Ydinräjähdyksen vaikutukset

Pienehkön ydinaseen räjäytys.

Hiroshiman kaupunki atomipommin räjäytyksen jälkeen. Paineaalto on pistänyt kaupungin maan tasalle ja tappanut monia, jotka eivät kuolleet kuumuuteen pommin räjähtäessä.

Pahoin palanut Hiroshiman atomipommiräjähdyksen uhri.

Ydinräjähdyksen vaikutukset ovat ydinpommin räjähtäessään aiheuttamat sokaiseva valo, kuumuus, paineaalto, tuuli, ionisoiva säteily ja radioaktiivinen laskeuma.

Ydinräjähdysten vaikutukset riippuvat huomattavasti räjähdyksen voimasta ja siitä, missä ympäristössä ja millä korkeudella tai syvyydellä räjähdys tapahtuu. Esimerkiksi sää voi heikentää lämpösäteilyä. Varsinkin maan pinnan lähellä tapahtunut räjähdys levittää pitkän aikavälin kuluessa laajalle, jopa tuhansien kilometrien päähän ulottuvan radioaktiivisen laskeuman. Sähkömagneettinen pulssi (EMP) leviää laajalle hyvin korkealla tapahtuneissa ydinräjähdyksissä. Se tuhoaa ja vaurioittaa muun muassa suojaamattomat radiolaitteet. Maanpintaräjähdys voi synnyttää maanjäristyksen.

Lähellä räjähtävän ydinpommin havaitsija kokee sokaisevan valon ja valtavan kuumuuden. Suhteellisen lähellä räjähdystä olevien verkkokalvot palavat. Pommin vaikutukset heikkenevät, kun mennään kauemmaksi räjähdyspaikasta. Räjähdyskohdan lähellä pommin säteily höyrystää ihmiset, hieman kauempana heistä jää vain hiiltyneitä luurankoja. Vielä etäämpänä ihmiset saavat kolmannen asteen palovammoja, joihin he kuolevat muutamassa päivässä. Hyvin kaukainen räjähdys aiheuttaa ihon punoitusta.

Pian sokaisevan valon ja polttavan kuumuuden jälkeen tulee paineaalto ja myrskytuuli, joka kuljettaa esineitä tappavalla nopeudella hurrikaanin tai tornadon tapaan. Räjähdystulipallon laajenemisesta syntyvä paineaalto leviää lämpösäteilyä hitaammin ympäristöön. Se tuo mukanaan tuulen, joka voi tuhota ympäristöä hirmumyrskyn voimalla ja jonka kuljettamat esineet voivat lävistää ihmisen. Jonkin ajan kuluttua tulee alipaine ja vastakkainen tuuli. Hyvin kaukana räjähdyspaikasta tapahtuu pieniä vaurioita, ikkunat särkyvät. Paineen rikkomat kaasujohdot sekä pommin kuumuus voivat sytyttää varsinkin puurakenteisella alueella valtavan tulimyrskyn, joka pystyy imemään myrskyn nopeudella ihmisiä itseensä.

Räjähdyksessä välittömästi syntyvä ionisoiva säteily voi tappaa ihmisiä jonkin ajan kuluessa säteilysairauteen. Sen vaikutukset riippuvat saadusta annoksesta. Radioaktiivinen laskeuma on merkittävä, pitkäkestoinen vaaratekijä hyvinkin kaukana räjähdyspaikasta.

Esimerkiksi Hiroshiman pommia vastaava 20 kilotonnin pommi tuhoaa lähes kaikki siviilirakennukset 1,7 km:n säteellä, ja aiheuttaa keskinkertaisia tuhoja, ikkunoiden särkymisiä, ovien irtoamisia jne. noin 4,7 km:n päässä. Palava materiaali syttyy tuleen noin 2 km:n säteellä, ja iho hiiltyy 2,5 km:n päässä. Iho palaa punaiseksi vielä 4,2 km:n päässä. Jos pommin voima on 1 megatonni, tuhosäteet ovat 3-6-kertaisia.

