버섯구름

Mushroom cloud
1990년 4월 21일 화산 폭발로 인한 레다우트 화산 상승 구름.버섯 모양의 기둥은 화산 북쪽 측면을 따라 폭포처럼 흘러내린 뜨거운 잔해(화쇄류)의 눈사태에서 솟아올랐다.
1945년 8월 9일 일본 나가사키 원폭으로 인한 버섯구름.

버섯 구름은 버섯 모양의 독특한 불모양 구름으로 잔해, 연기, 그리고 보통 큰 폭발로 인해 응축된 수증기로 이루어져 있습니다.영향은 핵폭발과 가장 일반적으로 관련되지만, 충분한 에너지 폭발이나 폭발은 동일한 효과를 낼 것이다.그것들은 ATB를 포함한 열병기와 같은 강력한 재래식 무기에 의해 야기될 수 있다.IP와 GBU-43/B 대규모 무기 공중 폭발.일부 화산 폭발과 충돌 사건은 천연 버섯 구름을 만들 수 있다.

버섯 구름은 어떤 고도에서든 대량의 저밀도 가스가 갑자기 형성되어 레일리-테일러 불안정성을 야기하기 때문에 발생합니다.부력의 가스 덩어리는 빠르게 상승하여 난류 소용돌이가 가장자리에서 아래로 감겨 내려가고, 연기, 파편, 응축된 수증기 또는 이들의 조합으로 중앙 기둥을 끌어 올리는 일시적인 소용돌이 고리가 형성되어 "무실 줄기"를 형성합니다.가스 덩어리와 유입된 습한 공기는 결국 주변 공기보다 더 이상 밀도가 낮지 않은 고도에 도달합니다. 이때, 가스는 분산되어 다시 아래로 떠내려갑니다(낙진 참조).안정화 고도는 시작 고도 이상의 공기 중 온도, 이슬점 및 윈드시어 프로파일에 따라 크게 달라집니다.

초기 계정, 용어의 기원

Vue du siége de Gibralter et des batteries flottantes 지브롤터 공성전과 부유식 배터리 폭발의 전경, 아티스트 불명, c.1782년

비록 이 용어가 1950년대 초에 만들어진 것으로 보이지만, 폭발로 인해 발생한 버섯 구름은 원자 시대보다 수 세기 전에 묘사되었다.

1782년 프랑스-스페인 지브롤터 공격 당시 무명의 예술가가 그린 이 아쿠아틴트에는 영국 수비군이 열사격을 가해 불을 지른 뒤 버섯구름과 함께 공격군의 부유식 포대 중 하나가 폭발하는 장면이 담겨 있다.

게르하르트 비에스의 '피지칼리셔 킨더프룬트'(1798) 판화 속의 버섯 구름

1798년 게르하르트 비에스는 "모양이 버섯과 다르지 않은" 고타 부근의 구름에 대한 상세하고 삽화가 들어간 설명을 발표했다.이 구름은 몇 년 전 따뜻한 여름 오후에 공사관 상담사 리히텐버그에 의해 관측되었다.그것은 불규칙한 기상 구름으로 해석되었고 그 아래에 발달한 새로운 먹구름에서 비와 천둥을 동반한 폭풍을 일으킨 것으로 보인다.리히텐베르크는 나중에 비슷한 구름을 관측했다고 진술했지만,[1] 그렇게 주목할 만한 구름은 없었다.

1917년 핼리팩스 폭발에서 한 대가 나왔다.

타임스는 1937년 10월 1일 중국 상하이에 대한 일본의 공격으로 "대형 연기의 버섯"이 발생했다고 보도했다.

제2차 세계대전 중에는 버섯구름에 대한 설명이 비교적 [citation needed][clarification needed]흔했다.

1945년 8월 13일자 타임즈 오브 런던에서는 일본 나가사키 상공의 원자폭탄 구름을 "연기와 먼지의 거대한 버섯"으로 묘사했다.1945년 9월 9일 뉴욕타임스는 나가사키 폭격을 목격했다는 목격담을 실었다.이 기사는 맨해튼 프로젝트의 공식 신문사 특파원 윌리엄 L. 로렌스가 쓴 것이다.그는 3대의 항공기 중 한 대와 동행했다.그는 폭탄이 "자줏빛 불기둥"을 만들어냈다고 썼는데, 그 위에서 "기둥의 높이를 총 45,000피트로 높인 거대한 버섯"[2]이 나왔다.

