Таблица А-2. Диапазон летальности пикового избыточного давления
LETHALITY (APPROXIMATE %)PEAK OVERPRESSURE (ATMOSPHERES)DISTANCE FROM GROUND ZERO; METERS 12.3-2.9150 502.9-4.1123 1004.1+110
(1) Значимость этих данных заключается в том, что человеческое тело относительно устойчиво к статическому избыточному давлению по сравнению с жесткими конструкциями, такими как здания. Например, неармированная панель из шлакоблоков разрушается при давлении от 0,1 до 0,2 атмосферы.
(2) Избыточное давление ниже указанного в Таблице А-2 может вызвать нелетальные травмы, такие как повреждение легких и разрыв барабанных перепонок. Повреждение легких — относительно серьезная травма, обычно требующая госпитализации, даже если она не является смертельной; в то время как разрыв барабанной перепонки — незначительная травма, часто не требующая никакого лечения.
(а) Пороговый уровень избыточного давления для неармированной, неотраженной ударной волны, который может вызвать повреждение легких, составляет около 1,0 атмосферы.
(б) Пороговый уровень для разрыва барабанной перепонки составляет около 0,2 атмосферы; избыточное давление, связанное с 50-процентной вероятностью разрыва барабанной перепонки, составляет около 1,1 атмосферы.
(3) Санитарные потери, требующие медицинской помощи вследствие прямого воздействия ударной волны, возникают при избыточном давлении от 1,0 до 3,5 атмосфер. Однако другие эффекты (такие как непрямые травмы от ударной волны и термические ожоги) настолько преобладают, что пациенты только с прямыми травмами от ударной волны составляют лишь малую часть нагрузки на медицинский персонал.
б. Силы скоростного напора (непрямое воздействие ударной волны) ударных ветров пропорциональны скорости и продолжительности ветров. Ветры относительно кратковременны, но могут достигать скорости в несколько сотен км в час. Травмы могут возникнуть в результате ударов осколков о тело или в результате физического перемещения тела и ударов о предметы и конструкции.
(1) Расстояние от точки детонации, на котором возникают серьезные непрямые травмы, больше, чем для столь же серьезных прямых травм от ударной волны. Высокая вероятность серьезной непрямой травмы может возникнуть при пиковом избыточном давлении около 0,2 атмосферы. Этот диапазон будет увеличиваться с увеличением мощности оружия; для оружия мощностью 1 КТ диапазон составляет 0,22 км, тогда как для оружия мощностью 20 КТ — 0,76 км. На больших расстояниях травмы будут возникать и санитарные потери будут появляться, но не постоянно.
(2) Силы скоростного напора ударных ветров, создаваемые ядерным взрывом, настолько велики, что практически любая растительность или конструкция будет разрушена или раздроблена на осколки. Таким образом, множественные, разнообразные осколочные ранения будут обычным явлением, увеличивая их общую тяжесть и значимость. В Таблице А-3 приведены диапазоны, на которых можно ожидать значительных осколочных ранений.
Таблица А-3. Диапазоны вероятности серьезных травм от мелких осколков
RANGES (km) YIELD (KT)1% PROBABILITY OF SERIOUS INJURY 50% PROBABILITY OF SERIOUS INJURY99% PROBABILITY OF SERIOUS INJURY 10.280.220.17 100.730.570.44 200.980.760.58 501.41.10.84 1001.91.51.1 2002.51.91.5 5003.62.72.1 1,0004.83.62.7 1INCIDENCE OF INJURY BASED ON SKIN AND TISSUE PERFORATION. 2MISSILES USED WERE 10 GRAM (gm) IN WEIGHT.
(3) Скорость, до которой ускоряются осколки, является основным фактором, вызывающим травмы. Вероятность проникающего ранения увеличивается с увеличением скорости, особенно для мелких, острых осколков, таких как фрагменты стекла. Маленькие, легкие предметы ускоряются до скоростей, приближающихся к максимальной скорости (ветра). В Таблице А-4 приведены данные о вероятности проникновения в зависимости от размера и скорости фрагментов стекла.
