Ydinräjähdyksen vaikutukset

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Pienehkön ydinaseen räjäytys.
Hiroshiman kaupunki atomipommin räjäytyksen jälkeen.

Ydinräjähdyksen vaikutukset ovat ydinpommin räjähtäessään aiheuttamat sokaiseva valo, kuumuus, paineaalto, tuuli, järistys, ionisoiva säteily, radioaktiivinen laskeuma ja sähkömagneettinen pulssi.[1]. Ihmisiä tappava ja vammauttava vaikutus riippuvat huomattavasti räjähdyksen etäisyydestä ja voimakkuudesta ja räjäytysympäristöstä. Lämpöaalto ja painelaalto tappavat ja vammauttavat nopeasti, tulipalot ja radioaktiivinen säteily yleensä hitaammin. 1 megatonnin räjähdys tappaa lähes kaikki noin 3 km säteellä ja useimmat puutaloissa olevat noin 8 km säteellä. Suojattomat saavat vakavia palovammoja vielä 17 km päässä. ja saattavat kuolla niihin 15 km kehän sisäpuolella. Jos räjähdysalueella on paljon puutaloja, syntyy tulimyrsky. 30 km päässä ihmiset yleensä selviävät ilman vakavia vammoja, jos säteilyä ei oteta lukuun.[2][3]. Helsingin yllä sopivalla räjähdyskorkeudella räjäytetty vetypommi tappaisi noin 140 000 ihmistä, ja haavoittaisi 325 000[4]. Jos pommi räjäytetään maanpinnassa, tappava laskeuma yltää kymmenien tai satojen kilometrien päähän.

Energiaosuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tyypillinen ilmassa räjäytety ydinase vapauttaa energiaa suhteessa näin

  • Paine noin 50%
  • Kuumuus noin 35%
  • Alkusäteily 5%
  • Jälkisäteily (laskeuma) 109%

Tulipallo ja sienipilvi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

1 megatonnin pommin räjähdys näkyy häikäisevänä valona. Se saattaa sokaista, vaikka silmät ovat kiinnikin. 1 Mt räjähteen tulipallo voi polttaa verkkokalvon 40-80 km päässä. Ylhäällä ilmakehässä tapahtuva räjähdys voi näkyä noin 1000 km päässä[5]. Yli 40 km korkeudessa tehty räjähdys voi aiheuttaa silmävaurioita laajalla alalla varsinkin talvella, jolloin lumi heijasta valoa.

Räjähdys kuumentaa ilman yli 10 miljoonaan asteeseen. Kuuma ilma laajenee nopesti fysiikan lakien mukaan, jolloin sen kuumuus vähenee. 10 sekunnissa makismiinsa tulipallo on kasvanut 2200 metrin läpimittaiseksi. Samalla tulipallo nousee ylöspäin 75-100 m/s vauhdilla. Alun pallomainen tulipallo muuttuu epäsäännöllisen munkkirinkilän muotoiseksi. Lähellä maanpintaa nousevaan tulipalloon imeytyy pölyä. Tulipallo jäähtyy. Se ei enää säteile valo minuutin kuluttua.. Niinpä syntyy tyypillinen sienipilvi[6]. Pilvi nousee puolessa minuutissa noin 5 km korkuiseksi, ja minuutissa nousee 7 km:iin. Pienillä räjähdystehoilla pilvi litistyy troposfäärin ylärajalle. Mutta suuremmile tehoilla pilvi menee stratosfääriin.

Polttovaikutus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Yhtä aikaa valonvälähdyksen kanssa tulee valtava kuumuus. 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.lähde?

1 megatonnin pintaräjähdyksen aiheuttamat palovammat: punotus 1. aste 19.2 km, rakkoja 2. aste 13.8 ja karrelle palaminen 3. aste 11.4 km säteellä suojaamattomalle iholle. Laaja 3. asteen palovamma on tappava. Yli 200-300 asteen kuumuudessa iho hiiltyy.

1 Mt pintaräjäytys sytyttää metsäpalon 14.3 km päässä. Suoria rakennusten erillispaloja syttyy 14.0 km päässä ja laaja yleispalo 12,5 km päässä.

Metallit sulavat megatonnin räjähdyksessä 5,6 km päässä ja höyrystyvät 3,6 km päässä[7]. Näillä etäisyyksillä suojattomat ihmiset hiiltyvät tai haihtuvat.

