Ydinräjähdyksen vaikutukset

Wikipedia
Ohjattu sivulta Ydinräjähdys
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Pienehkön ydinaseen räjäytys.
Hiroshiman kaupunki atomipommin räjäytyksen jälkeen. Paineaalto on pistänyt kaupungin maan tasalle ja tappanut monia, jotka eivät kuolleet kuumuuteen pommin räjähtäessä.

Ydinräjähdyksen vaikutukset ovat ydinpommin räjähtäessään aiheuttamat sokaiseva valo, kuumuus, paineaalto, tuuli, ionisoiva säteily ja radioaktiivinen laskeuma.[1]

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.

Ydinräjähdyksen vaikutukset[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Polttovaikutus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Noin 35 % räjähdyksen energiasta muuttuu lämpöenergiaksi.[1] 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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

1 kilotonnin räjähdyksen painekäyrät poikkileikkauskuvassa.

1 megatonnin pintaräjähdys levittää 7 kPa (1 PSI) painevaikutuksen jopa 80,76 kilometrin päähän. Tämä aiheuttaa talojen muuttumisen asuinkelvottomaksi[2]. 14 kPa (2 PSI) (katot ja ovet rikkoutuvat, talot luhistuvat osittain[2].) 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[3] 1 MT räjähdys kaataa puita ylipaineeseen nähden tehokkaammin, koska paineen kesto on pidempi.[3]

Seuraava taulukko kertoo, millaisia vaikutuksia erisuuruisilla paineilla on.

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[4]
0,1 PSI Joitain pieniä ikkunoita särkyy[4], jos esirasitusta
0,15 PSI Tyypillinen ikkunojen halkeiluraja[4]
noin 0,2 PSI Yksittäisiä ikkunoita särkyy ja seiniä halkeilee (Hiroshima)
0,3 PSI Ilmassa lentävien esineiden raja, 2 kPa[4], "turvaraja" - 95% todennäköisyydellä ei vakavaia vaurioita[4]
0,5 PSI Lievä vaurio: Ikkunoita särkyy laajalti, sirpaleet vammauttavat.
1 PSI 7 18,6 56 Ikkunalasit särkyvät, lieviä vammoja sirpaleista. Talot asuinkalvottomaksi[4].
2 PSI 14  ?  ? Vähäiset vauriot. katot, kevyet väliseinät ja ovet rikkoutuvat. Vielä 2-3 PSI lennättää ihmisiä ulos toimistorakennuksista[5].
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[6].Monesti tämä ilmoitetaan paineeksi, jossa 50% ihmistä kuolee[7].

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[8].
20 PSI 140 1,3 760 Lähes kaikki kuolevat, vahvat betonirakennukset tuhoutuvat maan tasalle tai vaurioituvat vakavasti.
30 PSI Kaikki kuolevat.

Tuulen nopeus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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.[9] 50 kpa eli 7.25 PSI vastaa tuulen nopeutta 100 m/s[3].

Ikkunoiden särkyminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Painevauriot jollekin rakennetyypille riippuvat rakenteiden ominaisuuksista ja voivat vaihdella huomattavastikin tilanteen mukaan. Yleisemmin Hiroshimassa ikkunoita särkyi 15 km päässä räjähdyken pintanollapisteestä, ja joissain tapauksissa jopa 27 km päässä[10]. Arviolta 50 megatonnin Tsar Bomba särki ikkunoita osittain vielä 900[11]-1000 km päässä räjähdyksestä.

Kaikki ikkunat särkyvät varmasti 0,5-1 PSI:ssa[12]. 10 % särkyy 0,3 PSI:ssä, jossa esineet eivät yleensä lennä tuulen voimasta ja jossa vakavan vaurion todennäköisyys on vain 5 %[12] 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[12].

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Ydinräjähdyksen fysiikka.

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b Basic Effects of Nuclear Weapons National Science Digital Library. AJ Software & Multimedia All Rights Reserved. Viitattu 1.2.2013.
  2. a b Overpressure Levels of Concern NOAA, Office of Response and Restoration. Viitattu 3.11.2012. (englanniksi)
  3. a b c Effects of nuclear weapons (from the book “Nuclear Weapons” by Charles S Grace) caps.org.pk. wayback machine. Viitattu 3.11.2012.
  4. a b c d e f Lee's Loss Prevention in the Process Industries: Hazard Identification, Assessment, and Control, (nide) 1 Mannan, Lees, Elsevier 2005,
  5. Kokonaistutkimus ydinaseista, 2. painos, sivu 247
  6. Carey Sublette: Nuclear Weapons Frequently Asked Questions Section 5.0 Effects of Nuclear Explosions The Nuclear Weapon Archive. 1997. (englanniksi)
  7. Väyrynen 1983, sivu 71
  8. Väyrynen 1983, sivunnumero puuttuu
  9. Destructive Effects of Nuclear Weapons (PDF) (luentokalvot) 2004. ISNAP, University of Notre Dame. Viitattu 3.11.2012.
  10. William C Bell & Cham E Dallas: Vulnerability of populations and the urban health care systems to nuclear weapon attack – examples from four American cities Int J Health Geogr. 2007; 6: 5.. Viitattu 3.11.2012.
  11. Big Ivan, The Tsar Bomba (“King of Bombs”) FAS 3 September 2007
  12. a b c Kent and Riegel's Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology, Nide 1 Tekijät Emil Raymond Riegel,James Albert Kent, Springer 2007, sivu 123 (Google Books)

Kirjallisuutta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • 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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]