з металевим каркасом та безкаркасної конструкції

10-20

20-30

30-50

50-70

3

Багатоповерхові залізобетонні будинки з великою площею засклення

8-20

20-40

40-90

90-100

4

Складські цегляні будинки

10-20

20-30

30-40

40-50

5

Адміністративні багатоповерхові будинки з металевим або залізобетонним каркасом

20-30

30-40

40-50

50-60

6

Цегляні багатоповерхові будинки (1-2 поверхи)

8-15

15-25

25-35

35-45

7

Цегляні багатоповерхові будинки (3 поверхи і більше)

8-12

12-20

20-30

30-40

8

Дерев’яні будинки

6-8

8-12

12-20

20-30

 

 

Продовження Таблиці 3.2

Комунально-енергетичні споруди і мережі

1

Водонапірні башти

10-20

20-40

40-60

 

2

Котельні в цегляних будинках

7-13

13-25

25-35

35-45

3

Трансформаторні підстанції

10-15

15-20

20-25

25-40

4

Теплові електростанції

10-15

15-20

20-25

25-40

5

Повітряні лінії низької напруги

20-60

60-100

100-160

160

6

Повітряні лінії високої напруги

25-30

30-50

50-70

70
 

3.2.5  Розрахунок втрат населення в осередку ураження

Втрати (В) населення в осередку ядерного ураження залежать від того, в який зоні ураження перебували люди на момент вибуху і приймаються в наступних розмірах:

І зона    – 90%

ІІ зона  – 50%

ІІІ зона – 40%

ІV зона  – 15%

3.3. Задача для індивідуального розрахунку щодо оцінки ситуації в осередку ядерного ураження

Завдання: виходячи із умов варіанта роботи, накреслити схему осередка ядерного ураження визначеної потужності q,кт (нанести зони руйнувань і пожеж), за заданим азимутом і відстанню нанести на схему завод і визначити ступені руйнувань його заданих елементів та загальні втрати населення в усіх зонах руйнувань.

 

3.4. Послідовність виконання

3.4.1. Із таблиці 3.1. вибрати величини зовнішніх меж зон руйнувань і занести їх у таблицю пропонованої форми.

Межі зон руйнувань

 

R1

R2

R3

R4

ΔР/ф, кПа

50

30

20

10

R, км.

 

 

 

 

 

3.4.2. За формулами п. 3.2.2  обчислити розміри зон пожеж (у завалах, суцільних та окремих).

3.4.3. Вибрати необхідний масштаб (мірило), накреслити схему осередка ураження, нанести на неї завод. Знайти зони в яких опинився завод.

 

3.4.4.  Розрахувати площу осередка ядерного ураження:  

Sояу = S1 + S2 + S3 + S4 , км2.

3.4.5. Розрахувати кількість населення, що підпадає під дію вражаючих факторів як в кожній окремій зоні, так і у всьому можливому осередку ураження:

M = Dx S   чол;

де  ∆ - щільність населення (чол/км2);

     S – площа (км2).

 

3.4.6. Розрахунок втрат населення в осередку ураження:

Втрати населення в окремій зоні руйнувань

 

В = % · М/100 чол.

 

 Загальні втрати населення в осередку ураження

 

В = В1 + В2 + В3 + В4чол.

 

3.4.7.  Визначити ступені руйнувань заданих елементів заводу (мається на увазі, що на заводі знаходились: будинки і споруди; комунально-енергетичні мережі, перелік згідно варіанту табл.3.3) за даними табл. 3.2

 

Зробити висновки

 

3.5. Варіанти завдань до виконання самостійної роботи

Таблиця 3.3

 

Показник

Номер варіанта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

 

Потужність, q кт.

50

20

100

200

30

50

20

100

200

30

50

20

100

200

30

 

Вид вибуху

Н

Н

Н

Н

Н

П

П

П

П

П

Н

Н

Н

Н

Н

 

Азимут на заводі

45

100

50

90

150

165

120

40

160

55

100

65

120

110

135

 

Відстань до заводу, км

1,5

1,7

2,5

3,5

2,9

2,3

1,1

3,2

2,5

2,8

2,3

1,7

2,8

3,4

4,0

 

Щільність нас., чол/км2

600

450

400

700

550

630

520

620

700

670

660

480

560

530

680

 

Будинки і споруди

1,3,7

2,5,6

3,6,8

1,4,8

1,3,7

2,5,6

3,6,8

1,4,8

1,3,7

2,5,6

3,6,8

1,4,8

2,5,6

3,6,8

1,4,8

 

Комунально-енергетичні мережі

1,4,6

2,4,5

1,3,5

2,4,6

1,4,6

2,4,5

1,3,5

2,4,6

2,4,5

1,3,5

2,4,6

2,4,5

1,3,5

2,4,6

2,3,5

 

 

Показник

Номер варіанта

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

 

Потужність, q кт.

50

20

100

200

30

20

50

100

200

30

100

200

220

100

200

 

Вид вибуху

П

П

П

П

П

Н

Н

Н

Н

Н

П

П

П

П

П

 

Азимут на заводі

150

120

80

130

160

40

170

90

70

130

75

160

60

110

120

 

Відстань до заводу, км

2,3

1,7

2,1

2,5

2,8

1,7

2,3

2,2

2,4

2,9

2,1

2,5

1,8

2,0

3,5

 

Щільність нас., чол/км2

5600

4800

4200

580

6400

430

580

570

4300

620

6800

750

5000

530

4800

 

Будинки і споруди

1,3,7

2,5,6

3,6,8

1,4,8

1,3,7

2,5,6

3,6,8

1,4,8

1,3,7

2,5,6

3,6,8

1,3,7

2,5,6

3,6,8

1,4,8

 

Комунально-енергетичні мережі

1,4,6

2,4,5

1,3,5

2,4,6

1,4,6

2,4,5

1,3,5

2,4,6

1,4,6

2,4,5

1,3,5

1,4,6

2,4,5

1,3,5

2,4,6

 

 

Питання для контролю знань

1.     Що називають ударною хвилею.

2.     Який параметр визначає механічну дію ударної хвилі?

3.     Розрахунок радіусів зон руйнувань.

4.     Світлове випромінювання ядерного вибуху.

5.     Розміри зон пожеж.

6.     Визначення ступенів руйнувань елементів об'єкта.

7.     Розрахунок втрат населення в осередку ураження.

8.     Способи захисту людей від дії вражаючих факторів.