Ydinräjähdyksen vaikutukset

Ydinräjähdyksen kuolemaa ja vammautumista tuottavat tekijät ovat moninaiset: ydinräjähdys tappaa muun muassa kuumuuden, paineen ja ionisoivan säteilyn avulla. Ydinräjähdyksen energiasta vapautuu 40–60 prosenttia paineena, lämpönä 30–50 prosenttia sekä radioaktiivisena alkusäteilynä 5 prosenttia ja jälkisäteilynä eli radioaktiivisena laskeumana 5–10 prosenttia. Näiden vaikutusten suhteellinen osuus riippuu esimerkiksi räjähdysvoimakkuudesta, räjähdyskorkeudesta ja sääoloista sekä räjähdysympäristöstä. Räjähdys voi tapahtua korkealla ilmakehässä, matalammalla ilmassa, maanpinnassa, vedessä tai syvällä maan sisässä.

Paine tulee paineaaltona ja tuulena sekä räjähdyksen loppuvaiheessa imuna. Lisäksi hyvin korkealla ilmakehässä tapahtunut räjäytys aiheuttaa laajalla alueella sähkömagneettisen pulssin (EMP). Ydinräjähdyksen tulipallosta säteilevä kuumuus on merkittävä tappaja ja vammauttaja varsinkin suurissa ilmassa tapahtuvissa ydinräjähdyksissä. Varsinkin kallioisessa maastossa tapahtuvan maanpintaräjähdyksen aiheuttama maanjäristys aiheuttaa tuhoa.

Ydinräjähdyksen painevaikutusala kasvaa suhteessa räjähdyksen potenssissa 2/3. Esimerkiksi 1 kilotonni tuhoaa useimmat rakennukset 0,6 kilometrin säteellä ja 1 megatonni 6,2 kilometrin säteellä. Tyypillisen pienen atomipommin voima on 12–22 kilotonnia. Se vastaa Hiroshiman pommia.

Voimakkain amerikkalainen vakioydinase on nykyään 1,2 megatonnia ja tyypillinen 320 kilotonnia. Voimakkain koskaan räjäytetty ydinase, Tsar-Bomba, oli teholtaan 50–67 megatonnia. Hyvin pienten ydinaseiden teho on vain 0,01–1 kilotonnia.

Ydinräjähdyksen vaikutus

Ydinräjähdyksen vaikutuksia räjäytyksille, jotka tapahtuvat juuri sillä korkeudella, että räjähdyksen tulipallo ei kosketa maata. Tällöin radioaktiivinen laskeuma on pienehkö.

GR = vaikutusalueen maanpintasäde, ER = säde suoraan korkealla ilmaräjäytyksen keskipisteestä maanpintaan. Oletetaan kohdealueella melko tasainen maasto, hyvä näkyvyys, yli 20 km, keskinkertainen 103 kPa:n (15 PSI) ilmanpaine, räjähtävä pommi keskimääräinen, ei esimerkiksi neutronipommi. Normaali sää, ei niin sanottua heijastavaa inversiokerrosta, joka voimistaa paineaaltoa.

Vaikutusala GR / km	Räjähdysvoima / Räjäytyskorkeus
	1 kT / 200 m	20 kT / 540 m	1 MT / 2,0 km	20 MT / 5,4 km
Painevaikutukset
Kaupunkialue melkein kokonaan maan tasalle (20 PSI)	0,2	0,6	2,4	6,4
Useimmat asuinrakennukset tuhoutuvat (5 PSI)	0,6	1,7	6,2	17
Keskinkertaista vauriota siviilirakennuksille (1 PSI)	1,7	4,7	17	47
Lämpösäteilyn vaikutuksia
Materiaalien (puu jne) syttyminen	0,5	2,0	10	30
Kolmannen asteen palovammat iho palaa karrelle	0,6	2,5	12	38
Toisen asteen palovammat rakkoja	0,8	3,2	15	44
Ensimmäisen asteen palovammat iho palaa punaiseksi	1,1	4,2	19	53
Välitön alkusäteily SR / km
Tappava kokonaissäteilyannos (neutronit ja gammasäteet)	0,8	1,4	2,3	4,7
Äkillinen säteilysairaus	1,2	1,8	2,9	5,4

Ydinräjähdyksen vaikutuksen laskukaavoja

Polttovaikutus

Noin 35 % räjähdyksen energiasta muuttuu lämpöenergiaksi. Varsinkin suurissa vetypommiräjähdyksissä pommin lämpösäteily polttaa ihmisiä, eläimiä, kasveja ja rakenteita laajalla alueella suhteessa paineaallon tuhovaikutuksiin. Hyvin lähellä räjähdystä ihmiset haihtuvat ilmaan tai palavat karrelle. Tuhojen kannalta erityisen merkittäviä ovat rakennelmien syttyminen ja ihmisille aiheutuneet palovammat.

