.

Поражающие факторы ядерного взрыва.


    Поражающими факторами ядерного взрыва (ЯВ) являются: световое излучение, проникающая радиация, ударная волна, радиоактивное заражение. Электромагнитный импульс (ЭМИ) влияния на людей по понятным причинам не оказывает, зато выводит из строя электронное оборудование. Примерно половина всей энергии выходит в виде ударной волны, остальное - световое излучение, на долю проникающей радиации (гамма-лучей и нейтронов) приходится не более 5%. Такое разнообразие поражающих факторов говорит о том, что ЯВ представляет собой гораздо более опасное явление, чем взрыв аналогичного по энерговыходу количества обычной взрывчатки.
    Пропорции распределения энергии ЯВ между этими поражающими факторами остаются примерно одинаковыми практически во всем диапазоне мощностей (разница составляет +/- 10%), поэтому возможно описать простыми соотношениями радиусы поражения для каждого из факторов в зависимости от мощности заряда:

здесь: RL - радиус получения ожогов третьей степени (с омертвлением тканей) от светового излучения; RB - разрушения домов ударной волной; RR - получения дозы в 500 бэр от проникающей радиации; радиусы получаются в километрах; X - величина ЯВ в килотоннах. Для примера приведу небольшую табличку, созданную на основе этих формул:
  [an error occurred while processing this directive]

Заряд

Световое излучение, км

Ударная волна, км

Проникающая радиация, км

  1 кт  

0.7

0.7

0.8

  100 кт  

4.4

3.2

2

  600 кт  

9

5.9

2.8

  1 Мт  

11

7

3.2

  50 Мт  

53

25

6.9


    О происхождении таких формул нетрудно догадаться: энергия рассеивается в пространстве, соответственно, в зависимости от типа поражающего фактора мы имеем тот или иной показатель степени:
    Ударная волна - распределяет свою энергию по всему пройденному ей объему, поэтому сила ее уменьшается пропорционально кубическому корню от расстояния.
    Световое излучение - распределяется лишь по площади сферы, и если бы не незначительное поглощение воздухом, убывало бы пропорционально квадратному корню.
    Ионизирующие излучение интенсивно поглощается воздухом, поэтому при мощных взрывах его роль невелика. При слабых же наоборот, радиус поражения для него больше, чем для других факторов. Вот почему сила взрыва нейтронных зарядов, где оно - основной поражающий фактор, не превосходит нескольких кт - делать больше просто бесполезно. [an error occurred while processing this directive]
    В заключении этой части отметим, что при мощных взрывах, характерных для современных термоядерных зарядов наибольшее разрушение оказывает ударная волна, а далее всего распространяется световое излучение. На этом закончим и перейдем к подробному рассмотрению каждого из поражающих факторов ЯВ.

Световое излучение

    Это поток световых лучей, исходящих из огненного шара. Видимые и инфракрасные лучи испускаются в течении от долей, до нескольких секунд, в зависимости от величины заряда. В течении этого времени, его интенсивность может превышать 1000 Вт/см2 (максимальная интенсивность солнечного света - 0.14 Вт/см2).
    Световое излучение поглощается непрозрачными материалами, и может вызывать массовые возгорания зданий и материалов, а так же ожоги кожи и поражение глаз. Дальность распространения светового излучения сильно зависит от погодных условий. Облачность, задымленность, запыленность сильно снижают эффективный радиус его действия.
    Практически во всех случаях испускание светового излучения из области взрыва заканчивается к моменту прихода ударной волны. Это нарушается лишь в области тотального уничтожения, где любой из трех факторов (свет, радиация, ударная волна) причиняет смертельный урон.
    Световое излучение вызывает ожоги кожи, степень которых зависит от силы бомбы и удаленности от эпицентра:
 

Тяжесть ожога

20 кт

1 Мт

20 Мт

 1-й степени

 2.5 кал/см2 (4.3 км) 

 3.2 кал/см2 (18 км) 

 5 кал/см2 (52 км) 

 2-й степени

 5 кал/см2 (3.2 км) 

 6 кал/см2 (14.4 км) 

 8.5 кал/см2 (45 км) 

 3-й степени

 8 кал/см2 (2.7 км) 

 10 кал/см2 (12 км) 

 12 кал/см2 (39 км) 


Зависимость дистанции получения ожогов различной степени тяжести в зависимости от мощности:

