Ydinaseiden painevaikutukset

Ydinaseiden painevaikutukset ovat ydinräjähteen räjähdyksen aiheuttama paineaalto ja tuuli. 1 megatonnin maanpinnassa tapahtuva räjähdys aiheuttaa 5 psi:n ylipaineen 8 km päässä. Tämä romahduttaa monet talot, vammauttaa lähes kaikki ja tappaa noin puolet. Näitä vakavia vaurioita vastaa hirmumyrskymäinen tuulen nopeus 74 m/s. Painevaikuus riippuu räjähdysvoimasta niin, että räjähdysvoiman tuhatkertaistumien kasvattaa vaikutussädettä kymmenkertaiseksi.

Painevaikutus 

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

Rakenteisiin 

Yhden megatonnin pintaräjähdyksen painevaikutus

 Paine PSI, etäisyys, tuhot
 1 PSI 81 km Ikkunalasit särkyvät, sirpaleet vammauttavat hieman
 2 PSI 34 km Vähäinen vaurio: katot, kevyet väliseinät, ikkunat ja ovet hajalle
 3 PSI 13 km Talot romahtavat, paljon vakavia vammautumisia, ehkä kuolleita
 5 PSI 8 km Rakennukset yleensä romahtavat, kaikki vähintään vammautuvat, paljon kuolleita 50 % kuolee, raunioista pelastettavia 30%.

 10 PSI 5,5 km Teräsbetonirakennukset romahtelevat tai vaurioituvat pahoin, ihmiset yleensä kuolevat 
 20 PSI 3,5 km  Vahvat betonirakenuksetkin yleensä romahtavat, lähes kaikki kuolevat. 

Kellarien vauriot
 Talojen väestönsuojat kestävät 100-200 kPa. 1 Mt:n pintaräjähdyksessä kellarit sortuvat 7,7 km säteellä

Räjähdyskorkeus jolla tulipallo ei kosketa maata 200*Y^(1/3)

Ihmisiin 

30 PSI kuolema
15 psi keuhkot vaurioituvat
5 PSI Tärykalvot voivat vaurioitua, yleensä tätä pidetään 15% kuolleita-rajana.
2,3 PSI kallovauriot lentävistä esineistä,  vakavat lasinsirujen aiheuttamat haavat
1.8 PSI  Ilmassa lentävien esineiden vauriokynnys. Kuolema vaatii teoriassa, että ihmisen täytyy lentää noin 3 metriä.
1 PSI Nahkaan haavoja lasinsirpaleista, lasinsirut lentävät noin 3 m.

Tarkka painetaulukko 

Seuraava taulukko kertoo tarkemmin, millaisia vaikutuksia erisuuruisilla paineilla on.

Ikkunoiden särkyminen 
Painevauriot jollekin rakennetyypille riippuvat rakenteiden ominaisuuksista ja voivat vaihdella huomattavastikin tilanteen mukaan. Yleisemmin Hiroshimassa ikkunoita särkyi 15 kilometrin päässä räjähdyksen pintanollapisteestä, ja joissain tapauksissa jopa 27 kilometrin päässä. Arviolta 50 megatonnin Tsar-bomba särki ikkunoita osittain vielä 900 kilometrin päässä räjähdyksestä.

Kaikki ikkunat särkyvät varmasti 0,5–1 PSI:ssa. 10 % särkyy 0,3 PSI:ssä, jossa esineet eivät yleensä lennä tuulen voimasta ja jossa vakavan vaurion todennäköisyys on vain 5 %. Lasit särkyvät vielä 0,15 PSI:ssä. Pienet ikkunat saattavat särkyä vielä 0,10 PSI:ssä ja uudet 0,003:ssa, jos niihin kohdistuu esirasitus.

Rakenteiden tuhoutuminen 

Paineaallon suuntaiset johdot tuhoutuvat ilmaräjähdyksessä suunnilleen yhtälön 0,42*Y^0,409 km etäisyydellä. Paineaaltoa vastaan poikittain olevat johdot tuhoutuvat 0,50*Y^0,411 km etäisyydellä.. Pintaräjähdyksessä tämä kerrotaan vakiolla 2/3. 35 kPa ylipaine, jossa useimmat asuintalot tuhoutuvat, on 1 Mt ilmaräjähdyksessä etäisyydellä 7,1 km mutta maanpintaräjähdyksessä etäisyydellä 4,5 km 14 kPa ylipaine on 1 Mt ilmaräjähdyksessä etäisyydellä 13 km ja pintaräjähdyksessä 7.7 km. Tämä on yhtälönä 1,37*Y^(1/3) km ilmaräjähdykselle ja 0,77*Y^(1/3) km pintaräjähdykselle. Autot tuhoutuvat ilmaräjähdyksessä etäisyydellä 5/6 b=5,9 km, kun b on paineaallon suuntaisten johtojen tuhoutuminen, joka on 1 Mt räjähteelle 7,1 km. Kevyet lentokoneet tuhoutuvat etäisyydellä 1,6 a, jossa a on 14 kPa:ta vastaava etäisyys. 1 Mt ilmaräjähdyksessä kevyet lentokoneet tuhoutuvat vielä 20,8 km päässä räjähdyspisteestä.

Ylipaine - etäisyys

Paine etäisyydestä 

Sadovskyn kaavaan pohjautuva ydinaseille sovitettu räjähteen etäisyys-painekaava

Jossa m räjähtävä ainemäärä kg, (1 kt = 1 000 000 kilogrammaa), p kPa paine kilopascalia, ja r etäisyys metreinä räjähdyspaikasta.

Etäisyys paineesta 

Alla pari hyvin likimääräistä kaavaa

Ylipaine noudattaa suunnilleen kaavaa

jossa ylipaineen  yksikkö on psi ja etäisyys  km.

Jos ylipaine on välillä 2–100 kPa. voidaan käyttää likiarvokaavaa 1 kt räjähteelle

jossa  annetaan yksikössä kPa ja etäisyys  km

Tuulen nopeus
Tuulen nopeus lasketaan paineesta kaavalla 
, 
missä cs on äänen nopeus, p huippupaine ja p0 ilmanpaine, joka on 15 PSI. Esimerkiksi 1 PSI:n painetta vastaa tämän mukaan kova tuuli, 17 m/s, ja 2 PSI:tä 33 m/s sekä 5 PSI:tä 49 m/s. 50 kPa eli 7.25 PSI vastaa tuulen nopeutta 100 m/s.

Katso myös 
Ydinräjähdyksen vaikutukset

Lähteet 

 Ydinaseiden vaikutukset