Polttovaikutus riippuu polttavan säteilyn kestosta ja voimakkuudesta sekä kohteena olevan materiaalin laadusta, eli syttyvyydestä ja kyvystä imeä säteilyä. Jos useimmat materiaalit syttyvät, syntyy tuhoisa tulimyrsky, joka kestää tuntikausia ja voi imeä ihmisiä myrskytuulen voimalla tuliseen pätsiin.

Painevaikutus

1 kilotonnin räjähdyksen painekäyrät poikkileikkauskuvassa.

Kun ydinpommi räjähtää, syntyvä miljoonien asteen kuumuus synnyttää röntgensäteilypulssin, joka kuumentaa hajoavaa pommia ympäröivän ilmakuplan tulipalloksi. Tulipallo alkaa laajeta ääntä nopeammin, mikä synnyttää shokkiaallon, joka on terävä aaltomainen painehuippu.

Ydinräjähdyksen paineen merkitys on suhteessa suuri pienille räjähteile ja suurelle pommin koolle, kuten esimerkiksi Hiroshimassa. Sen sijaan nykyiset vetypommit ovat kevyitä ja räjähtävät suurella teholla, ja niiden painevaikutus on vähäisempi suhteessa polttovaikutukseen. Korkealla ilmakehässä paineaallon merkitys vähenee ja on melko mitätön yli 30 km:n korkeudessa.

Paineaalto vaurioittaa ihmisessä erityisesti kahden eri tiheyksisen kalvorakenteen rajoja, esimerkiksi luun ja lihaksen rajaa. Keuhkot kärsivät erityisesti. Joidenkin rumpukalvot halkeavat jo 22 kPa:ssa, ja puolet ihmisistä menettävät rumpukalvonsa 90-130 kPa:n paineessa.

Pintaräjähdyksen painevaikutus on suoraan verrannollinen räjähdysenergian kuutiojuureen.

$P_b = P_a \cdot \left( \frac{Y}{Y_a} \right)^{1/3}$.

1 megatonnin pintaräjähdys levittää 7 kPa (1 PSI) painevaikutuksen jopa 80,76 kilometrin päähän. Tämä aiheuttaa talojen muuttumisen asuinkelvottomaksi. 14 kPa (2 PSI) (katot ja ovet rikkoutuvat, talot luhistuvat osittain.) 34 kilometrin säteellä. Asuinrakennukset sortuvat 21 kPa:n takia 13 km:n säteellä, ja useimmat rakennukset sortuvat 5 PSI:n paineessa 13 km:n päässä räjähdyksen keskustasta. Tätä pidetään tyypillisenä kuolettavan tuhoalueen säteenä. Tällä etäisyydellä on kuolleita laajalti. Useimmat ihmiset kuolevat 70 kPa:n paineessa 5,5 km:n päässä, ja 3,5 km:n päässä on 140 kPa:n ylipaine, jolloin kuolleiden osuus on lähellä 100%:ia. Normaali ilmanpaine on lähellä 100 kPa:ta.

Kun 1 megatonnin räjähdyksessä tulipallo on kasvanut maksimikokoonsa (2200 metriä) on paineaalto 5 kilometrin päässä ja minuutin kuluttua räjähdyksestä, jolloin tulipallo ei enää näy, on paineaalto 20 km:n päässä. Paineaallon nopeus on vielä tällöinkin äänen nopeutta suurempi. Paineaalto heikkenee suhteessa etäisyyden neliöön. Paineaalto aiheuttaa äkillisen paineen nousun, voimakkaan tuulen räjähdyskohdasta poispäin ja alipaineen ja imun, jossa tuulet puhaltavat kohti räjähdyskeskipistettä. Ilmaräjähdyksessä kehittyy yhdistynyt painerintama eli Machin rintama noin 5 sekunnin kuluttua räjähdyksestä 2 kilometrin päässä räjähdyskeskipisteestä. Tällöin räjähdyksen voima on 2 kertaa normaalia paineaaltoa suurempi. Tämäkään ei riitä lisäämään painevaikutusta merkittävästi, mutta tämä vahvistuu heijastuessaan 10-kertaiseksi. Dynaaminen paine (tuulen paine) tuhoaa mastoja, siltoja ym heikkoja rakenteita. Pidemmillä räjähteillä ylipaine kestää pidempään niin että megatonniluokan 30 kPa on sama kuin kilotonniluokan 50 kpa. 100 kpa puhkaisee tärykalvot ja 350 kPa (300–500 kpa) eli 50 PSI tappaa.