이후 1946년, 십자군 핵폭탄 실험은 "콜리플라워" 구름을 가진 것으로 묘사되었지만, 참석한 한 기자는 "현재 원자 시대의 일반적인 상징인 버섯"에 대해서도 언급했다.버섯은 전통적으로 생사, 음식, 독과 연관되어 "콜리플라워"[3] 구름보다 더 강력한 상징적 연결고리이다.

물리

상승하는 버섯 구름 내부: 밀집된 공기가 트로이덜 화구의 하단 중앙으로 빠르게 밀어 넣으며, 트로이덜 화구는 익숙한 구름 모양과 난기류적으로 혼합됩니다.

버섯 구름은 지구의 중력 아래에서 많은 종류의 큰 폭발에 의해 형성되지만, 핵폭발 후에 나타나는 것으로 가장 잘 알려져 있다.중력이 없거나 두꺼운 대기가 없다면 폭발물의 부산물 가스는 구형 상태로 남아 있을 것이다.핵무기는 일반적으로 지상에서 폭발한다(충돌시 폭발하지 않는다. 왜냐하면 일부 에너지는 지면의 움직임에 의해 소멸되기 때문이다). 이는 구형으로 팽창하는 화구와 폭발파의 효과를 극대화하기 위해서이다.폭발 직후, 불덩어리는 열기구와 같은 원리로 공중으로 떠오르기 시작한다.

뜨거운 가스가 지면을 충분히 청소한 후 운동을 분석하는 한 가지 방법은 상승률과 관측된 직경 사이에 일치하는 '구면 캡 버블'[4]입니다.

1954년 3월 1일 비키니 환초에서 발생한 15메가톤급 캐슬 브라보 폭발로 여러 개의 응축 고리 및 여러 개의 만년설이 표시되었습니다.

상승하면서 레일리-테일러 불안정성이 형성되고 공기가 위로 유입되어 구름 속으로 유입되어 "후풍"으로 알려진 강한 기류를 생성하는 반면, 구름 머리 안쪽에서는 뜨거운 가스가 트로이덜 형태로 회전합니다.폭발 고도가 충분히 낮아지면, 이 여풍은 버섯 구름의 줄기를 형성하기 위해 땅 아래 흙과 파편을 끌어당길 것이다.

뜨거운 가스 덩어리가 평형 수준에 도달한 후 상승이 멈추고, 구름이 특징적인 버섯 모양으로 평평해지기 시작합니다. 보통 붕괴하는 난류로 인한 표면 성장의 도움을 받습니다.

핵버섯 구름

지상 높이에서 발생하는 핵폭발은 줄기가 있는 버섯구름을 만들지 못할 수도 있다.구름의 머리 자체는 주로 핵분열 생성물과 다른 무기 파편 에어로졸과 같은 고방사능 입자로 구성되며, 날씨 패턴(특히 비)이 문제가 되는 핵 [5]낙진을 발생시킬 수 있지만, 보통 바람에 의해 분산된다.

폭발은 또한 버섯구름을 생성하지 않는다. 이러한 경우 폭발은 엄청난 양의 흙과 물의 기화를 유발하기 때문이다. 그리고 나서 스스로 붕괴한다; 덜 깊은 지하 폭발의 경우, 이 p.침하 크레이터를 로듀싱합니다.물 속이나 수면 근처에서 폭발이 일어나면 물기둥이 생성되는데, 물기둥은 붕괴할 때 버섯 구름으로 오인되기 쉽습니다(예: Crossroad Baker 테스트의 잘 알려진 그림).낮은 깊이의 지하 폭발로 버섯구름과 베이스 서지가 생성되고 두 개의 다른 구름이 생성된다.대기로 방출되는 방사선의 양은 폭발 깊이가 증가함에 따라 급격히 감소한다.