O1 - расстояние получения ожогов первой степени, O2 - второй степени, O3 - третьей степени; X - заряд в килотоннах; расстояние в километрах.
    Для ожога I степени характерно покраснение и отек кожи. При ожогах II степени на фоне отечной кожи имеются пузыри разных размеров, наполненные прозрачной желтоватой жидкостью. Ожоги III степени сопровождаются омертвением глубоких слоев кожи, а при ожогах IV степени омертвевают кожа и подлежащие ткани (подкожная жировая клетчатка, мышцы, кости).
    Поражения глаз. Наиболее вероятное повреждение зрения при ядерном взрыве - повреждение роговицы, в следствии теплового действия света и временная слепота, при которой человек теряет зрение на время от нескольких секунд до нескольких часов. Более серьезные повреждения сетчатки происходят, когда взгляд человека направлен непосредственно на огненный шар взрыва. Яркость огненного шара не изменяется с расстоянием (за исключением случая тумана), просто уменьшается его видимый размер. Таким образом, повредить глаза можно на практически любом расстоянии, на котором видна вспышка. Вероятность этого выше в ночное время, из-за более широкого раскрытия зрачка.
    Световое излучение, как и любой свет, не проходит через непрозрачные материалы, поэтому для укрытия от него подойдут любые предметы, создающие тень. На расстояния, равные границе распространения ожогов третьей степени, ударная волна подходит от нескольких секунд, для небольшого взрыва, до минуты при мегатонном взрыве. Это время можно использовать для нахождения более надежного убежища.
    Хорошо известно и такое явление, как оставление "теней" непрозрачными объектами на каком-либо фоне.

Образование "теней" происходит из-за выгорания (или, наоборот, обугливания) поверхности за непрозрачным предметом, в то время как в зоне его тени этого не происходит. В Хиросиме подобные тени оставались и от людей.

Проникающая радиация

    Проникающая радиация - это поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемый из области взрыва в течении нескольких секунд. Из-за очень сильного поглощения в атмосфере, проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 2-3 км от места взрыва, даже для больших по мощности зарядов. Расстояния, пройдя которое поток ослабевает в 10 раз для различных величин взрывов:
1 кт: L = 330 м
10 кт: L = 440 м
100 кт: - L = 490 м
1 Мт: L = 560 м
10 Мт: L = 670 м
20 Мт: L = 700 м.
Таким образом, можно вычислить уровень радиации на любом расстоянии от эпицентра:

Doze - доза приникающей радиации в рад, D - расстояние в метрах, L - константа ослабления, X - мощность взрыва в килотоннах.
    Действие радиации на организм, в долгосрочном плане проявляется мутациями, а в краткосрочном - лучевой болезнью различной степени тяжести. Ионизирующее излучение воздействует на клетки организма, вызывая разрушение их белковой структуры, это приводит к образованию свободных радикалов и других продуктов распада. Помимо смерти самой клетки, ее остатки вызывают общее отравление организма. Хотя клетка и имеет мощные возможности для самовосстановления, при интенсивном облучении не помогают и они.
    Наиболее чувствительны к радиации интенсивно делящиеся клетки, т.к. если в момент деления будет разрушена одна клетка, то погибнут обе. Это ведет к истощению запаса этого типа клеток (если клетки интенсивно делятся, то они примерно с такой же скоростью и умирают). Таким образом, более всего страдают ткани костного мозга и лимфатической системы: эритроциты и лейкоциты постоянно обновляются в организме. Так же чувствительны клетки желудочно-кишечного тракта, клетки волосяного фолликула. Менее всего чувствительны к радиации неделящиеся клетки нервной системы. Из этого следует, дети и подростки более восприимчивы к радиации, чем взрослые, а наиболее чувствителен - эмбрион в утробе.
    Действие проникающей радиации на человека ослабляется различными материалами. Ее уровень снижается в 10 раз после прохождения 11 см стали, либо 35 см бетона, либо 50 см грунта или кирпичной кладки, либо 1 м древесины.