ylipaine PSI	ylipaine kPa	etäisyys 1 Mt 2400 m ilmaräjähdys	tuulennopeus	tuhot
0,03 PSI				Jotkut hyvin suuret jo jännityksen alla olevat ikkunat pystyvät särkymään, 0,2 kPa
0,1 PSI				Joitain pieniä ikkunoita särkyy, jos esirasitusta
0,15 PSI				Tyypillinen ikkunojen halkeiluraja
noin 0,2 PSI				Yksittäisiä ikkunoita särkyy ja seiniä halkeilee (Hiroshima)
0,3 PSI				Ilmassa lentävien esineiden raja, 2 kPa, "turvaraja" - 95% todennäköisyydellä ei vakavaia vaurioita
0,5 PSI				Lievä vaurio: Ikkunoita särkyy laajalti, sirpaleet vammauttavat.
1 PSI	7	18,6	56	Ikkunalasit särkyvät, lieviä vammoja sirpaleista. Talot asuinkalvottomaksi.
2 PSI	14	?	?	Vähäiset vauriot. katot, kevyet väliseinät ja ovet rikkoutuvat. Vielä 2-3 PSI lennättää ihmisiä ulos toimistorakennuksista.
3 PSI	21	9,5	153	Asuinrakennukset sortuvat, vakavat vammautumiset tavallisia, ehkä kuolleita. Teräsbetonirakennusten seinät lentävät pois. Avomaastossa tuulen mukana kuljettavat esineet tappavat ihmisiä.
3,5 PSI				50 prosenttia tavallisissa asuinrakennuksista seisovista kuolee
5 PSI	34	7,0	255	Useimmat kevyet liikerakennukset ja asuinrakennukset sortuvat. Vahvat rakennukset vaurioituvat pahoin. Vammautumiset tavallisia, kuolemaan johtavat yleisiä.Monesti tämä ilmoitetaan paineeksi, jossa 50% ihmistä kuolee.
7 PSI				50 prosenttia tavallisissa asuinrakennuksissa makaavista kuolee
10 PSI	70	4,8	470	Useimmat ihmiset kuolevat, betonirakennukset luhistuvat tai vaurioituvat vakavasti.
12 PSI				Lähes kaikki kuolevat.
20 PSI	140	1,3	760	Lähes kaikki kuolevat, vahvat betonirakennukset tuhoutuvat maan tasalle tai vaurioituvat vakavasti.
30 PSI				Kaikki kuolevat.

Tuhoalue lasketaan yhtälöstä:

$r_{\textrm{paine}} = Y^{0,33} \cdot vakio_{\textrm{paine}}$,

jossa

$vakio_{\textrm{paine \ 1 \, psi}}$	$=$	$2,2$
$vakio_{\textrm{paine \ 3 \, psi}}$	$=$	$1,0$
$vakio_{\textrm{paine \ 5 \, psi}}$	$=$	$0,71$
$vakio_{\textrm{paine \ 10 \, psi}}$	$=$	$0,45$
$vakio_{\textrm{paine \ 20 \, psi}}$	$=$	$0,28$

1 PSI on 6894,7 Pa (6,8947 kPa). 290 km/h tuuli on tappava, sillä se kuljettaa suurella nopeudella pikkuesineitä kuten lasinsiruja.