Ydinräjähdyksen paine saattaa vaurioitata sähkölaitteita ja liesiä ja näin myös epäsuorasti sytyttää tulipaloja.

Paineen rikkomat kaasujohdot sekä pommin kuumuus voivat sytyttää varsinkin puurakenteisella alueella valtavan tulimyrskyn, joka pystyy imemään myrskyn nopeudella ihmisiä itseensä.lähde?

Painevaikutus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

5 PSI paine tuhoaa puukerrostalon Nevadassa vuonna 1953 tehdyssä ydikokeessa,

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.

1 kilotonnin räjähdyksen painekäyrät poikkileikkauskuvassa.

1 megatonnin pintaräjähdys levittää 7 kPa (1 PSI) painevaikutuksen jopa 80,76 kilometrin päähän. Tämä aiheuttaa talojen muuttumisen asuinkelvottomaksi.[8] 14 kPa (2 PSI) (katot ja ovet rikkoutuvat, talot luhistuvat osittain.[8]) Teollisuusrakennukset tuhoutuvat 1 kt räjähdyksessä 350 metrin päässä 110 kPa:n paineessa, ja 1 Mt räjähdyksessä 5,5 kilometrin päässä 50 kPa:n paineessa[9] 1 MT räjähdys kaataa puita ylipaineeseen nähden tehokkaammin, koska paineen kesto on pidempi.[9]


Paineaalto heijastuu maasta. Heijastuva paineaalto voi yhdistyä alkuperäiseen, mikä kaksinkertaistee painevaikutuksen. Myös ilmakehän inversiokerrokset voivat heijastaa paineaaltoa kauas.



Yhden megatonnin pintaräjähdyksen painevaikutus

Paine PSI Etäisyys
räjähdyskohdasta
Tuhot
1 81 km Ikkunalasit särkyvät, sirpaleet vammauttavat hieman.
2 34 km Vähäinen vaurio: katot, kevyet väliseinät, ikkunat ja ovet hajalle. talot korjattavissa.
3 13 km Talot romahtavat, paljon vakavia vammautumisia, ehkä kuolleita.
5 8 km Puurakennukset yleensä romahtavat, kaikki vähintään vammautuvat, paljon kuolleita 50% kuolee, raunioista pelastettavia 30%. Kellarieita sortuu.
10 5,5 km Teräsbetonirakennukset romahtelevat tai vaurioituvat pahoin, ihmiset yleensä kuolevat
20 3,5 km Vahvat betonirakennuksetkin yleensä romahtavat, lähes kaikki kuolevat. [10]

Kellarien vauriot

  • Talojen väestönsuojat kestävät 100-200 kPa[11]. 1 MT pinta räjähdyksessä kellarit sortuvat 7,7 km säteellä[12]

Säteily[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Säteilyannoksen vaikutus kuolleisuuteen. 5 Gy tappaa melko varmasti ilman hoitoa, 10 Gy hoidosta huolimatta.
Klikkaa kuva isommaksi.Laskeuman aiheuttama 30 vuorokauden annoskertymä kaavamaisesti 1 Mt ydinlataus, jossa 100 % fissiota räjähtää maanpinnassa. Tuulee lännestä navakasti 6,7 m/s. Yli 5 Sv säteilyannoksen kertymä yleensä tappaa suojattoman. Jo 1,5 Sv voi tappaa. Yli 0.35 Sv aiheuttaa säteilysairautta, yli 1 Sv syöpää. Yli 0,05 SV (50 mSv) annoksen alueelta väestö pitäisi evakuoida.


Ydinräjähdyksessä syntyy vain räjähdysajan kestävää alkusäteilyä. Jälkisäteily kestää kauan. Se leviää radioaktiivisten huikaksten muodossa laskeumana kauas räjähdyspaikasta. Radioaktiivinen laskauma jaetaan yleensä varhaislaskeumaan, myöhäislaskeumaan ja maailmanlaajuiseen laskeumaan.

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

Vaarallismpia säteilijöitä ovat alussa Jodi-131 ja myöhemmin strontium-90 ja cesium-137. Radioaktiivinen jodi puoliintuu noin 8 päivässä. Strontium-90 ja Cesium puoliintuvat 29 ja 30 vuodessa.