Таблица А-4. Вероятность проникновения фрагментов стекла в брюшную полость
MASS OF GLASS FRAGMENTS (gm)1%50%99% IMPACT VELOCITY (METERS PER SECOND) 0.178136243 0.65391161 1.04682143 10.03860118
(4) Тяжелые, тупые осколки могут не проникать, но могут привести к значительным травмам, особенно переломам. Пороговая скорость для переломов черепа от осколка массой 4,5 миллиграмма (мг) составляет около 4,6 метра в секунду (м/с).
(5) Силы скоростного напора ударных ветров достаточно сильны, чтобы перемещать крупные объекты (такие как транспортные средства) или вызывать обрушение крупных конструкций (таких как здания), что приводит к серьезным травмам от сдавливания. Человек сам может стать «осколком», что приводит к травмам (называемым трансляционными травмами). Скорость, с которой перемещается тело, определяет вероятность и тяжесть травмы. При условии перемещения на 3,0 метра, скорость удара, связанная с различными степенями травм, показана в Таблице А-5. Скорости в Таблице А-5 могут быть соотнесены с мощностью. Диапазоны, на которых могут возникать такие скорости, и вероятность травмы приведены в Таблице А-6.
Таблица А-5. Трансляционные травмы
A. BLUNT INJURIES AND FRACTURES PROBABILITY OF INJURYVELOCITY (m/sec) 1%2.6 50%6.6 99%16.5
B. FATAL INJURIES PROBABILITY OF FATALITYVELOCITY (m/sec) 1%6.6 50%17.0 99%39.7
Таблица А-6. Диапазоны для выбранных скоростей удара 70-килограммового человеческого тела, перемещаемого силами скоростного напора ударного ветра для оружия различной мощности
WEAPON YIELD (KT)VELOCITIES (m/sec) 2.66.617.0 RANGES (km) 10.380.270.19 101.00.750.53 201.30.990.71 501.91.41.0 1002.51.91.4 2003.22.51.9 5004.63.62.7 1,0005.94.83.6
А-4. Биологические эффекты теплового излучения
Тепловое излучение, испускаемое при ядерном взрыве, вызывает ожоги двумя способами: путем прямого поглощения тепловой энергии открытыми поверхностями (световые ожоги) или косвенным действием пожаров в окружающей среде (пламенные ожоги). Косвенные пламенные ожоги могут легко превзойти по количеству все другие виды травм.
а. Тепловое излучение распространяется от огненного шара по прямой линии; поэтому количество энергии, доступной для вызова световых ожогов, быстро уменьшается с расстоянием. Вблизи огненного шара все объекты будут испепелены. Диапазон 100-процентной летальности будет варьироваться в зависимости от мощности, высоты взрыва, погоды, окружающей среды и оперативности лечения. Критическими факторами, определяющими степень ожоговой травмы, являются поток (калории на квадратный сантиметр в секунду [кал/см2/с]) и продолжительность теплового импульса. Общее количество теплового излучения, необходимое для вызова светового ожога частичной толщины на открытой коже, будет варьироваться в зависимости от мощности оружия и характера импульса (Таблица А-7). Большинство пациентов с ожогами будут поступать из зон, где возникают ожоги частичной толщины. В районах, где интенсивность радиации, ударной волны и тепла наиболее высока, жертвы ожогов, выжившие достаточно долго, чтобы добраться до медицинской помощи, будут редкостью.
ПРИМЕЧАНИЕ
Боевая форма одежды (BDU), экипировка MOPP или любая другая одежда обеспечат дополнительную защиту от световых ожогов. Воздушное пространство между слоями одежды значительно препятствует передаче тепла и может предотвратить или уменьшить тяжесть ожогов, в зависимости от величины теплового потока.
