1.8. Электромагнитный импульс

Ядерный взрыв сопровождается электромагнитным излучением в виде мощного короткого импульса, поражающего главным образом электрическую и электронную аппаратуру. Электромагнитный импульс (ЭМИ) возникает в результате взаимодействия -излучения с атомами окружающей среды. Зона возможного воздействия ЭМИ на конкретную аппаратуру зависит от величин напряженности электрического и магнитного полей, которые могут вывести из строя аппаратуру. Следовательно, необходимо рассчитывать величины электрической и магнитной напряженности на заданном расстоянии от взрыва ядерного заряда определённой мощности.

При оценке воздействия ЭМИ на токопроводящие элементы необходимо учитывать горизонтальную и вертикальную составляющие напряженности электрического поля, создаваемые на данном расстоянии.

Основную опасность при наземных и воздушных (до высоты 10 км) взрывах представляет вертикальная составляющая напряженности электрического поля ЭМИ.

Максимальные значения напряженности электрических полей ЭМИ (в В/м) при наземных взрывах можно определить по формулам:

• горизонтальная составляющая

Е_г = 10lg(14,5q) (1 + 2R)/R³,

• вертикальная составляющая

Е_в = 5000lg(14,5q) (1 + 2R)/R³ или Е_в = 500Е_г,

где R – расстояние от центра взрыва, км; q – мощность взрыва, кт; Е_г, Е_в – горизонтальная и вертикальная оставляющие электрической напряжённости для наземных ядерных взрывов.

Максимальные значения напряженности электрических полей ЭМИ при воздушных взрывах можно определить по этим же формулам, введя коэффициента асимметрии (К_а), зависящего от высоты взрыва (H).

Таблица 1.17

Зависимость коэффициента асимметрии от высоты взрыва

Н, км	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Ка	0,55	0,18	0,19	0,33	0,48	0,64	0,78	0,95	1,1	1,25

Тогда

Е_г = Е_г К_а и Е_в = К_а Е_в,

где Е_г, Е_в – горизонтальная и вертикальная напряженность электрического поля ЭМИ воздушного ядерного взрыва.

Таблица 1.18

Глубина проникновения электромагнитного поля в воду, почву, м

Частота, МГц	Морская вода П = 4 (Омм)-1 Е = 80	Влажные почвы П = 10-2(Омм)-1 Е = 10	Сухие почвы П = 10-3 (Омм)-1 Е = 5
10-2	2,5	50	159
10-1	0,8	16	51
1	0,25	5	18
10	0,08	2	12
100	0,026	0,7	12

В табл. 1.18: П – удельная проводимость; Е – диэлектрическая проницаемость.

Таблица 1.19

Радиусы зон (в км), в которых на антеннах высотой более 10 м и воздушных

кабельных линиях наводится напряжение более 10 кВ при наземных и 50 кВ при низких воздушных ядерных взрывах

Мощность взрыва, кт	10 кВ	50 кВ
1 10 100 1000	20 2,65 3 3,3	1 1,3 1,5 1,7

Таблица 1.20

Радиусы зон (в км), в которых между токоведущей подземной неэкранированной

кабельной линией длиной более 1 км и землёй наводятся напряжения, превышающие 10 кВ при наземных и 50 кВ при низких воздушных ядерных взрывах

Мощность взрыва, кт	10 кВ	50 кВ
1 10 100 1000	1,1 1,6 2,0 2,4	0,4 0,6 0,7 0,9

Указанные в табл. 1.18, 1.19 радиусы определяют размеры зон, в которых вероятно повреждение входных цепей аппаратуры или срабатывания защитных устройств.

Пример 4.

Определить, будет ли находиться в зоне поражения ЭМИ наземного ядерного взрыва мощностью q = 1000 кт устройство, которое находится на расстоянии 6 км от взрыва и выдерживает воздействие напряжённости полей ЭМИ по вертикальной составляющей 500 В/м, по горизонтальной – 5 В/м.

Решение.

Рассчитаем ожидаемые в месте расположения устройства максимальные значения вертикальной Е_в и горизонтальной Е_г составляющих напряжённости электрического поля ЭМИ (в В/м):

Е_в = 5000  (1 + 2R) lg (14,5q) / R³ = 5000  (1 + 26) lg (14,5  1000) / 6³ = 1254.

Горизонтальная составляющая будет примерно в 500 раз меньше и составит

Е_г = Е_в / 500 = 1254 / 500 = 2,5 В/м.

Как видно из полученных величин напряженностей электрического поля, устройство будет подвергаться воздействию вертикальной составляющей электрического поля в 2,5 раза большей допустимой. Следовательно, устройство находится в зоне поражения ЭМИ наземного взрыва данной мощности.

Для определения радиуса зоны поражения данного устройства необходимо определить расстояние, на котором вертикальная составляющая (Е_в) будет менее 500 В/м. Для этого решим относительно R неравенство

Е_в < 5000  (1 + 2R)  lg (14,5  1000) / R³.

Проще решить это неравенство путём подбора величины R, удовлетворяющей это неравенство с шагом подбора примерно в 0,1R. В данном случае при R = 9,4 км напряженность Е_в будет равна примерно 496 В/м. Следовательно, зона поражения данного устройства ЭМИ наземного ядерного взрыва мощностью 1000 кт будет иметь радиус R < 9,4 км.

При расчёте зоны поражения от воздушного ядерного взрыва необходимо учитывать коэффициент асимметрии, значение которого выбирают из табл. 1.20.