Еденицы измерения радиации

    Мерой ионизирующего действия является поглощенная единицей массы вещества энергия. Единицей этого является рад - поглощенная доза ионизирующего излучения, при которой облучаемое вещество массой 1 кг поглотит 0.01 Дж энергии. Степень поражения живой ткани радиацией зависит не только от поглощенной дозы, но и от "качества", природы излучения. Например, ионизирующая способность альфа-частиц, нейтронов, протонов в 10 раз превосходит гамма-лучей и электронов. Для оценки этого влияния вводится коэффициент биологического действия радиации:
Гамма- рентгеновские лучи: 1
Бета-излучение: 1
Альфа-излучение: 10 - 20 (при наружном/внутреннем облучении)
Быстрые нейтроны: 10 (в общем случае)
Быстрые нейтроны: 1 немедленное действие
Быстрые нейтроны: 4 - 6 развитие катаракты
Быстрые нейтроны: 10 развитие рака
Быстрые нейтроны: 20 развитие лейкоза
Скорректированная таким образом единица измерения, учитывающая действие на человека различных видов излучения, называется бэр (биологический эквивалент рентгена). Т.е. дозы, выраженные одинаковым числом бэр, вызывают одинаковый биологический эффект.
    Кстати, широко известная единица измерения поглощенной энергии рентген является единицей действия только гамма- и рентгеновского излучения. Она соответствует поглощению 1 кг вещества 0.0094 Дж энергии.
    Естественный радиационный фон, зависящий от высоты места, минерального состава почвы региона, находится в пределах 0.1 - 0.2 бэр/год. На горных вершинах, благодаря действию космических лучей фон увеличивается до 0.4 бэр/год. В некоторых местах, например в районах Бразилии, Индии, Шри-Ланки из-за повышенной концентрации радиоактивных пород доза годового облучения 0.5 - 12 бэр/год.

Воздействие различных доз радиации

    При одномоментном облучении ионизирующем излучением возникает лучевая болезнь различной степени тяжести. Интересно отметить, что принятая как некая планка доза в 600 рад, летальная в большинстве случаев, для человека массой в 75 кг соответствует поглощению энергии в 450 Дж. При этом пуля массой 10 г, летящая на скорости 300 м/с (на излете траектории), имеет кинетическую энергию тоже в 450 Дж.
Менее 100 бэр.
    Такие дозы не оказывают существенного влияния на здоровье. Изменения в составе крови начинаются с 25 бэр. Эти изменения включают в себя общие изменение содержания белых кровяных клеток (уменьшение лимфоцитов), уменьшение тромбоцитов, и небольшое уменьшение красных кровяных клеток, такое состояние определяется лишь по анализу крови и устанавливается в течении нескольких дней после облучения. Продолжительность изменений в организме - около месяца. При 50 бэр становятся заметными ослабление лимфатических желез, снижение иммунитета. 80 Бэр дают 50% вероятность временного бесплодия у мужчин.
100-200 бэр.
    Симптомы умеренной степени тяжести. Возможна тошнота (в половине случаев при 200 бэр), иногда сопровождающаяся рвотой, появляющаяся через 3-6 часов после получения дозы и длящаяся от нескольких часов до дня. За этим следует период ремиссии, в течении которого пострадавший находится в нормальном самочувствии. Изменения в крови постепенно нарастают из-за естественной убыли и невосполнения кровяных клеток. Через 10-14 дней происходит следующее ухудшение самочувствия: потеря аппетита (у 50% при 150 бэр), недомогание, утомляемость (у 50% при 200 бэр) продолжающееся около месяца. В это время отмечается повышенная заболеваемость, из-за сниженного иммунитета, временное бесплодие у мужчин. Для доз из верхнего предела этого интервала клиническая картина сходная, за исключением меньшего периода ремиссии, более выраженных симптомов и большего периода выздоровления.
200-400 бэр.
    Степень заболевания достаточно серьезна. Основной пораженной тканью организма остается кроветворная. Тошнота наблюдается у 100% пострадавших при облучении в 300 бэр, в половине случаев она сопровождается рвотой. Начальные симптомы выявляются уже после 1-6 часов и длятся 1-2 дня. После 7-14 дней ремиссии, они возвращаются, к ним может прибавиться потеря волос, недомогание, усталость, диарея. При дозах более 350 бэр появляются кровотечения изо рта, подкожные, гематурия - наличие крови в моче. Возможно постоянное бесплодие у мужчин, выздоровление занимает несколько месяцев.
400-600 бэр.
    При таких дозах полученной радиации, смертность, без оказания серьезной медицинской помощи (пересадка костного мозга), резко идет вверх: от 50% при 350 бэр до 90% при 600. Первоначальные симптомы возникают в период от 30 мин до 2 часов и продолжаются до двух дней. После 1-2 недель появляются все признаки характерные для облучения в 200-400 бэр, только в гораздо более тяжелой форме. Смерть наступает после 2-12 недель от многочисленных кровоизлияний и заражения каким-либо заболеванием (иммунитет практически отсутствует). Период излечения - около года, состав крови нормализуется еще дольше. Может происходить развитие бесплодия у женщин.
600-1000 бэр.
    Костный мозг отмирает практически полностью. Вероятность выжыть без его пересадки - отсутствует. Первоначальное ухудшение состояния наступает через 15-30 минут, и продолжается 2 дня. После 5-10 дней скрытого периода смерть наступает через 1-4 недели.
Более 1000 бэр.
    Такие высокие дозы ионизирующего излучения вызывают немедленное нарушение обмена веществ, понос, кровотечения, потерю жидкости организмом и нарушение электролитного баланса.
    При дозах 1000 - 5000 бэр это время уменьшается до 5-30 минут. Если удается пережить этот период, наступает фаза мнимого благополучия от пары часов до пары дней. Термальная фаза продолжается 2-10 дней, в течении ее больной впадает в прострацию, теряет аппетит, начинается кровавый понос. Пострадавший впадает в делирий, затем кому. Лечение таких доз направлено только на облегчение страданий умирающего.
    Получение более 5000 бэр приводит к нарушением, затрагивающим непосредственно нервную систему. Человек моментально теряет ориентацию, чуть позже впадает в кому. Смерть наступает в течении двух суток.
    Согласно оценкам, доза в 8000 бэр, например от нейтронной бомбы, ведет к моментальному впадению в кому и последующей смерти.

