Мировые последствия ядерной войны
Как локальная, так и глобальная опасность радиоактивных осадков ядерных взрывов зависит от множества взаимодействующих факторов: конструкции оружия, взрывной силы, высоты и широты детонации, времени года и местных погодных условий.
Все современные конструкции ядерного оружия требуют расщепления тяжелых элементов, таких как уран и плутоний. Энергия, выделяемая в этом процессе деления, во много миллионов раз больше, фунт за фунтом, чем самые энергичные химические реакции.Ядерное оружие меньшего размера, с диапазоном в несколько килотонн, может полагаться исключительно на энергию, выделяемую в процессе деления, как это было с первыми бомбами, разрушившими Хиросиму и Нагасаки в 1945 году.
Ядерное оружие большей мощности получает значительную часть своей взрывной силы от синтеза тяжелых форм водорода — дейтерия и трития. Поскольку объем термоядерных материалов в оружии практически не ограничен, а материалы менее дороги, чем делящиеся материалы, термоядерная, или «водородная», бомба привела к радикальному увеличению взрывной мощности оружия. Однако процесс деления по-прежнему необходим для достижения высоких температур и давлений, необходимых для запуска реакций синтеза водорода. Таким образом, все ядерные взрывы производят радиоактивные фрагменты деления тяжелых элементов, а более крупные взрывы производят дополнительную радиационную составляющую в процессе синтеза.
Ядерные фрагменты деления тяжелых элементов, которые вызывают наибольшую озабоченность, — это те радиоактивные атомы (также называемые радионуклидами), которые распадаются, испуская энергичные электроны или гамма-частицы. (См. примечание «Радиоактивность».) Важной характеристикой здесь является скорость распада. Это измеряется с точки зрения «периода полураспада» — времени, необходимого для распада половины исходного вещества, — который колеблется от дней до тысяч лет для радионуклидов, произведенных бомбами, представляющих основной интерес. (См. примечание «Период полураспада ядер».) Другим фактором, имеющим решающее значение для определения опасности радионуклидов, является химический состав атомов. Это определяет, будут ли они поглощаться организмом посредством дыхания или пищевого цикла и включаться в ткани. Если это происходит, многократно возрастает риск биологического поражения от разрушительного ионизирующего излучения (см. примечание «Радиоактивность»).
Вероятно, самую серьезную угрозу представляет цезий-137, гамма-излучатель с периодом полураспада 30 лет.Это основной источник радиации при ядерных осадках, и, поскольку он аналогичен химическому составу калия, он легко попадает в кровь животных и людей и может быть включен в ткани. Другими опасностями являются стронций-90, эмиттер электронов с периодом полураспада 28 лет, и йод-131 с периодом полураспада всего 8 дней. Стронций-90 соответствует химическому составу кальция, поэтому он легко встраивается в кости и зубы, особенно у маленьких детей, которые получали молоко от коров, потребляющих зараженный корм. Йод-131 представляет аналогичную угрозу для младенцев и детей из-за его концентрации в щитовидной железе. Кроме того, есть плутоний-239, часто используемый в ядерных взрывчатых веществах. Как и стронций-90, искатель костей, он также может скапливаться в легких, где его интенсивное локальное излучение может вызвать рак или другие повреждения.
Плутоний-239 распадается в результате испускания альфа-частицы (ядра гелия) и имеет период полураспада 24 000 лет. В той мере, в какой синтез водорода способствует взрывной силе оружия, будут высвобождены два других радионуклида: тритий (водород-3), излучатель электронов с периодом полураспада 12 лет, и углерод-14, излучатель электронов с периодом полураспада 12 лет. период полураспада 5730 лет. Оба попадают в пищевой цикл и легко включаются в органическое вещество.
Могут возникнуть три типа радиационного поражения: телесное повреждение (в основном лейкемия и рак щитовидной железы, легких, молочной железы, костей и желудочно-кишечного тракта); генетические повреждения (врожденные дефекты и конституционально-дегенеративные заболевания, обусловленные повреждением половых желез у родителей); и нарушение развития и роста (в первую очередь задержка роста и умственного развития нерожденных младенцев и детей раннего возраста). Поскольку тяжелые дозы облучения около 20 рентген и более (см. примечание «Радиоактивность») необходимы для возникновения дефектов развития, эти эффекты, вероятно, будут ограничены областями тяжелых локальных радиоактивных осадков в странах, воюющих с ядерным оружием, и не станут глобальной проблемой.
A. Местные последствия
Большая часть радиационной опасности от ядерных взрывов исходит от короткоживущих радионуклидов, находящихся вне организма; они обычно ограничиваются местностью с подветренной стороны от места взрыва оружия. Эта радиационная опасность исходит от радиоактивных осколков деления с периодом полураспада от нескольких секунд до нескольких месяцев, а также от почвы и других материалов вблизи места взрыва, ставших радиоактивными из-за интенсивного нейтронного потока реакций деления и синтеза.