Säteily puoliintuu noin 7 tunnissa, jolloin eksponentti on 1.2. Käytännössä tämä on välillä 0,9-2.

Niinpä säteily heikkenee nopeasti.

Säteilyn annosnopeus joko mitatan tai lasketaan. Kun annosnopeus ensimmäisenä korkeimman annosnopeuden tuntina on 100 mikrosievertiä tunnissa, on mentävä sisälle, syötävä joditabletteja ja rajoitettava liikkumista ulkona, jos tähän on mahdollisuus. Lapsille tämä raja on 10 uSv/h ja kotieläimille 1 uSv/h[13]. 100 uSv/h annosnopeus vastaa kahden vuoden annosta 0,4-0,5 millisievertiä. Näin muunnoskerroin tunnittaisella annosnopeudella ja pitkän ajan kokonaisannoksella on 4-5.

Odotettu 0.05 sievertin vuosikertymä, käytännössä monesti kokonaisannos aiheuttaa evakuointitarpeen. 0,1 sievertin säteilyannos kasvattaa syövän riskiä ollen siksi jo vaarallinen. 0,5 Sv aiheuttaa hoitoa vaativan säteilysairauden mm hiusten lähtöä ja oksentelua. Ehkä jo 1,5 Sv:ssä, viimeistään 2,5 ihmisiä alkaa kuolla ja tarvitaan sairauden hoitoa. 5 Sv säteilyä tappaa noin puolet väestöstä. Yli 6 Sv tappaa käytännössä kaikki[14].

Karkeasti sanoen yhden megatonnin maanpintaräjähdys ja tuulen nopeus noin 2.5 m/s aiheuttaa laskeuman, joka voi tappaa suojattoman noin 250 km päässä ja tappaa melko varmasti noin 200 km päässä. Ehkä tappavan alueen leveys on noin 55 km. 90 km päässä alatuuleen saa kuolettavan annoksen alle tunnissa 13 km levyisellä alueella. Vielä 420 km päässä 100 km alueella väestö pitäisi evakuoida. [15]

Laskeumalaskelmat ovat useinkin epätarkkoja, koska tuulen suunnan muutokset, sateet jne. muuttavat laskeumaa niin että varsinkin kauempana räjähdyspaikasta saattaa tulla paikoin voimakkampi laskeuma kun on ennustettu.

Sähkömagneettinen pulssi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Korkealla ilmakehässä tai avaruudessa räjäytetty ydinlataus aiheuttaa laajalle leviävän sähkömagneettisen pulssin, joka voi hajottaa suojaamattomia elektroniikkalaitteita. Maanpinnan lähellä räjäytetyn pommin sähkömagneettinen pulssi on pienialainen.

Räjähdyslajeista[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Räjähdysvoima ja räjähtävän aseen tyyppi vaikuttavat huomattavasti tuhoihin ja henkilötappioihin. Ydiaseen vaikutus riippuu siitä, räjähtääkö pommi maan pinnalla, maan alla, matalalla vai korkealla ilmassa, avaruudessa, veden pinnalla vai veden alla.

Ydinase voidaan myös räjäyttää avaruudessa, jotta sähkömagneettinen pulssi tuhoaisi elektroniikaa ja sähkölaitteita. Ydinräjähdysten vaikutukset riippuvat huomattavasti räjähdyksen voimasta ja siitä, missä ympäristössä ja millä korkeudella tai syvyydellä räjähdys tapahtuu. Esimerkiksi sää voi heikentää lämpösäteilyä. Kukkulaine maasto saatata rajata ja suunnata paineaalltoa ja kuumuutta. Varsinkin maanpinnan lähellä tapahtunut räjähdys levittää pitkän aikavälin kuluessa laajalle, jopa tuhansien kilometrien päähän ulottuvan radioaktiivisen laskeuman.Maanpintaräjähdys voi synnyttää maanjäristyksen.lähde?

Matala ilmaräjähdys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Matalassa ilmaräjähdyksessä polttovaikutus on voimakas ja myös valo on melko voimakas. Paineen tuhot tuntuvat laajemmilla alueilla kuin maanpinttaräjähdyksessä, jos korkeus on valittu sopivasti. Järistys ja varhainen laskeuma ovat mitättömiä.