지표면 및 지표면 부근의 공기 폭발과 함께 공중으로 떠내려가는 파편의 양은 폭발 고도가 높아짐에 따라 급격히 감소합니다.약 7meters/kiloton.mw-parser-output 폭발 고도에서 .frac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.frac.num,.mw-parser-output.frac .den{:80%;line-height:0;vertical-align:슈퍼 font-size}.mw-parser-output.frac .den{vertical-align:서브}.mw-parser-output .sr-only{.국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}1⁄3, 화구, 먼지 등 상대적으로 소량 생산됩니다를 체결하지 않다.일차 방사성 입자가 주로 미세한 화구 응축으로 구성되는 낙진 저감 높이는 약 55m/[5]킬로톤이다0.4.그러나 이러한 폭발 고도에서도 낙진은 여러 메커니즘에 의해 형성될 수 있다.

수율 함수로 버섯 [6]구름 크기.

버섯 구름의 방사선 분포는 폭발의 산출량, 무기 유형, 핵융합-분열 비율, 폭발 고도, 지형 유형 및 날씨에 따라 달라진다.일반적으로 저수율 폭발은 버섯 머리에 약 90%, 줄기에 약 10%의 방사능을 가지고 있다.이와는 대조적으로 메가톤급 폭발은 [7]대부분의 방사능을 버섯구름의 3분의 1 아래에서 발생시키는 경향이 있다.

폭발 순간 불덩어리가 형성된다.상승하는 대략 구형의 뜨거운 백열 가스 덩어리는 대기 마찰에 의해 모양을 바꾸고 에너지 방사선에 의해 표면을 냉각시켜 구에서 격렬하게 회전하는 구상 소용돌이로 변합니다.Rayleigh-Taylor 불안정성은 밑바닥의 냉기가 처음에는 바닥의 화구 가스를 반전된 컵 모양으로 밀어 넣음으로써 형성됩니다.이것은 난기류와 중심부로 더 많은 공기를 빨아들이는 소용돌이를 일으켜 외부 여풍을 만들고 자체적으로 냉각시킵니다.회전 속도는 냉각되면서 느려지고 이후 단계에서 완전히 멈출 수 있습니다.무기의 기화된 부분과 이온화된 공기는 가시적인 기체로 냉각되어 초기 구름을 형성합니다; 하얗게 달궈진 소용돌이 코어는 노란색으로 변하고, 그 후 짙은 빨간색으로 변하며, 눈에 보이는 현기증을 잃습니다.더 차가워지면, 대기 중의 수분이 응축되면서 구름의 대부분이 채워집니다.구름이 올라가고 식으면 부력이 줄어들고 상승 속도가 느려집니다.

화구의 크기가 대기 밀도 척도 높이에 필적할 경우, 전체 구름 상승은 탄도 상태가 되어 대량의 과도한 공기를 최종 안정화 고도보다 더 높은 고도로 분출한다.상당히 작은 불덩어리는 부력에 의해 조절된 상승으로 구름을 생성한다.

강력한 정적 안정 영역의 바닥인 대류권계면에 도달한 후, 구름은 상승 속도를 늦추고 확산되는 경향이 있다.충분한 에너지를 포함하고 있는 경우, 중심부는 표준 [8]뇌우와 유사한 형태로 성층권까지 계속 상승할 수 있다.대류권에서 성층권으로 상승하는 공기 덩어리는 강한 성층권을 관통하는 뇌우에 의해 생성된 것과 사실상 동일한 음향 중력파를 형성한다.대류권계면을 관통하는 소규모 폭발은 더 높은 주파수의 파동을 발생시키며, 이는 초저음으로 분류된다.

폭발로 인해 습기가 많은 많은 공기가 낮은 고도에서 올라옵니다.공기가 상승함에 따라 온도가 떨어지고 수증기가 처음에는 물방울로 응축되고 나중에는 얼음 결정으로 얼어요.위상 변화는 잠열을 방출하여 클라우드를 가열하고 더 높은 고도로 이동합니다.

