Развитие - ядерный взрыв
Cтраница 1
Развитие ядерного взрыва начинается с момента выделения энергии в зарядном устройстве. Исторически принято энергию ядерного взрыва измерять в тоннах тротила, при взрыве которого выделяется такая же энергия, что и при ядерном взрыве. Характерной особенностью ядерного взрыва является его сверхвысокая по сравнению с химическим взрывом концентрация энергии и очень короткое время ее выделения - примерно 10 - 100 не. [1]
Развитие ядерного взрыва в воздушной среде представляет собой совокупность таких физических процессов, как выделение энергии в источнике, выход из конструкции взрывного устройства рентгеновского излучения и взаимодействие его с воздушной средой, формирование и распространение тепловой и ударной волн. При воздушном взрыве одним из ведущих, а на высоте до 30км - основным физическим фактором, оказывающим существенное воздействие на окружающую среду и механическое действие на объекты, является воздушная ударная волна, что и определяет повышенный интерес к ее изучению. Приведенные здесь количественные характеристики воздушной ударной волны в основном получены путем численных расчетов с использованием физических и математических моделей развития ядерного взрыва, изложенных во 2 - й главе. Для полноты описания явления привлечены также дополнительные данные о процессах развития ядерного взрыва в атмосфере. [2]
Особенности развития ядерного взрыва в диапазоне указанных выше высот-глубин подрыва заряда рассмотрены на примере контактного взрыва, т.е. такого взрыва, когда зарядное устройство в момент его подрыва располагается на поверхности грунта. [3]
Процесс развития ядерного взрыва у входа в канал, может быть разделен на несколько самостоятельных стадий. Обычно выделяют следующие основные стадии: начальную стадию, характеризующуюся интенсивным переносом энергии излучением; промежуточную, связанную с распространением высокоэнергетических потоков по каналу, и заключительную, на которой определяющими являются процессы теплоотвода и фильтрации вещества из канала в окружающую среду. В свою очередь промежуточная стадия взрыва подразделяется на два этапа: газодинамический волновой и квазистационарный. [4]
В процессе развития ядерного взрыва вблизи поверхности грунта формируются два основных источника механического действия на грунтовый массив: эпицентральный источник и воздушная ударная волна. Эпицен-тральный источник - это область испаренного грунта, непосредственно примыкающая к эпицентру взрыва, которая формируется под действием рентгеновского излучения, удара вещества взрывного устройства и частично - воздействия тепловой волны, распространяющейся в атмосфере. [5]
Вначале анализируются особенности развития ядерного взрыва в воздухе и грунте для двух предельных вариантов взрыва: воздушного и подземного. На примере этих вариантов подробно рассматриваются вопросы передачи выделившейся в зарядном устройстве энергии внешней среде, формирования тепловой и ударной волн в воздухе и грунте, а также формирования сейсмовзрывных волн при подземном взрыве. Даются количественные оценки влияния на параметры механического действия взрыва условий его проведения: при воздушных взрывах - высоты подрыва зарядного устройства, при подземных взрывах - размеров взрывной камеры. [6]
Основной отличительной особенностью развития ядерного взрыва в таких условиях является то, что распределение газодинамических параметров в воздушной среде на начальной стадии взрыва в основном определяется взаимодействием грунта и воды с воздухом. По воздуху на рассматриваемые моменты времени распространяется воздушная ударная волна, которая одновременно представляет собой фронт светящейся области. Пунктирной линией на распределениях давления обозначена граница области, занятой преимущественно грунтом, а на полях температуры - области, занятой преимущественно водой. Как видно, грунт и вода, испаренные тепловой и ударной волнами и выброшенные в атмосферу, занимают значительную часть всей области, охваченной воздушной ударной волной. Наряду с выбросом грунта и воды из приповерхностной области, происходит также выброс грунта и воды из эпицентральной зоны, причем выброшенное вещество разлетается с большими скоростями преимущественно в вертикальном направлении и со временем приобретает грибовидную форму. В процессе развития взрыва параметры выбрасываемого вещества претерпевают значительные изменения, что приводит к сложному характеру распределения параметров в атмосфере. В начальные моменты времени температура выбрасываемой смеси грунта и воды оказывается выше, чем температура воздуха. [8]