Rakenteiden tuhoutuminen paineen takia

Tiilitalot tuhoutuvat 27 kpa ylipaineessa 750 metrin päässä 1kt räjähdyksestä ja 7,5 km:n päässä 1 Mt räjähdyksestä. Mutta teollisuusrakennukset tuhoutuvat 1 kt räjähdyksessä 350 m:n päässä 110 kPa:n paineessa, ja 1 Mt räjähdyksessä 5,5 km:n päässä 50 KPa:n paineessa Paineaallon suuntaisten johtojen tuhoutuminen noudattaa omaa lainalaisuuttaan b=0,42*y^0.408 km optimikorkeuden ydinräjähdyksessä. Paineaaltoa vastaan poikittain olevat johdot tuhoutuvat kaavan bp=0,5*y^0,411 mukaan. Niinpä 1 kilotonnin räjähdyksellä paineaallon suuntaiset avojohdot tuhoutuvat tämän mukaan 420 m:n päässä ja megatonnin räjähdyksellä 7,1 km:n päässä. Poikittain paineaaltoa vastaan olevat avojohdot tuhoutuvat 1 kilotonnilla 500 m:n päässä ja megatonnilla 8,5 km:n päässä. Pintaräjähdyksessä 30% kaatuneista puista on tiellä, etäisyydellä 0,43*y^0,417 km. Tämä etäisyys on 20 kilotonnin pintaräjähdykselle 1,5 km ja 1 megatonnin pintaräjähdykselle 7,7 km. 1 kilotonnin räjähdys kaataa puita 35 kPa ylipainee etäisyydellä, joka on 760 m, mutta 20 kPa:n vyöhykkeellä räjähdyksessä 12 km:n päässä räjähdyksessä, jonka voima on 1 MT. 1 MT räjähdys kaataa puita ylipaineeseen nähden tahokkaammin, koska paineen kesto on pidempi. Vähäisten vaurioiden eli 2 PSI:n raja on monissa tuhovaikutuslaskelmissa kerroin a. Tämä etäisyys a on ilmaräjähdykselle 1,37*y^0,328 ja pintaräjähdykselle 2 PSI:n raja a=0,77*y^0,336. 2 PSI:n raja on 1kt ilmaräjähdykselle 1,37 km ja pintaräjähdykselle 0,77 km, sekä 1 mt ilmaräjähdykselle 28 km ja pintaräjähdykselle 17 km. Autot tuhoutuvat etäisyydellä 5/6b ja kevyet lentokoneet etäisyydellä 1,6a. 1 mt:n ilmaräjähdyksessä autot tuhoutuvat 5,9 km:n etäisyydellä.

Tuulen nopeus

Tuulen nopeus lasketaan paineesta kaavan 0.715*(p/p0)*(cs/sqrt(1+0.86*(p/p0))), jossa p=huippupaine ja p0 ilmanpaine, joka on 15 psi. esimerkiksi 1 psi:n painetta vastaa tämän mukaan kova tuuli, 17 m/s, ja 2 psi:tä 33 m/s sekä 5 psi:tä 49 m/s. 50 kpa eli 7.25 PSI vastaa tuulen nopeutta 100 m/s.

Ikkunoiden särkyminen

Painevauriot jollekin rakennetyypille riippuvat rakenteiden ominaisuuksista ja voivat vaihdella huomattavastikin tilanteen mukaan. Esimerkkinä tästä on ikkunoiden särkyminen.

Hiroshimassa särkyi erässä kohdin 10 prosenttia ikkunoista korkealla mäellä 11,2 km:n päässä, ja eräässä painumassa 6,4 km:n päässä räjähdyspaikasta ei havaittu mitään vaurioita. Tiilet siirtyilivät Hiroshimassa yleensä 2,4 km:n päässä mutta joskus jopa 7,9 km:n päässä. Yleisemmin Hiroshimassa ikkunoita särkyi 15 km päässä räjähdyken pintanollapisteestä, ja joissain tapauksissa jopa 27 km päässä. Arviolta 50 megatonnin Tsar Bomba särki ikkunoita osittain vielä 900-1000 km päässä räjähdyksestä.

Saattaa olla eristyneitä alueita missä ikkunat joko särkyvät tai eivät säry ympäristöstä riippumatta. Niin sanottu inversiokerros heijastaa paineaaltoa.

Ikkunoiden särkyminen riippuu ikkunoiden lujuudesta. 7,5 kpa rikkoo keskimääräisen ikkunalasin. 7 000 kPa eli 1 PSI:n paineessa rikkoutuu varmasti, noin 35 prosenttia rikkoutuu vielä 2,6 kPa:n eli 0,4 PSI:n paineessa. 60 prosenttia rikkoutuu yli 8 kpa:n paineessa.