Ударная волна

    Ударная волна представляет собой скачек уплотнения в атмосфере и движется со сверхзвуковой скоростью. Скачок уплотнения - это зона (очень небольшая), в которой происходит резкое (почти мгновенное) увеличение температуры, давления, плотности воздуха.


Помимо самого скачка давления за ним образуется спутный поток (сильный ветер). Vск, Рск - скорость, давление развиваемое скачком уплотнения, Vсп, Рсп - скорость спутного потока, давление спутного потока.
    Ударная волна разрушает здания, сооружения и поражает незащищенных людей. Поражения, наносимые ударной волной непосредственно человеку, подразделяются на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые. Легкие поражения характеризуются временным повреждением органов слуха, общей легкой контузией, ушибами и вывихами конечностей. Тяжелые поражения характеризуются сильной контузией всего организма; при этом могут наблюдаться повреждения головного мозга и органов брюшной полости, сильное кровотечение из носа и ушей, тяжелые переломы и вывихи конечностей.
    Разрушения строительных сооружений, производимые избыточным давлением:
720 кг/м2 (1 psi - фунт/кв. дюйм) - вылетают окна и двери;
2160 кг/м2 (3 psi) - разрушение жилых домов;
3600 кг/м2 (5 psi) - разрушение или сильное повреждение зданий из монолотного железобетона;
7200 кг/м2 (10 psi) - разрушение особо прочных бетонных сооружений;
14400 кг/м2 (20 psi) - выдерживают такое давление только специальные сооружения (типа бункеров).
Радиусы распространения этих зон давления можно рассчитать по следующей формуле:
R = C * X0.333,
R - радиус в километрах, X - заряд в килотоннах, C - константа, зависящая от уровня давления:
C = 2.2, для давления 1 psi
C = 1.0, для давления 3 psi
C = 0.71, для давления 5 psi
C = 0.45, для давления 10 psi
C = 0.28, для давления 20 psi.

