Ядерный электромагнитный импульс

[vashu11]

В популярной культуре ядерный ЭМИ давно приобрел статус чудо оружия. Часто изображают что одиночный удар умертвляет всю электронику в радиусе сотен километров(пример из Highschool Of The Dead) и запугивают десятками миллионов погибших от одного высотного взрыва, а проекты выживальческих библиотек рекомендуют хранить ноутбуки в самодельных клетках

Comments

[antontsau]

Оборудование выгорает не так. Никого не волнует долговременное не очень сильное поле, но при превышении некоего порога последствия начинают расти экспоненциально. Условно говоря если на 12в сеть наведется 2в - в худшем случае сглючит что-нибудь. Если 5в - сглючит обязательно. Если 12 - уже может погореть. Если 100 - погорит обязательно, и с такой скоростью что никакие защиты не отработают (просто внутри деталек, всякие полупроводниковые переходы, попробиваются, а не от термического перегрева что-то навернется). Если 300В - то там даже ремонтировать будет нечего, сгорит все.

У меня это постоянно с молниями. Где просто напруга прыгает - может прогореть что-нибудь, очередного перезапуска кетайский кондер не выдержал и готофф питальник, менять, или ничего не работает. А вот где молния прямо в столб, с которого барак питается, попала - там половину системы менять, причем совершенно случайно распределенную. Что-то выдержало, что-то издохло. Не в 10 метрах вокруг точки, а может и на другом конце 200метрового барака, запросто, потому что по внутренним проводам все распространяется без особых затуханий.

Вон у меня перед НГ был сайт, куда 28 ноября (когда случился приличный шторм) молния засадила прямо в площадку. Чистое эми, не бросок по питанию - все камеры POE, то есть чтоб передать бросок от питающей сети до них надо насквозь пропалить половину оборудования. Из 5 работавших камер 4 отшибло тут же и насовсем, в морг, последняя, внутри здания и поэтому немного экранированная арматурной клеткой, записала вспышку молнии... и через 20 секунд заглючило видак, на чем все видеонаблюдение на обьекте и иссякло. Камеры - менять, видак - перегрузить (и еще у него вга порт, подключенный к монитору, издох), полетели дальше.

[vashu11]

Энергия мегатонной бомбы распределенная на тысячекилометровый участок - 4 ГДж на км^2. Энергия молнии - несколько ГДж.

При это молния это уже чистое электричество, а бомба это тепло, которое в отсутствие турбин и генераторов переходит в электричество с очень-очень низким КПД.

В общем атомный ЭМИ эквивалентен молнии размазанной на десятки/сотни км^2.

Так что устройство оказавшееся в десятке метров от молнии находится куда в большей опасности чем во время высотного атомного взрыва(и при том машины и самолеты часто переживают удары молний).

[antontsau]

ээээ, цифрА какая-то странная, если бы молния была сопоставима по (общей) энергии с нюкой даже килотонной, то человечество бы по пещерам до сих пор пряталось и Перуна боялось до икоты. Выделение мегатонн при обычной грозе (десятки и сотни ударов молнии за полчаса в радиусе 10км) выносило бы все в мертвую зону.

Да. Особенно по поводу этого е3, который вообще не волнует, даже если он очень долгоиграющий.

Зы у меня тут ровненько 10 минут назад молнией опять половину раена вырубило. Пишу с брони подбитого танка, из батареи сочатся последние капли интернетов. Аусгрид - козлодои.

[vashu11]

// цифрА какая-то странная, если бы молния была сопоставима по (общей) энергии

Не по общей энергии, а плотности. При высотном взрыве ЭМИ действует на сотни-тысячи км.

При атмосферном взрыве серьезные разрушения в радиусе километров. Те плотности энергии на 4-6 порядков выше.

Молния имеет энергию тонны тротила, но энергия распределена по длинному каналу и большая доля уходит на нагрев. Так что, слава богу, однотонной бомбе она не эквивалентна.