Kaikki ikkunat särkyvät varmasti 0,5-1 PSI:ssa. 10 % särkyy 0,3 PSI:ssä, jossa esineet eivät yleensä lennä tuulen voimasta ja jossa vakavan vaurion todennäköisyys on vain 5 %

Lasit särkyvät vielä 0,15 PSI:ssä. Pienet ikkunat saattavat särkyä vielä 0,10 PSI:ssä ja uudet 0,003:ssa, jos niihin kohdistuu esirasitus.

Kaikki ikkunat särkyvät 0,19–0,3 PSI:n paineessa eli noin 155 dB:ssä. 50 prosenttia särkyy 0,17 PSI:ssä (0,13–0,23 PSI) eli 155 dB:ssä. 30 prosenttia särkyy 0,12 PSI:ssä (0.08–0.12 PSI) eli 151 dB:ssä. 10 prosenttia ikkunoista särkyy 0,09 PSI:n paineessa (0,07–0,12 PSI). Toisen arvion mukaan promille ikkunoista särkyy 0,1 PSI:n paineessa. Tämä vastaa 150 desibeliä. Erään tiedon mukaan ääni halkieluttaa muttei särje yli 143 db:ssä eli yli 0,04 PSI:ssä ja tyypillinen hakeamapaine olisi 0.15 PSI. Yhtään ikkunaa ei säry 0,03 PSI:n alla.

Ilmaräjähdys

Ilmaräjähdys on ydinräjähdys, joka on suoritettu korkeudella, jolla räjähdyksen synnyttämä tulipallo ei kosketa maata. Tällä korkeudella tehty räjähdys ei ime suurta määrää ainetta radioaktiiviseen pilveen. Huomattavaa on, että tulipallo nousee kuin kuumailmapallo heti synnyttyään eri nopeudella riippuen räjähdysvoimasta. 1 megatonnin tulipallo näyttää hetken ajan aurinkoa kirkkaamalta vielä 100 km:n päässä ja korkealla ilmakehässä suoritetun megatonniräjähdyksen tulipallo näkyy 1000 km:n päässä. 1 megatonnin räjähdyksen tulipallo on 130 m 0,7 millisekunnin kuluttua räjähdyksestä ja on suurimmillaan 10 sekunnin kuluttua ollen 2200 m läpimitaltaan. Tulipallo kohoaa tämän jälkeen 75–100 metriä sekunnissa. Minuutin kuluttua tulipallon säteily ei enää näy ja se on noin 7 km räjähdyspaikkaa korkeammalla. Tulipallo muuttuu noustessaan rengasmaiseksi ja se näkyy monesti kirkkaana nousevan pilven alaosassa. Sienipilvi syntyy tästä rengaspilvestä ja maasta imeytyvästä roskasta. Yli 40 km:n korkeudella suoritetut räjähdykset ovat hyvin kirkkaita ja voivat varsinkin talvella aiheuttaa laajalla alueella silmävaurioita. Tulipallo säteilee radioaktiivista neutroni- ja gammasäteilyä noin minuutin ajan. Tärinä aiheuttaa pintaräjähdyksessä tuhoa alueella joka on noin kolme kertaa räjähdyksen säde.

Korkeuksia, joilla tulipallo ei kosketa maata

Räjähdysvoima	Korkeus, jolla tulipallo ei kosk. maata
1 kt	100 m
10 kt	200 m
100 kt	400 m
1 Mt	1000 m (tulipallon läpimitta max 2200 m)
10 Mt	3000 m
100 Mt	7000 m

Räjähdyskorkeus, jolla syntyy vielä suuri laskeuma

Voima	Korkeus, jolla syntyy suuri laskeuma
10 kt	150 m
100 kt	360 m
1 Mt	900 m
10 Mt	2100 m

Vedessä tapahtuvan räjähdyksen vaikutuksia

Jos räjähdys tapahtuu 20m:n syvyydessä vedessä, yhden kilotonnin räjähdys aiheuttaa hyökyaallon jonka korkeus on h=0,7*r^-0,94. r = etäisyys metreinä räjähdyspaikasta. Hyökyaallon korkeus riippuu myös räjähdysvoimakkuudesta kaavan y^(1/4) mukaan.

Esim: (räjähdysvoima, aallon korkeus m, etäisyys km ...)

