Ядерный взрыв. 
Источники помех

При взрыве ядерного заряда в результате ядерной реакции освобождается большое количество энергии. Наряду с другими явлениями при этом возникает импульс гамма-излучения, длящийся примерно 100 нс и уносящий около 0,1% общей энергии. Гамма-излучение в атмосфере вызывает электронный ток.

Электроны создают вместе с малоподвижными положительными ионами воздуха электрический диполь. Изменяющееся во времени и пространстве распределение заряда и тока обусловливает появление электромагнитного поля, называемого электромагнитным импульсом ядерного взрыва (ЭМИ).

При ядерном взрыве локального действия (высота взрыва 0−2 км) в непосредственной близости от места взрыва напряженность электрического поля составляет около 100 кВ/м, а магнитного до 100 ампер на метр.

При ядерном взрыве континентального действия (высота взрыва более 40 км) напряженность электрического поля составляет 30−60 кВ/м, а магнитного до 130 ампер на метр. Частотный спектр обоих взрывов одинаков и составляет 0,1−100 МГц.

Высотные ядерные взрывы особенно опасны для объектов электроэнергетики. Они вызывают появления трех типов электромагнитных импульсов, которые могут проявить себя на поверхности Земли:

первый ЭМИ высотного ядерного взрыва;

второй ЭМИ высотного ядерного взрыва;

третий магнитогидродинамический ЭМИ высотного ядерного взрыва.

Возникновение первого ЭМИ связано с отражением электронов Комптона, создаваемых X-излучением, Y-излучением и нейтронами при их взаимодействии с молекулами воздуха при ядерных взрывах на больших высотах.

Эти электроны когерентно отражаются магнитным полем Земли, так что поперечный поток электронов создает поперечное электрическое поле, распространяющееся по направлению к поверхности Земли.

Первый импульс характеризуется значительными пиковыми напряженностями электрического поля (десятки кВ/м), малой длительностью фронта (порядка единиц нс), небольшой общей длительностью импульса (до ста нс).

Непосредственно за быстрым первоначальным переходным процессом излучаемое нейтронами рассеянное и жесткое гамма-излучение создает дополнительную ионизацию, приводящую к появлению второго ЭМИ.

Напряженность электрического поля этого импульса составляет от 10 до 100 В/м и может длиться от 1 до десятков мс.

Последний импульс, обычно называемый магнитогидродинамический (МГД-ЭМИ), генерируется самим ядерным взрывом и характеризуется электрическим полем низкой амплитуды (порядка десятков мВ/м), длительным фронтом (порядка секунд) и длительным импульсом (сотни секунд).

На рис. 3.31 (взят из публикации МЭК 1000−2-9 за 1996 г.) показаны три рассмотренные составляющие высотного ядерного взрыва ЭМИ. Общая напряженность электрического поля определяется как:

.

где — напряженность первого ЭМИ высотного ядерного импульса;

— напряженность второго ЭМИ;

— напряженность МГД-ЭМИ.

Специфика электромагнитного импульса ядерного взрыва состоит в том, что его действие распространяется на значительную территорию. Особенно опасны воздействия импульса на протяженные системы (электрические сети, телефонные сети), в которых вследствие распределенного поведения и образования волн может аккумулироваться значительная энергия.

Возникающие перенапряжения имеют высокую скорость нарастания. Поэтому эти перенапряжения не могут быть снижены обычными разрядниками. Рекомендуется применять тщательное высокочастотное экранирование, осуществление передачи информационных сигналов по оптическим (оптоволоконным) каналам. Масштабы возможных электромагнитных влияний ядерных взрывов полностью не изучены и в настоящее время являются предметом исследований.