-

В общем в плане разрушений молния не рулит, а в плане ЭМИ дает солидную фору атомной бомбе.

[antontsau]

это тоже неверный расчет. ЭМ действует не по площади, это переходный процесс, размазывать мощность на 10000 кв км и говорить что это фигня - не получается. Ну как бы это провести аналогию... От того, что днем не то что лампа в 100вт а целое солнце светит, никакое оборудование видеонаблюдения не косячится, а вот когда глубокой ночью в темном переулке лампочка ВНЕЗАПНО включается - на несколько секунд камера работать перестает, пока не подстроится. При удачной установке камер и лампочек можно и необратимо вывести из строя, кристалл дегенерирует и все. То же самое и с ЭМ импульсом.

Прикидывать на самом деле просто При атмосферном взрыве несколько километров - это в хиросимах, от 20кт. Мегатонна - это в 50 раз больше. Взрыв килотонны-другой (20 вагонов, пароход, склад селитры и тп) это зона полного разрушения метров на 300 в округе и серьезных разрушений на километры, взрыв пяти тонн - блокбастер, то есть 50 метров застройки в кирпичи. Удар молнии в 20 метрах - обосравшийся от страха щенок и сгоревший холодильник. Вот и выходит, что тонна (еще и распределенная на километр-другой канала) а не килотонны, то есть 6 порядков энергии относительно обычной мегатонной нюки.

Энергия точечного источника падает как квадрат расстояния, то есть 3 порядка. Итого нюка на 100 км, в нижнем космосе, с переходом огромной энергии в рентген и эм (втупую как нагретое до миллионов градусов черное тело, атомная гамма идет отдельно) примерно эквивалентна молнии в 100 метрах. Более чем хватит для выжигания чего попало, даже без учета ионизации и пробоев гаммой.

[vashu11]

// ЭМ действует не по площади, это переходный процесс, размазывать мощность на 10000 кв км и говорить что это фигня - не получается

Сначала говорим что размазывать по площади нельзя, потом

// Энергия точечного источника падает как квадрат расстояния

используем квадрат расстояния, который считает что мощность размазалась по площади сферы...

// нюка на 100 км, в нижнем космосе, с переходом огромной энергии в рентген и эм (втупую как нагретое до миллионов градусов черное тело, атомная гамма идет отдельно) примерно эквивалентна молнии в 100 метрах

Это если считать тепло бомбы и электричество источниками энергии одного качества.

Молния это чистое электричество. Гамма это тысячная от мощной бомбы, кпд преобразования в эми это еще максимум 1 процент, потом поглощение в толще ионизированной атмосферы.

[antontsau]

нене. Квадрат расстояния как падение и "взяли площадь и поделили" это совершенно разные расчеты. Хоть и близкие конечно. Применимо для расчета относительного уменьшения уровня (расстояние выросло на два порядка - значит мощность надо повысить на четыре), но слабо пригодно для абсолютного.

Тепло бомбы в случае вакуумного взрыва практически полностью переходит в эм излучение, ибо больше некуда. Вопрос сколько в радиоволну, сколько в свет а сколько в рентген, вот тут я даже примерно сказать не могу, но на электронику прекрасно действует и эм и рентген.

Гамма это вообще отдельная тема. Преобразование же в эм излучение довольно эффективно, это не лампочка накаливания с 2000 градусов, там миллионы. А у молнии электрическая энергия тоже не вся в импульс идет, у нее огромнейшие потери - ионизация воздуха, сопротивление канала и тп.

[vashu11]

// Тепло бомбы в случае вакуумного взрыва практически полностью переходит в эм излучение, ибо больше некуда

The 1.4 Mt total yield 1962 Starfish Prime test had a gamma output of 0.1%, hence 1.4 kt of prompt gamma rays.
https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_electromagnetic_pulse

КПД дальнейших стадий обсуждается тут,
https://arxiv.org/ftp/physics/papers/0307/0307127.pdf

-

Аусгрид то починил все?