• 1kt 2m 0,36 km, 4m 0,17
• 1Mt 2m 2,0 km , 4m 0,96

Laiturit tuhoutuvat etäisyydellä 0,14*y^0,260 tai 0,152*y^0,248. 1 kt:lla 140 m:n päässä ja 1 Mt:llä 850 m:n päässä. Kaavat ovat lähellä hyökyaaltokaavoja. Huomataan, että tämä tuhovaikutus ei kasva nopeasti räjähdysvoimakkuuden mukana. Laivat tuhoutuvat etäisyydellä 0,240*y^(1/3). Tämä on tyypillinen painevaikutuksen luonteinen 1/3 kasvu räjähdysvoimakkuuden mukana. Esimerkiksi yhden kilotonnin räjähdys tuhoaa laivat 240 m:n päästä ja yhden megatonnin räjähdys 2,4 km:n päästä.

Sienipilvi

Ydinräjähdyksen sienipilvi syntyy nousevasta tulipallosta 6–12 kilometrin korkeudessa räjähdyksestä tulipallon näkyvän säteilyn hiivuttua ja muututtua rengasmaiseksi ilmavirtauksissa. Sienipilvi saavuttaa 20 kilotonnin räjähteellä 10 km:n korkeuden ja 1 megatonnin räjähteellä 20 km:n korkeuden.

Räjähdyskraatteri

Räjähdyskraatterin ominaisuudet riippuvat räjähdyskorkeudesta (räjähtääkö maan pinnassa, maan sisässä vai ilmassa ja miten korkealla tai syvällä). Kiviseen tai kallioiseen maahan syntyy pienempi kraatteri kuin hienojakoiseen maahan. Kraatterin pohjalla on sulanutta lasimaista kiveä, jonka jälkeen on paksu halkeilleen kiven vyöhyke, ja muuntuneen kiven vyöhyke joka ulottuu 2–3 kertaa kraatterin sädettä kauemmaksi). Maan alla aiheutunut ydinräjähdys synnyttää ontelon ja pienen sortumakraatterin jos räjähdys tapahtuu suhteellisen syvällä. Matalalla ilmassa tapahtuva räjähdys aiheuttaa jonkinlaisen kraatterin, joka ei ole yhtä syvä kuin pintaräjähdyksen aiheuttama kraatteri. Kallioisessa maaperässä tapahtuva räjähdys aiheuttaa voimakkaan maanjäristyksen eli tärinän laajalla alueella, 1 kilotonnin pommi kilomtrien säteellä. 150 metrin korkeudella räjäytetty 1 megatonnin ydinase ei aiheuta merkittävää kraatteria.

Pintaräjähdyksen kraatterien ominaisuuksia.

Räjähdysvoima	Kraatterin läpimitta m	Kraatterin syvyys m
1 kT	40	9
20 kT	193	24
600 kT	643	64
1 MT	290	70
10 MT	792	152
20 MT	2 253	241
100 MT	3 678

Kraatterin säde ja syvyys riippuvat kaavasta:

$R = R_a \cdot \left( \frac{Y}{Y_a} \right)^{0,295}$.

Tämä on niin sanottu 1/3,4-potenssikaava, missä $R$ = kraatterin läpimitta, syvyys tai muu ominaisuus räjähdysvoimalla $Y_a$.

Monesti käytetään kaavaa

$R = 0,396 \cdot \left(\frac{Y}{1 \, \textrm{Mt}} \right)^{\frac{1}{3}}$.

1/3-potenssi on kuitenkin lähinnä kokonaan pinnanalaisten räjähdysten ontelojen laskemiseen.

Kraatterin mitat

Erään lähteen mukaan kraatterin mitoille on kaava, joka poikkeaa hieman yllä olevasta.

$Dc = D_{ca} \cdot \left( \frac{Y}{Y_a} \right)^{0,3254}$.

Potenssi 0,3254 on kaavassa 1/3,07 ja 1 kilotonnin pommille $D_ca$ on 38 metriä. Kraatterin reunavalli ulottuu $2 \cdot D_ca$ läpimittaiselle alueelle. Reunavallin huippu ulottuu $1,5 \cdot Dc$ läpimittaiselle alueelle eli koko reunavallin säde on 1,5 kertaa kraatterin säde ja reunavallin huipun säde 1,25 kertaa kraatterin kuopan säde. Reunavallin huippu osuu murtumavyöhykkeen rajalle. Murtumavyöhykkeen läpimitta on 1,5 kertaa kraatterin läpimitta ja plastisen vyöhykkeen läpimitta noin 2,5 kertaa kraatterin läpimitta. Plastiselle vyöhykkeellä tapahtuu voimakas maanjäristys. Reunavallin korkeus on kraatterin syvyys h/4.