Прежде чем рассмотреть особенности развития ядерного взрыва вблизи дна водоема, необходимо кратко остановиться на результатах расчета подводного ядерного взрыва в безграничной однородной среде, полученных по единой методологии расчета механического действия взрыва, изложенной в гл. Расчет подводного ядерного взрыва 0 5Мт проведен с помощью многогрупповой радиационно-газодинамической методики. Перенос энергии излучением рассмотрен в квазидиффузионном приближении с использованием того же разбиения энергетического спектра и тех же угловых направлений, что и при расчете подземного взрыва ( см. гл. [9]
На - второй стадии развития ядерного взрыва полость взрыва начинает быст-го увеличиваться до тех пор, пока внутреннее давление в ней не уменьшится до-горного давления на глубине проведения взрыва. Давление энергии более ( 0 5 - 0 6 10е МПа и температура более Ы08 К при расширении создают мощную ударную волну, оплавляя горные породы. Скорость ударной волны доходит до нескольких десятков километров в секунду, а затем снижается до 1500 - 6100 м / с на расстоянии примерно 300 м от центра взрыва. [10]
Рассмотренные в книге вопросы исследования процессов развития ядерного взрыва как физического явления относятся к фундаментальным разделам физики, механики, вычислительной математики и авторы при их решении, естественно, опирались на результаты работ в этой области, проводимых как за рубежом, так и в различных институтах РАН, Минатома и других ведомств. [11]
Особое место в проблеме математического моделирования процессов развития ядерного взрыва занимают вопросы апробации используемых численных методик. Тестирование численных методик включает в себя различные этапы: проверку отдельных блоков программы, решение тестовых задач и сопоставление с известными аналитическими решениями и результатами расчета по другим численным методикам и, наконец, на завершающей стадии - проведение численного моделирования конкретных натурных и крупномасштабных экспериментов. В книге приведены результаты сопоставления расчетных и экспериментальных данных по ряду опытов, которые, помимо обоснования численных методик, имеют и самостоятельное научное значение. [12]
Результаты расчета начальной ( радиационно-газодинамической) стадии развития ядерного взрыва вблизи поверхности грунтового массива являются исходными данными для расчета процессов в грунте, при которых существенную роль играют его прочностные свойства. На радиационно-газодинамической стадии осуществляется передача энергии от заряда грунтовой среде за счет прогрева грунта излучением и действия на грунт разлетающегося вещества зарядного устройства. На этой стадии происходит интенсивное перераспределение энергии взрыва между грунтом и воздухом. В грунте формируется некоторая характерная для ядерных взрывов область высокого давления ( эпицентральный источник), а в воздухе - тепловая и воздушная ударная волны. В результате действия эпи-центрального источника и воздушной ( тепловой) волны в грунте формируются сейсмовзрывные волны и воронка выброса. [13]
Одним из важных этапов численного моделирования последовательных стадий развития ядерного взрыва является обеспечение математических моделей данными по уравнениям состояния и коэффициентам поглощения излучения различных веществ, а также упругопластическими характеристиками грунтовых сред. Авторами дан краткий анализ состояния исследований по данной проблеме. Изложены методы конструирования широкодиапазонных уравнений состояния различных веществ с использованием имеющегося экспериментального материала и некоторых предельных теоретических моделей. Рассчитаны спектральные, групповые и интегральные коэффициенты поглощения ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения в воздухе и типовых грунтах, необходимые для численного моделирования высокотемпературных процессов. В области упругопластических нагрузок рассмотрены модели деформирования грунтовых сред с выделением трех основных типов грунтов: скальных, полускальных и мягких. [14]
В книге предлагается систематическое описание физических и математических моделей процессов развития ядерного взрыва в воздухе и грунте и механического действия взрыва на воздушную среду и грунтовый массив. Рассмотрены процессы передачи энергии внешней среде, формирование и распространение тепловой и ударной волн, процессы испарения и плавления грунта, формирование и распространение сейсмовзрывной волны в грунтовом массиве, образование воронки и сопутствующие явления. [15]
Страницы: 1 2 3