Радиоактивное заражение

    Радиоактивное заражение - результат выпадения из поднятого на большую высоту облака взрыва огромного количества радиоактивных веществ - как ставших таковыми из-за наведенной радиоактивности, так и продуктов деления. Оседая на поверхность земли по направлению движения ветра, они создают радиоактивный участок, называемый радиоактивным следом. В зависимости от степени заражения этот участок условно делят на три зоны - умеренного, сильного и опасного заражения. Распад атомного ядра может пойти по 40 различным путям, с образованием 80 различных изотопов. Часть из них не радиоактивна, часть имеет очень короткий период полураспада, часть - очень длинный. Наибольшую опасность являют изотопы с периодом полураспада, измеряемым годами (а не днями или тысячами лет) - с одной стороны их активность достаточно велика, а с другой - сохраняется по меркам человеческой жизни очень долго, такие как цезий-137, стронций-89, 90, углерод-14, еще и трансурановые элементы - источники альфа-частиц.
    Всего несколько кюри изотопа на км2 делают район непригодным для проживания по современным нормам радиационной безопасности. Заряд мегатонного уровня производит достаточно радиоактивных веществ, чтобы покрыть территорию около 200 000 км2 и сделать ее непригодной для хозяйственной деятельности.
    При мощных взрывах (> 200 кт) столб гриба взрыва достигает верхних слоев стратосферы (30-40 км), что резко замедляет скорость выпадения осадков. Которые, при таких обстоятельствах, могут разноситься за сотни и тысячи километров от места взрыва.
    Радиоактивное заражение характеризуется относительно невысоким уровне радиоактивности, но зато сохраняющимся в течении долгого периода времени и большой вероятностью попадания радиоактивных изотопов в организм человека. Это приводит к "отложенности" эффекта его проявления. Низкий фон позволяет организму восстанавливать поврежденные клетки, однако, в следствии долговременного облучения, существует вероятность "неправильной" починки или повреждения ДНК, в результате которого может развиться рак.
    Для определения уровня радиоактивности после взрыва атомной бомбы деления хорошо подходит "правило семи". Оно состоит в том, что десятикратное снижение уровня радиоактивности происходит за увеличивающиеся в 7 раз промежутки времени. Так установившийся через 1 фон через 7 часов уменьшается в 10 раз. Через 7*7=49 ~ 2 дня радиация снижается в 100 раз по отношению к первому часу. После 7*2 дня = 2 недели уровень радиоактивности снизится еще на 90%, аналогично для 7* 2 недели = 3.5 месяца. Это правило соответствует отношению t-1.2.

Типы и еденицы измерения радиоактивности

    При распаде нестабильного изотопа испускается ионизирующее излучение. Оно бывает трех типов: альфа, бета, гамма. Испускаться может один или несколько из этих видов. Альфа-лучи состоят из положительно заряженных частиц - дважды ионизированных атомов гелия. Бета-лучи - это поток электронов. Гамма-лучи - высокоэнергетические фотоны.
    Например, радий - излучает все три вида лучей, а стронций-90 - только бета. Для измерения радиоактивности наиболее часто используют кюри - 1 кюри - такое количество радиоактивного материала, что в нем происходит 3.7x1010 распадов в секунду (как в 1 г радия-226).

Внешнее облучение

    Внешнее облучение - это когда организм подвергается действию ионизирующего излучения, поступающего извне (короче говоря, человек не проглотил в себя радиоактивные изотопы). Выше уже говорилось о неодинаковости биологического эффекта действия различных видов лучей.
    Тяжелые и неповоротливые альфа-частицы создают вокруг себя огромное количество ионов, но именно благодаря этому, их пробег в воздухе составляет несколько сантиметров, а задерживаться они могут листом бумаги или верхним слоем эпидермиса.
    Бета-излучение обладает большей проникающей способностью, но все равно способно воздействовать исключительно на ткани организма, прилегающие к коже (в зависимости от энергии электрона глубина его проникновения от 1 мм до 1 см) и то, только на неприкрытые одеждой участки. Дезактивация (простое смывание с себя попавших на кожу частичек радиоактивных веществ, стрижка волос) способна практически исключить влияние этого типа радиоактивности. Но все же, если облучения не удалось избежать, развиваются такие симптомы: на коже ощущается зуд и чувство жжения во время первых 24-48 часов. Затем это проходит, но через 2-3 недели появляется покраснение, усиливается пигментация кожи. Затем следует выпадение волос.
    При легком и умеренном течении болезни страдают только верхние участки кожи. Образуется корка, которая сменяется здоровой кожей, окруженной зоной усиленной пигментации. Нормальная пигментация восстанавливается в течении нескольких недель.
    В тяжелых случаях появляются глубокие язвы. Излечение занимает месяцы.
    Еще одна опасность от бета-лучей может состоять в том, что тормозясь в какой-либо металлической пластине, электроны рождают рентгеновское излучение, обладающее большой проникающей способностью.
    Гама-излучение имеет очень большую проникающую способность, из-за чего облучению подвергаются все ткани организма.

Внутреннее облучение

    Внутреннее облучение особо опасно - ведь в этом случае радиация действует изнутри непосредственно на клетки человека. Среди всех изотопов, находящихся в облаке взрыва, наибольший вред наносят изотопы углерода, йода, цезия и стронция.
 