Таблица А-7. Факторы для определения вероятности ожогов частичной толщины
YIELD OF WEAPON1 KT10 KT100 KT1 MT10 MT ДИАПАЗОН (км) ДЛЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОЖОГОВ ЧАСТИЧНОЙ ТОЛЩИНЫ НА ОТКРЫТОЙ КОЖЕ 0.782.14.89.114.5
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ТЕПЛОВОГО ИМПУЛЬСА В СЕКУНДАХ 0.120.320.92.46.4
Кал/см2/с, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ВЫЗОВА ОЖОГОВ ЧАСТИЧНОЙ ТОЛЩИНЫ НА ОТКРЫТОЙ КОЖЕ 4.04.55.36.37.0
б. Косвенные (пламенные) ожоги возникают в результате воздействия пожаров, вызванных тепловыми эффектами в окружающей среде, особенно от воспламенения одежды. Оружие большей мощности с большей вероятностью вызовет огненные штормы на обширных территориях. Существует слишком много переменных в окружающей среде, чтобы предсказать частоту или тяжесть санитарных потерь. Ожидайте, что ожоги будут гораздо менее однородными (по степени) и не ограничатся только открытыми поверхностями. Например, дыхательная система может подвергнуться воздействию горячих газов, образующихся при обширных пожарах. Ожоги дыхательной системы вызывают высокие показатели заболеваемости и смертности.
в. Начальный импульс излучения в оптическом и тепловом диапазонах может вызвать травмы в виде ослепления вспышкой и рубцевания сетчатки. Начальная яркая вспышка света, вызванная ядерным взрывом, вызывает ослепление вспышкой. Эта вспышка перегружает сетчатку, обесцвечивая зрительные пигменты и вызывая временную слепоту. В дневное время этот временный эффект может длиться около 2 минут. Ночью, когда зрачок расширен для адаптации к темноте, ослепление вспышкой будет воздействовать на персонал на больших расстояниях и в течение более длительного времени. Частичное восстановление можно ожидать через 3–10 минут, хотя для полного восстановления ночной адаптации может потребоваться от 15 до 35 минут. Рубцевание сетчатки — это необратимое повреждение от ожога сетчатки. Оно произойдет только тогда, когда огненный шар фактически находится в поле зрения человека, и должно быть относительно редкой травмой. Расположение рубца будет определять степень нарушения зрения. Поскольку приборы ночного видения электронно усиливают изображение, они не могут передать интенсивность вспышки и не вызовут повреждения глаз.
А-5. Физиологические эффекты ионизирующего излучения
Ядерный взрыв приводит к четырем типам ионизирующего излучения: нейтронному, гамма-излучению, бета- и альфа-излучению. Начальный взрыв характеризуется нейтронами и гамма-лучами, в то время как остаточная радиация — это в основном альфа-, бета- и гамма-лучи. Эффект радиации на живой организм сильно варьируется в зависимости от типа излучения, которому подвергается организм. См. Таблицу А-8 для характеристик ядерного излучения.
а. Альфа-частицы — это чрезвычайно массивные заряженные частицы (в четыре раза тяжелее нейтрона); они представляют опасность при радиоактивном заражении. Из-за своего размера альфа-частицы не могут пролететь далеко и полностью останавливаются мертвыми слоями кожи или одеждой. Альфа-частицы представляют собой незначительную внешнюю опасность, но при вдыхании или проглатывании могут вызвать значительные внутренние повреждения.
Рисунок А-2. Пороговое расстояние для минимального хориоретинального ожога и ослепления вспышкой в зависимости от мощности (воздушный взрыв) ночью.