Räjähdyskorkeus jolla tulipallo ei kosketa maata

Puurakenteiset omakotitalot tuhoutuvat 5 PSI:n paineessa maanpinnalla megatonnin räjähdyksessä 4,6 km päässä. Mutta ilmaräjähdyksessä 50% tappava 5 PSI ulottuu 7 km päähän[16]. Niinpä painevaikutus ulottuu ilmaräjähdyksessä 1,5 kertaa kauemmas. 1 PSI:lle tämä kerroin on 1,83. 3. asteen palovammat tulevat maanpinnalla megatonnin räjähdyksessä 11 km päässä, mutta ilmaräjähdyksessä 12,6 k metäisyydellä[17]. Kerroin on 1,15.

Maanpintaräjäytyksestä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Poltto- ja painevaikutus suppeampi kuin ilmaräjähdyksessä. Aiheuttaa maanjäristyksen ja nostaa paljon radioaktiivista jätettä ilmaan.

Laskukaava onselvennä

Jos megatonnin pommi räjähtää yli 900 metrin korkeudessa, ei synny merkittävää laskeumaa.[18] Niinpä räjähdyspaikan lähelle ilmestyy voimakas laskeuma.selvennä

Räjähdyskuoppa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pintaräjäytys kaivaa maahan kraaterin, jonka läpimitta D lasketaan kaavasta

D=38*E^0.32526

jossa D on kraaterikuopan läpimitta metriä, ja E räjähdysenergia kilotonneissa.

Tämän mukaan megatonnin räjähdyskraateri on 360 m läpimittainen, 29 m syvä ja reunavallit ovat 7 metriä korkeat.

Kraaterin syvyys P lasketaan kaavasta

P=9*E^0.25

Reunavallin korkeus h=P/4[19] Multumavyöhykkeen läpimitta 1,5*D Reunavallin läpimitta 2*D Plastinen vyöhyke noin 2,5*D

Tärinä ulottuu ainakin 2,5 kertaiselle räjähdyskuopen säteelle asti vyöhykkeellä, jossa räjähdys muovaa maa- ja kallioperää.

merkittävää kraateria ei synny, jos 1 megatonnin pommi räjähtää yli 150 metrin korkeudessa[20].

Veden pinnassa räjäytetty ydinlataus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

1 Megatonnin ydinlataus tuhoaa padot ja laiturit 850 metrin säteellä. Laivat tuhoutuvat 2,4 km säteellä. 2 m korkeita aaltoja nousee 2 km säteellä, 4 m korkeita 960 m säteellä[21]. Meren pinnassa aiheutetu räjäytys aiheuttaa laskeuman.

Korkea ilmaräjäytys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Hyvin korkealla ilmakehässä aiheuttu ydinräjäytys aiheuttaa hyvin voimakakan, sokaisevan

valon laajalla alueella. Polttovaikutus voi tuntua. Alkusäteily on maanpinanlla vähäinen, samoin painevaikutus. Järistystä ja laskeumaa ei synny merkittävästi. Painevaikutus vähenee räjähdyskorkeuden kasvaessa.

Avaruudessa tapahtuva räjäytys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sähkömagneettinen pulssi (EMP) leviää laajalle hyvin korkealla tapahtuneissa ydinräjähdyksissä. Se tuhoaa ja vaurioittaa muun muassa suojaamattomat radiolaitteet.

Matala syvysräjähdys maassa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Polttovaikutus ja valo maanpintaräjäytystä pienempiä. Voimakas järistys ja laskeuma lähellä räjähdyskuoppaa. Nämä riippuvat räjähdyskuopan syvyydestä.

Matala syvyysräjähdys vedessä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Valo ja poltto pienempiä kuin vedenpinnan allq tapahtuvassa räjäytyksessä. Tärinä saattaa ulottua kauemmaksi kuin vedenpintaräjäytyksessä. Painevaikutus suppeampi. Varhainen laskeuma voi olla suuri. Aallot saattavat aiheuttaa tuhoa.

Suljettu syvyysräjähdys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Syvällä maan sisässä tehty syvyysräjähdys aiheuttaa tärinän, maanjäristyksen. Maans siälle syntyy pallomaine tai pystysuunnassa pitkulainen luola.