    I-131.
    Йод-131 излучатель бета- и гамма-лучей с периодом полураспада 8.07 дней (активность 124 000 кюри/г). Его энергетика распада 970 кэВ, обычно распределена между 606 кэВ бета и 364 кэВ гамма. В следствии короткого времени жизни, йод представляет особую опасность в течении нескольких недель и опасность в несколько месяцев. Его удельное образование - примерно 2% от продуктов при взрыве бомбы деления - 1.6x105 кюри/кт. Йод-131 легко поглощается телом, в особенности щитовидной железой, и может стать причиной ее рака.
 
    Cs-137.
    Цезий-137 испускает бета- и гамма-излучение, со временем полураспада 30 лет (активность 87 кюри/г). Энергетика распада - 1.176 МэВ делится на: 514 кэВ энергия бета-частицы, 622 кэВ энергия гамма-кванта. Образуется его примерно 200 кюри/кт. Он представляет опасность в первую очередь как долговременный источник сильного гамма-излучения.
    Цезий, как щелочной металл, имеет некоторое сходство с калием и распределяется равномерно по всему телу. Он может выводиться из организма - период его полувыведения около 50-100 дней.
 
    St-89 и St-90.
    Стронций-90 излучает только бета-частицы с энергией 546 кЭв, имеет период полураспада 28.1 года (активность 141 кюри/г), стронций-89 аналогично испускает электроны с энергией 1.463 МэВ, период полураспада 52 дня (активность 28200 кюри/г). Их выход при взрыве составляет 190 кюри Sr-90 и 3.8x104 Sr-89 на килотонну. Стронций-89 представляет опасность в течении нескольких лет после взрыва, стронций-90 остается в опасных концентрациях на столетия. Помимо излучение бета-частицы, распадающийся атом стронция-90 превращается в изотоп иттрия - иттрий-90, тоже радиоактивный, с периодом полураспада 64.2 часа, испускающего очень энергичный электрон при распаде - 2.27МэВ.
    Поскольку стронций химически ведет себя подобно кальцию, он поглощается и накапливается в костях. Хотя большая его часть и выводится из организма (период полувыведения около 40 дней), чуть менее 10% стронция попадает в кости, период полувыведения из которых - 50 лет.
    Безопасным считается содержание 2 микрокюри (14 нанограммов) стронция-90 в теле отдельного человека, а среднее его содержание у всех жителей не должно превышать 0.067 микрокюри. Это означает, что наличие 10 микрокюри Sr-90 в организме значительно увеличивает вероятность возникновения рака. Несколько тысяч испытанных мегатон в конечном итоге повысили содержание стронция в теле среднестатистического человека выше установленного предела для профессионального облучения на пару последующих поколений.
 
    C-14 и T.
    Изотопы углерод-14 и тритий (водород-3) не являются напрямую продуктами распада ядер тяжелых элементов. Они образуются при взрыве обычной атомной бомбы деления при взаимодействии испускаемых нейтронов с азотом воздуха:
N14 + n -> T + C12
N14 + n -> C14 + p
Тритий источник очень слабого бета-излучения (18.6 кэВ - примерно как в электронной трубки телевизора), период полураспада 12.3 года (активность 9700 кюри/г).
    Углерод-14 также испускает слабое бета-излучение - 156 кэВ, период полураспада - 5730 лет (активность 4.46 кюри/г). При взрыве его создается примерно 3.4 г на килотонну (15.2 кюри/кт). По некоторым оценкам, атмосферные испытания в течении 1950-60-х годов привели к выбросу в атмосферу дополнительно 1.75 тонны (7.75x106 кюри) углерода-14. Для сравнения, до этого в природе находилось 1.2 тонны C-14: 1 т в атмосфере и 200 кг во всей биомассе планеты. Еще 50-80 тонн его были растворены в океане. Повышенные уровни этого изотопа обнаруживались в деревьях в течении 60-х годов.
    C-14 и T - из-за того, что углерод и водород - основа белковой жизни, если такой радиоактивный элемент встроится в молекулу какого-либо белка, или ДНК, то распад его приведет к порче всей структуры молекулы. Поэтому попадание их в организм даже в незначительном количестве создает повышенную опасность мутаций.
 