Таблица А-8. Характеристики ядерного излучения
NAME AND SYMBOLWHAT IS IT SOURCE ENERGY AND SPEEDRANGE IN AIR RANGE IN TISSUESHIELDING REQUIREDBIOLOGICAL HAZARD α ALPHA PARTICLE HELIUM NUCLEUS
DECAY OF URANIUM AND PLUTONIUM ENERGY VARIES: SPEED VARIES FROM 1/20 TO 1/10 SPEED OF LIGHT ~ 5 cm CANNOT PENETRATE THE EPIDERMIS NONE NONE, UNLESS INGESTED OR INHALED IN SUFFICIENT QUANTITIES β BETA PARTICLE HIGH-SPEED SPEED ELECTRON
DECAY OF FISSION PRODUCTS AND NEUTRON INDUCED ELEMENTS VARIES OF SKIN 5 METERS OR MODERATE SEVERAL LAYERS SKIN INJURY STOPPED BY A FEW cm OF Al CLOTHING SUPERFICIAL γ GAMMA RAY ELECTRO-MAGNETIC ENERGY
DECAY OF FISSION PRODUCTS AND NEUTRON INDUCED ELEMENTS ENERGY VARIES: TRAVELS AT THE SPEED OF LIGHT UP TO 500 METERS, BUT IS ENERGY DEPENDENT VERY PENETRATING, BUT IS ENERGY DEPENDENT DENSE MATERIAL, SUCH AS CONCRETE, STEEL PLATE, EARTHWHOLE BODY INJURY, MANY CASUALTIES POSSIBLE η NEUTRON UNCHARGED PARTICLE
FISSION AND FUSION REACTIONS VARIES LESS THAN GAMMA, BUT IS ENERGY DEPENDENT VERY PENETRATING, BUT IS ENERGY DEPENDENT HYDROGENOUS MATERIALS, SUCH AS WATER OR DAMP EARTHWHOLE BODY INJURY, MANY CASUALTIES POSSIBLE
б. Бета-частицы — это очень легкие заряженные частицы, которые встречаются в основном в радиоактивном заражении. Эти частицы могут пролететь небольшое расстояние в тканях; если задействованы большие количества, они могут вызвать повреждение базального слоя кожи. Поражение, которое они вызывают, похоже на термический ожог (называемый бета-ожогом).
в. Гамма-лучи, испускаемые во время ядерного взрыва и при радиоактивном заражении, представляют собой незаряженное излучение, подобное рентгеновским лучам. Они обладают высокой энергией и легко проходят сквозь материю. Из-за высокой проникающей способности радиация может распределяться по всему телу, приводя к облучению всего тела.
г. Нейтроны, как и гамма-лучи, не имеют заряда, испускаются только во время ядерного взрыва и не представляют опасности радиоактивного заражения. Однако нейтроны обладают значительной массой и взаимодействуют с ядрами атомов, серьезно нарушая атомные структуры. По сравнению с гамма-лучами они могут вызвать в 20 раз больше повреждений тканей.
д. Когда радиация взаимодействует с атомами, происходит выделение энергии, приводящее к ионизации (возбуждению электронов). Эта ионизация может затрагивать определенные критические молекулы или структуры в клетке, вызывая характерные повреждения. Существует два способа действия в клетке: прямое и непрямое. Радиация может напрямую поразить особо чувствительный атом или молекулу в клетке. Повреждение от этого непоправимо; клетка либо погибает, либо начинает функционировать неправильно. Радиация также может повредить клетку косвенно, взаимодействуя с молекулами воды в организме. Энергия, выделяемая в воде, приводит к созданию токсичных молекул; повреждение передается и затрагивает чувствительные молекулы через эту токсичность.
е. Наиболее радиочувствительными системами органов в организме являются мужская репродуктивная, кроветворная и желудочно-кишечная системы. Относительная чувствительность органа к прямому радиационному поражению зависит от чувствительности составляющих его тканей. Клеточные эффекты радиации, будь то из-за прямого или непрямого повреждения, в основном одинаковы для разных видов и доз радиации. Самый простой эффект — гибель клетки. При этом эффекте клетка больше не присутствует, чтобы размножаться и выполнять свою основную функцию. Изменения в клеточной функции могут происходить при более низких дозах радиации, чем те, которые вызывают гибель клетки. Изменения могут включать задержки в фазах митотического цикла, нарушение роста клеток, изменения проницаемости и изменения подвижности. В целом, активно делящиеся клетки наиболее чувствительны к радиации. Кроме того, радиочувствительность имеет тенденцию изменяться обратно пропорционально степени дифференцировки клетки.