Yhteenveto[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Yhden megatonnin ilmaräjähdyksen vaikutukset kaavamaisesti. 1 PSI puutalot asuinkelvottomiksi, ihmiset säilyvät yleensä hengissä. 5 PSI puutalot tuhoutuvat, 50% kuolee, monilla pahoja vammoja. 2. asteen palovamma saattaa olla tappava. Alkusäteily on tappava vain sillä alueella, missä muutkin tuhovaikutukset ovat tappavia.

Ilmassa räjäytettyjen ydinpommien vaikutuksia. Pommi saatetaan räjäyttää ilmassa vaikutusalan suurentamiseksi ja toisaalta radioaktiivisen laskeuman minimoimiseksi. Niin sanottu optimaalinen räjähdyskorkeus on se korkeus, jossa räjähdyksen tulipallo ei vielä kosketa maata, mutta on sitä mahdollisimman lähellä. Maanpintakeskipiste on tällöin paikka, jossa pommi räjähtää pään päällä. Maanpintakeskipistettä sanotaan monesti hyposentriksi.

Vaikutus Räjähdysvoima / räjähdyskorkeus
1 kt / 200 m 20 kt / 540 m 1 Mt / 2.0 km 20 Mt / 5.4 km
Painevaikutus, etäisyys maanpintakeskipisteestä / km
Kaikki rakennukset maan tasalle (20 psi (140 kPa)) 0.2 0.6 2.4 6.4
Useimmat tavalliset rakennukset tuhoutuvat (5 psi (34 kPa)) 0.6 1.7 6.2 17
Keskimääräinen vaurio, puutalot asuinkelvottomiksi(1 psi (6,9 kPa)) 1.7 4.7 17 47
Junat lentävät kiskoiltaan ja hajoavat, 62 kPa
(62 kPa;
muut kuin 20 kt arvioitu kuutiojuurella)
≈0.4 1.0 ≈4 ≈10
Lämpövaikutus, etäisyys maanpintakeskipisteestä / km
Palavat aineet, puu jne syttivät tuleen, tappava 0.5 2.0 10 30
3. asteen palovammat, iho palaa karrelle, tappava 0.6 2.5 12 38
2. asteen palovammat, rakkoja 0.8 3.2 15 44
1. asteen palovammat, iho punottaa 1.1 4.2 19 53
Säteilyn vaikutus, viisto etäisyys räjähdyskeskipisteeseen1 SR / km
Tappava2 neutroni- ja gammasäteily 0.8 1.4 2.3 4.7
Akuutti säteilysairaus2 1.2 1.8 2.9 5.4

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Janne Koivukoski, Olli Paakkola, Pekka Myllyniemi: Ydinaseet, vaikutukset ja suojautuminen. Suomen pelastusalan keskusjärjestö, 2003. ISBN 9789517971485.

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Basic Effects of Nuclear Weapons National Science Digital Library. AJ Software & Multimedia All Rights Reserved. Viitattu 1.2.2013. (englanniksi)
  2. EFFECTS OF NUCLEAR EXPLOSIONS fas.org. (englanniksi)
  3. [1]
  4. Nukemap Alex Wellerstein 2012-2017
  5. Chant&Hagg
  6. Suuri ydinsotatieto, Christopher Chant & Ian Hogg, Eita Oy 1984, ISBN 951-95781-6-1,alkuteos The Nuclear War File, käännös Pertti utriainen, Erkki makkonen, s 136
  7. [2]
  8. a b Overpressure Levels of Concern NOAA, Office of Response and Restoration. Viitattu 3.11.2012. (englanniksi)
  9. a b Effects of nuclear weapons (from the book “Nuclear Weapons” by Charles S Grace) caps.org.pk. wayback machine. Viitattu 3.11.2012.
  10. Koivukoski 2003 s 55
  11. Koivukoski s 55
  12. Koivukoski s 59
  13. Koivukoski 2003, s 130
  14. [3]
  15. Nukemap ja Koivukoski, 7!0 sääntö s. 109
  16. Nukemap
  17. Nukeamp
  18. Koivukoski 2003, s 72
  19. Koivukoski s. 56
  20. Koivukoski 2003, s. 46
  21. Koivukoski s 60

Kirjallisuutta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Yhdistyneet kansakunnat. Pääsihteeri: Kokonaistutkimus ydinaseista: käännös YK:n pääsihteerin raportista A/35/392/12.9.1980. Suomentanut Martti Miekkavaara. Sotatieteen laitos. Strategian toimisto, 1983. ISBN 9789512502738.
  • 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]