[antontsau]

ненене. Гамма, говорю же, это совсем отдельная тема. Гамма проистекает непосредственно из атомной реакции - вылетают осколки, нейтроны и гаммакванты. Основная энергия в осколках, они тяжелые, в нейтронах при делении тоже немало (а вот при слиянии, как ни забавно, нейтронов много на единицу массы топлива, но уносимая ими энергия мала, поэтому энергия термоядерной бомбы на самом деле все равно урановая, водород там только для генерации быстрых нейтронов), а в гамме тьфу (но на слизнегадоидов действует прекрасно!). Основное ЭМ излучение бомбы - это излучение нагретого тела, от радио до рентгена, это на пару порядков меньше энергия квантов чем гамма, но суммарно это бОльшая часть энергии взрыва, так как никак кроме излучения в вакууме энергию не сбросить. Гамму от нагрева не сгенерировать, там температуры должны быть совсем какие-то безумные, уровня сверхновых звезд.

починил в 2030. Три часа без света.

[vashu11]

В принципе энергию атомного взрыва неправильно называть теплом - но смысла это особо не меняет, кпд преобразования в эми очень мал.

// Основная энергия в осколках, они тяжелые, в нейтронах при делении тоже немало

Энергия в осколках, но нас то интересует ЭМИ.

Е1 генерируется электронами которые выбиваются prompt gamma rays. E2 - электроны от поздней гаммы и гаммы произведенной рассеянием нейтронов.

Е2 действует дольше но и интенсивность меньше https://dl.dropboxusercontent.com/s/e8xc043yvbppcpo/pulse_types.jpg так что энергии одного порядка.

Так что ЭМИ надо рассчитывать из мощности prompt gamma и еще учитывать последующие потери.

[antontsau]

сначала в осколках, и тут же начинает рассеиваться, прежде всего именно в виде излучения. Природа не любит, когда где-то миллионы градусов, а рядом жалкие 300. КПД преобразования близок к 100% ибо просто некуда больше деваться, даже материальные потоки, разлетающиеся в разные стороны продукты, все равно (в вакууме) точно так же продолжают светиться, пока не остынут до тысяч градусов, и не перейдут в свечение ИК.

Гамма выбивает электроны только если это все в атмосфере. В вакууме, при космическом взрыве, этого механизма нет, неоткуда выбивать, а ошметки самой бомбы от гаммы отстают и соответственно не реагируют никак - они материальные, гамма же разлетается со скоростью света. Зато излучение нагретого тела есть по полной программе, оно не уходит на нагрев окружающей атмосферы и тем более воды-грунта. Оно конечо заметно поглотится атмосферой по дороге, но если из 100км расстояния оно сначала 80 пролетит как есть и только потом, уже распределившись по площади, наткнется на атмосферу, то это не настолько критично как если бы рвануть прямо при 1атм и в радиусе 100м от центра получить плазменный шар, поглощающий это излучение весьма уверенно.

[iv_an_ru]

> Гамму от нагрева не сгенерировать, там температуры должны быть совсем какие-то безумные, уровня сверхновых звезд.

Дык термоядрёная бомба как раз эту температуру и демонстрирует --- температуру ядра звезды, "не разбавленную" плотным веществом вокруг до рёнтгена и потом совсем пухлой фотосферой до пошлых видимосветовых тыщ градусов --- просто потому, что вокруг бомбы никаких таких толстых плотных оболочек нет. Единственное ,что радует --- демонстрирует она её неизмеримое микросокопически короткое время: масса бомбы несколько меньше массы звезды, поэтому излучание охлаждает её не за дни, а за фигосекунды, а потом рёнтген только.

[antontsau]

Это рентгеновские температуры (что тоже неплохо, но все же). До гаммы там еще три порядка.