ж. Прогнозирование радиационных эффектов затруднено, поскольку часто неизвестно, какие органы были облучены. Таким образом, большинство прогнозов основано на облучении всего тела. Частичное облучение тела и облучение конкретных органов будет происходить из-за экранирования оборудованием, от частиц радиоактивного заражения или от внутреннего отложения. В зависимости от системы органов облучение может быть тяжелым. Тяжелая лучевая болезнь, возникающая в результате внешнего облучения всего тела и ее последующие эффекты на органы, является основной медицинской проблемой. Средняя летальная доза (LD) радиации, которая убьет 50 процентов облученных лиц в течение 60 дней (обозначается как LD50/60), оценивается примерно в 4,5 грей (Гр), если пострадавшим не будет оказана соответствующая медицинская помощь. Медицинское вмешательство должно повысить эту цифру примерно до 10 Гр. Эта большая цифра включает большинство пострадавших, которые действительно способны добраться до медицинской помощи после ядерного взрыва, и почти всех тех, кто мог подвергнуться воздействию RDD. Острые эффекты однократного облучения всего тела здоровых взрослых при высокой мощности дозы см. в Таблице А-9.
з. Восстановление конкретной клеточной системы произойдет, если после радиационного поражения останется достаточная часть популяции стволовых клеток и будет получена соответствующая стимуляция и защита. Может показаться, что произошло полное восстановление; однако иммунная система может восстановиться не полностью, что приведет к большей восприимчивости к будущим воздействиям различных агентов. Существует вероятность того, что поздние соматические эффекты будут иметь более высокую вероятность возникновения из-за радиационного повреждения. Эффективность как предшествующей, так и будущей иммунизации в этой группе изучена недостаточно.
и. Взаимодействия между радиологической травмой и химическими или биологическими агентами представляются синергическими. Воздействие этих агентов на персонал, получивший радиологическую травму, даже в индивидуально субклинических дозах, может привести к значительному клиническому заболеванию.
А-6. Обращение с радиологически зараженными пациентами и управление ими
а. Радиологически зараженные пациенты. Персонал из зараженных районов может иметь радиоактивные осадки на коже и одежде. Хотя сам человек не будет радиоактивным, он может получить радиационную травму от заражения. Удаление заражения должно быть выполнено как можно скорее; обязательно до поступления в чистую зону лечения. Необходимо проводить различие между солдатом, получившим радиационную травму, и солдатом, который радиологически заражен. Хотя персонал мог получить значительное радиационное облучение, одно это облучение не приводит к тому, что человек становится зараженным. Зараженный персонал не представляет краткосрочной опасности для медицинского персонала, скорее заражение является опасностью для здоровья самих лиц. Однако без дезактивации/дегазации пациента медицинский персонал может получить достаточное облучение, чтобы вызвать бета-ожоги, особенно при длительном контакте.
б. Обращение с радиологически зараженными пациентами. Чтобы правильно обращаться с радиологически зараженным персоналом, медицинский персонал должен сначала обнаружить заражение. Детекторы, которые могут быть использованы, — это AN/PDR27 и AN/VDR2 для мониторинга пациентов на наличие заражения. Как правило, показание на приборе, в два раза превышающее текущий фоновый уровень, указывает на то, что пациент заражен. Мониторинг проводится, когда потенциально зараженный персонал прибывает в медицинское учреждение (MTF). Этот мониторинг проводится в пункте приема MTF перед допуском пациента. Зараженные пациенты должны быть дезактивированы/дегазированы перед допуском. Удаление радиологического заражения менее важно, чем немедленное спасение жизни и предоставление наилучшей возможной медицинской помощи. Спасательная помощь перед дезактивацией/дегазацией оказывается вне MTF.