Lasimaisen aineen ja heitteleen paksuus lienee 0,1 Dc tai 0,25 H. Kraatterin alla kraatterin keskipisteen kohdalla murtumavyöhyke ulottuu 0,8 Dc:n syvyyteen pinnasta tai murtumavyöhykkeen paksuus on 0,4 Dc tai 0,7 H. Plastisen vyöhykkeen syvyys on kraatterin keskuksessa maanpinnasta mitaten Dc tai 2,5 H.

Murtumavyöhyke ulottuu kraterin alla

Jos maa on märkää, halkaisija on kerrottava 1,7:llä ja syvyys H ja korkeus H/4 0,7:llä. Kovaan kallioon syntyy kraatteri, jonka mitat (läpimitta D, syvyys H) ovat 0,8 kertaa laskukaavan muuten antamista arvoista.

Kraatterin syvyys saadaan kaavasta:

$H= H_a \cdot \left( \frac{Y}{Y_a} \right)^{0,25}$.

Potenssi 0,25 on 1/4. 1 kilotonnin pommi aiheuttaa tämän mukaan 9 m syvän kraatterin.

Kraatterin tilavuus saadaan laskettua karkeasti kaavasta

$V= V_a \cdot \left( \frac{Y}{Y_a} \right)^{0,9031}$.

Missä potenssi on 0,9031. Tämä on kaksi kertaa kraatterin läpimittaa kuvaava potenssi + kraatterin syvyyttä kuvaava potenssi.

Esimerkiksi yhden megatonnin pommi aiheuttaa kraatterin, jonka leveys on 360 m ja syvyys 50 m. Reunavallien korkeus on 12 m.

Sokeutuminen

1 Mt:n räjähdys aiheuttaa tilapäisen sokeutumisen 21 km:n päässä ja 85 km:n päässä selkeänä yönä.

EMP

EMP eli sähkömagneettinen pulssi vaurioittaa elektroniikkaa ja sähkölaitteita. EMP:n vaikutusala lasketaan karkeasta kaavasta.

$EMP_{\textrm{sade}} = 50 \cdot ( Rajahdyksen_{\textrm{korkeus}} ) \cdot (\textrm{Voima \ Mt})$.

Räjähdysenergian jakautuminen

Räjähdysenergian jakautuminen noin minuutti räjähdyksen jälkeen erilaisiin tappaviin energialajeihin. Ionisoivasta säteilystä eli radioaktiivisesta säteilystä on 80 prosenttia gammasäteilyä, 20 prosenttia neutroneja.

laji	Räjähdys alle 100 kt	Räjähdys yli 1 Mt	Tyypillinen ilmaräjähdys alle 30 km
Lämpösäteily	35 %	45 %	35%
Paineaalto	60 %	50 %	50%
Ionisoiva säteily	5 %	5 %	5% alku, 10% laskeuma

Katso myös

• Ydinase
• Ydinaseriisunta
• Ydinaseonnettomuus
• Hiroshiman ja Nagasakin pommitukset

Kirjallisuutta

• Yhdistyneet kansakunnat. Pääsihteeri: Kokonaistutkimus ydinaseista: käännös YK:n pääsihteerin raportista A/35/392/12.9.1980. Suom. Martti Miekkavaara. Sotatieteen laitos. Strategian toimisto, 1983. ISBN 9789512502738.
• Janne Koivukoski, Olli Paakkola, Pekka Myllyniemi: Ydinaseet, vaikutukset ja suojautuminen. Suomen pelastusalan keskusjärjestö, 2003. ISBN 9789517971485.
• Christopher Chant, Ian Hogg: Suuri ydinsotatieto. Eita, 1984. ISBN 9519578161.
• Shilling, Charles W, Atomic energy encyclopedia in the life sciences : Editor and major contributor: Charles Wesley Shilling, with the assistance of Miriam Teed Shilling, Prepared under the auspices of the Division of Technical Information, U.S. Atomic Energy Commission
• Raimo Väyrynen: Ydinaseet ja suurvaltapolitiikka. Tammi, 1983. ISBN 9789513050931.

Aiheesta muualla

• Nuclear Weapon Effects Calculator
• Effects of Nuclear Weapons and Nuclear War