    Трансурановые источники альфа-излучения.
    В ядерном оружии находятся заметные количества короткоживущих изотопов урана (U-232 и U-233) и трансурановые элементы Pu-239, Pu-240, Am-241. Из-за чрезвычайно большой ионизирующей способности альфа-частиц, при попадании внутрь эти элементы представляют собой серьезный риск для здоровья. Правда, после атомного взрыва их количество весьма невелико.
    Если небольшая частичка попадает в легкие, она может остаться там и быть длительным источником облучения. Микрокюри альфа-излучателя производит облучение 3700 бэр/год легочной ткани, чрезвычайно увеличивая риск рака.
    Уран и трансурановые элементы остеотропны (накапливаются в костной ткани). Если плутоний откладывается в костях, время его полувыведения около 80-100 лет, т.е. он остается там практически навсегда. Так же, плутоний накапливается в печени, с периодом полувыведения 40 лет. Максимальная допустимая концентрация Pu-239 в организме 0.6 микрограмма (0.0375 микрокюри) и 0.26 микрограмма (0.016 микрокюри) для легких.

Электромагнитный импульс

    Ядерный взрыв производит огромное количество ионизированных частиц, сильнейшие токи и электромагнитное поле, называемое электромагнитным импульсом (ЭМИ). На человека оно не оказывает никакого влияния (по крайней мере в пределах изученного), зато повреждает электронную аппаратуру. Большое количество ионов, оставшихся после взрыва, мешает коротковолновой связи и работе радаров.
    На образование ЭМИ очень значительное влияние оказывает высота взрыва. ЭМИ силен при взрыве на высотах ниже 4 км, и особенно силен при высоте более 30 км, однако менее значителен для диапазона 4-30 км. Это происходит из-за того, что ЭМИ образуется при несимметричном поглощении гамма-лучей в атмосфере. А на средних высотак как раз такое поглощение происходит симметрично и равномерно, не вызывая больших флуктуаций в распределении ионов.
    Зарождение ЭМИ начинается с чрезвычайно короткого, но мощного выброса гамма-лучей из зоны реакции. На протяжении ~10 наносекунд в виде гамма-лучей выделяется 0.3% энергии взрыва. Гамма-квант, сталкиваясь с атомом какого-либо газа воздуха выбивает из него электрон, ионизируя атом. В свою очередь этот электрон сам способен выбить своего собрата из другого атома. Возникает каскадная реакция, сопровождающаяся образованием до 30 000 электронов на каждый гамма-квант.
    На низких высотах, гамма-лучи, испущенные по направлению к земле, поглощаются ею, не производя большого количества ионов. Свободные электроны, будучи гораздо легче и проворнее атомов, быстро покидают область, в которой они зародились. Образуется очень сильное электромагнитное поле. Это создает очень сильный горизонтальный ток, искру, рождающую широкополосное электромагнитное излучение. В то же время, на земле, под местом взрыва, собираются электроны "заинтересовавшиеся" скоплением положительно заряженных ионов непосредственно вокруг эпицентра. Поэтому сильное поле создается и вдоль Земли.

И хотя в виде ЭМИ излучается очень незначительная часть энергии - 1/3x10-10, это происходит за очень короткий промежуток времени. Так что мощность, развиваемая им огромна: 100 000 МВт.
    На больших высотах происходит ионизация расположенных ниже плотных слоев атмосферы. На космических высотах (500 км) область такой ионизации достигает 2500 км. Максимальная ее толщина - до 80 км. Магнитное поле Земли закручивает траектории электронов в спираль, образуя мощный электромагнитный импульс на несколько микросекунд. В течении нескольких минут между поверхностью Земли и ионизированным слоем возникает сильное электростатическое поле (20-50 кВ/м), пока большая часть электронов не будет поглощена вследствие процессов рекомбинации. Хотя пиковая напряженность поля при высотном взрыве составляет всего 1-10% от наземного, на образование ЭМИ уходит в 100 000 больше энергии - 1/3x10-5 всей выделившейся, напряженность остается примерно постоянной под всем ионизированным районом.
    Воздействие ЭМИ на технику. Сверхсильное электромагнитное поле индуцирует высокое напряжение во всех проводниках. ЛЭП будут фактически являться гигантскими антеннами, наведенное в них напряжение вызовет пробой изоляции и выход из строя трансформаторные подстанции. Выйдет из строя большинство специально не защищенных полупроводниковых приборов. В этом плане большую фору микросхемам даст старая добрая ламповая техника, которой нипочем ни сильная радиация, ни сильные электрические поля.