Было подсчитано, что оружие с мощностью деления 1 миллион тонн эквивалентной мощности в тротиловом эквиваленте (1 мегатонна), взорванное на уровне земли при скорости ветра 15 миль в час, вызовет выпадение осадков в виде эллипса, простирающегося на сотни миль по ветру от точки взрыва. . На расстоянии 20-25 миль по ветру смертельную дозу радиации (600 рад) набрал бы человек, не нашедший укрытия в течение 25 минут после начала выпадения осадков. На расстоянии 40-45 миль у человека оставалось максимум 3 часа после начала радиоактивных осадков, чтобы найти убежище. Значительно меньшие дозы облучения сделают людей серьезно больными. Таким образом, шансы на выживание людей, находящихся непосредственно с подветренной стороны от точки разрыва, будут невелики, если их не удастся укрыть или эвакуировать.
Было подсчитано, что атака на населенные пункты США с применением 100 единиц оружия мощностью деления в одну мегатонну убьет до 20 процентов населения немедленно в результате взрыва, теплового удара, удара о землю и мгновенного воздействия радиации (нейтронов и гамма-лучей); атака с использованием 1000 таких орудий немедленно уничтожит почти половину населения США. Эти цифры не включают дополнительных смертей от пожаров, отсутствия медицинской помощи, голода или смертоносных осадков, выпадающих на землю с подветренной стороны от точек разрыва оружия.
Большинство радионуклидов, произведенных бомбами, быстро распадаются.Тем не менее, за пределами радиуса взрыва взрывающихся боеприпасов будут области («горячие точки»), в которые выжившие не смогут попасть из-за радиоактивного загрязнения долгоживущими радиоактивными изотопами, такими как стронций-90 или цезий-137, которые могут концентрироваться через пищевой цепи и попадают в организм. Нанесенный ущерб будет внутренним, а вредные последствия проявляются в течение многих лет. Для выживших после ядерной войны эта затяжная радиационная опасность может представлять серьезную угрозу в течение от 1 до 5 лет после нападения.
B. Глобальные последствия Fallout
Большая часть наших знаний о производстве и распределении радионуклидов была получена в период интенсивных ядерных испытаний в атмосфере в 1950-х и начале 1960-х годов. По оценкам, в период с 1945 по 1971 год в атмосфере было взорвано более 500 мегатонн ядерной энергии, причем около половины этой мощности было произведено в результате реакции деления. Пик пришелся на 1961-62 годы, когда в общей сложности США и Советский Союз взорвали в атмосферу 340 мегатонн. Договор об ограниченном запрещении ядерных испытаний 1963 года положил конец атмосферным испытаниям для Соединенных Штатов, Великобритании и Советского Союза, но две основные страны, не подписавшие его, Франция и Китай, продолжали ядерные испытания мощностью около 5 мегатонн в год. (Франция сейчас проводит свои ядерные испытания под землей.)
Научный комитет ООН подсчитал, что кумулятивная доза на душу населения для населения мира до 2000 года в результате атмосферных испытаний до 1970 года (конечная дата исследования) будет эквивалентна двухлетнему воздействию естественного фонового излучения на поверхность земли. Для основной массы населения земного шара дозы внутреннего и внешнего облучения естественного происхождения составляют менее одной десятой рад в год. Таким образом, на сегодняшний день ядерные испытания не представляют серьезной радиационной угрозы в глобальном масштабе.Но ядерная война, высвободившая в 10 или 100 раз больше мощности, чем все предыдущие испытания оружия, может представлять гораздо большую угрозу для всего мира. Биологические эффекты всех форм ионизирующего излучения были рассчитаны в широких пределах Национальной академией наук. Основываясь на этих расчетах, радиоактивные осадки от 500 с лишним мегатонн ядерных испытаний до 1970 года вызовут от 2 до 25 случаев генетических заболеваний на миллион живорождений в следующем поколении.
Это означает, что от 3 до 50 человек на миллиард рождений в поколении после испытаний будут иметь генетические повреждения на каждую мегатонну взорванной ядерной мощности. С аналогичной неопределенностью можно оценить, что индукция рака будет варьироваться от 75 до 300 случаев на мегатонну на каждый миллиард человек в поколении после испытаний.
Если мы применим эти очень грубые критерии к крупномасштабной ядерной войне, в ходе которой будут взорваны 10 000 мегатонн ядерной энергии, последствия для 5-миллиардного населения мира кажутся огромными. С учетом неопределенностей в отношении динамики возможной ядерной войны, радиационно-индуцированных раковых заболеваний и генетических повреждений в совокупности за 30 лет оценивается от 1,5 до 30 миллионов человек для населения мира в целом. Это будет означать один дополнительный случай на каждые 100–3000 человек, или примерно от 1/2 до 15 процентов расчетной смертности от рака в мирное время в развитых странах. Более того, как мы увидим, могут быть и другие, менее понятные последствия, которые резко увеличат страдания и смерть.
