Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

Электромагнитный импульс ядерного взрыва

Опубликовано 21.05.2018

Электромагнитный импульс (ЭМИ), определяется как мощный, короткий (широкополосный) импульс электромагнитной энергии, который оказывает разрушительное воздействия на незащищенное электронное оборудование и системы. ЭМИ исторически известен как один из поражающих факторов ядерного взрыва на больших высотах. 

Электромагнитный импульс (ЭМИ)Электромагнитный импульс (ЭМИ)

При ядерных взрывах в воздухе поток гамма излучения выбивает электроны из атомов элементов, составляющих атмосферу, так называемый эффект Комптона. Эффект сопровождается изменением частоты фотонов, часть энергии которых после рассеяния передается электронам.

эффект Комптонаэффект Комптона

 

При взрыве в плотных слоях атмосферы — тропосферные ядерные взрывы, электроны быстро тормозятся испуская рентгеновское и ультрафиолетовое излучение. Движение электронов в геомагнитном поле земли, вызывает локальный всплеск электромагнитного излучения. Радиус повреждения электроники составляет 20-30км. При высотных ядерных взрывах, в верхних слоях атмосферы, электроны в разряженном воздухе проходят большее расстояние, генерируется электромагнитное излучение большей силы, радиус поражения ЭМИ, при подрыве заряда в 1Мт на высоте 100км может достигать 300-500км.
Это одиночный однополярный импульс с очень крутым передним фронтом, длительность которого определяется длительностью мгновенного гамма импульса и составляет несколько сотых долей микросекунды, и спадающий подобно импульсу от разряда молнии по экспоненциальному закону в течение нескольких десятков миллисекунд. Диапазон частот ЭМИ до 100 мГц, но в основном его энергия распределена около средней частоты (10—15 кГц).

ЭМИ повреждает в первую очередь воздушные и подземные линии связи, линии сигнализации и управления, линии электропередач (ЛЭП), антенные устройства, трубопроводы и тд. Все протяженные токопроводящие конструкции попадают под удар ЭМИ. Наведенная ЭДС (электромагнитная движущая сила), генерирует мощные токи, которые вызывают перегрузку и разрушение электрооборудования. Происходит пробой изоляции, разрушение предохранителей и самих электрических схем, взрыв трансформаторов в следствии тепловой перегрузки, пробой полупроводниковых элементов. Наведенная высокая разность потенциалов может представлять угрозу жизни людей, работающих с оборудованием не защищенном от ЭМИ. Возникает угроза поражения электрическим током.

Высотный ядерный взрывВысотный ядерный взрыв

Наибольшую опасность ЭМИ представляет для аппаратуры не оборудованной специальной защитой, даже если она находится в особо прочных сооружениях, способных выдерживать большие механические нагрузки от действия ударной волны ядерного взрыва. ЭМИ для такой аппаратуры является главным поражающим фактором.

Необходимо также учитывать одновременность воздействия импульса мгновенного гамма-излучения и ЭМИ: под действием первого — увеличивается проводимость материалов, а под действием второго — наводятся дополнительные электрические токи. Кроме того, следует учитывать их одновременное воздействие на все системы, находящиеся в районе взрыва.
На кабельных и воздушных линиях, попавших в зону мощных импульсов электромагнитного излучения, возникают (наводятся) высокие электрические напряжения. Наведенное напряжение может вызывать повреждения входных цепей аппаратуры на довольно удаленных участках этих линий.
В зависимости от характера воздействия ЭМИ на линии связи и подключенную к ним аппаратуру могут быть рекомендованы следующие способы защиты:
применение двухпроводных симметричных линий связи, хорошо изолированных между собой и от земли; исключение применения однопроводных наружных линий связи; экранирование подземных кабелей медной, алюминиевой, свинцовой оболочкой; электромагнитное экранирование блоков и узлов аппаратуры; использование различного рода защитных входных устройств и грозозащитных средств.

Формирование ЭМИФормирование ЭМИ

ЭМИ явился основным поражающим фактором во время испытания «К-3», 22 октября 1962 года. Его воздействие стало причиной помех в радиолокаторах системы ПВО на расстоянии около 1000 км. Подземный силовой кабель протяжённостью 1000 км, проходивший на глубине около 1 м и соединявший Целиноград и Алма-Ату, был выведен из строя. В наземных силовых ЛЭП отмечены пробои керамических изоляторов, вызвавшие короткие замыкания. На некоторых участках изоляторы были настолько повреждены, что провода упали на землю. Также электромагнитный импульс стал причиной возникновения пожаров из-за коротких замыканий в электроприборах. Один из пожаров возник на Карагандинской ТЭЦ-3, которая соединялась с подземным силовым кабелем. Была выведена из строя 570-километровая телефонная линия, проходящая над землёй. В последнем случае анализ показал наличие короткого, около 15 мкс, импульса тока от 1500 до 3400 ампер, а также длинного, более 20 с, импульса тока в 4 ампера, индуцированного медленной компонентой ЭМИ, которая вызывается магнитогидродинамическим взаимодействием возмущённой области атмосферы с геомагнитным полем. Детекторы в Карагандинской области зафиксировали скорость изменения индукции геомагнитного поля 1300 нТ/мин в течение 20 с после взрыва, для сравнения, во время «Квебекского события» (геомагнитной бури 13—14 марта 1989 года) изменение геомагнитного поля со скоростью 480 нТ/мин в течение 92 секунд отключило всю энергосистему Квебека.

 

 

Поделиться

Политика cookie

Этот сайт использует файлы cookie для хранения данных на вашем компьютере.

Вы согласны?