핵버섯 구름의 진화; 120m에서 19kt • kt. 텀블러 스내퍼 도그.모래로 된 네바다 사막의 토양은 즉각적인 초임계 이벤트에 의해 방출되는 강렬한 빛에 의해 "팝코닝"됩니다. 이러한 "팝코닝 효과"는 장치가 보다 일반적인 표면이나 토양 위에 배치되었을 경우보다 버섯 구름의 줄기 안으로 더 많은 토양이 유입되는 결과를 초래합니다.

버섯 구름은 여러 단계의 형성 과정을 [9]거친다.

  • 초기에, 불덩어리가 형성되고 핵분열 생성물이 땅에서 염출되거나 분화구에서 분출되는 물질과 섞이는 첫 번째 20초 동안.증발된 지면의 응축은 처음 몇 초 안에 발생하며, 가장 심한 것은 3500-4100K [10]사이의 화구 온도입니다.
  • 상승 및 안정화 단계, 20초~10분, 뜨거운 가스가 상승하여 초기에 큰 낙진이 퇴적됩니다.
  • 늦은 시간, 약 2일 후까지, 공중에 떠 있는 입자가 바람에 의해 분배되고, 중력에 의해 퇴적되고, 강수에 의해 소거됩니다.

구름의 모양은 지역 대기 상태와 바람 패턴에 의해 영향을 받는다.낙진분포는 주로 순풍기둥이다.그러나 구름이 대류권계면에 도달하면 대류 속도가 주변 풍속보다 높기 때문에 바람에 역행하여 확산될 수 있다.대류권계면에서는 구름 모양이 대략 원형으로 펼쳐져 있습니다.

일부 방사성 구름의 초기 색은 초기에 이온화된 질소, 산소 및 대기 습기로 형성된 이산화질소와 질산의 존재로 인해 빨간색 또는 적갈색일 수 있습니다.고온의 고방사 환경에서도 오존이 형성된다.생산량 메가톤당 약 5000톤의 [11]질소산화물이 생성되는 것으로 추정됩니다.노란색과 주황색 색상도 설명되었습니다.이 붉은 빛깔은 나중에 물/얼음 구름의 하얀색, 불덩어리가 식으면서 빠르게 흐르는 공기에서 응결되며 연기와 파편이 상승 기류로 빨려들어가는 어두운 색에 의해 가려집니다.오존은 폭발에 특유의 코로나 방전 같은 [12]냄새를 준다.

응축된 물방울은 점차 증발하여 구름의 명백한 소멸로 이어집니다.그러나 방사성 입자는 공기 중에 떠 있고, 지금은 보이지 않는 구름은 계속해서 그 경로를 따라 낙진을 축적하고 있다.

많은 양의 먼지, 흙, 흙, 파편이 버섯 구름 속으로 빨려 들어가면서 구름의 줄기는 회색에서 갈색으로 변한다.기폭은 하얗고 김이 모락모락 나는 줄기를 생산한다.지반 폭발은 폭탄과 그 케이스 외에 지상에서 조사된 물질을 포함하는 어두운 버섯 구름을 생성하며, 따라서 더 큰 입자와 함께 더 많은 방사능 낙진을 생성하며 국지적으로 쉽게 퇴적합니다.

높은 수율의 폭발은 오존층의 대폭적인 고갈을 야기할 수 있을 만큼 충분히 높은 대기에서 질소산화물을 운반할 수 있다.

2단계의 이중버섯은 특정 조건에서 형성될 수 있다.예를 들어, 버스터-장글 슈가 샷은 폭발 자체에서 첫 번째 헤드를 형성했고, 그 다음에 뜨겁고 막 형성된 [13]크레이터에서 발생한 열에 의해 생성된 또 다른 슈가 샷을 형성했습니다.

낙진 자체는 건조한 재 같은 플레이크로 나타나거나 너무 작아서 눈에 띄지 않는 입자로 나타날 수 있다. 후자의 경우 입자는 종종 비에 의해 퇴적된다.피부에 쌓인 많은 양의 새롭고 더 많은 방사성 입자는 베타 화상을 일으킬 수 있으며, 종종 노출된 [14]동물의 등에 변색된 반점과 병변으로 나타납니다.Castle Bravo 테스트의 낙진은 하얀 먼지처럼 생겼고 비키니 눈이라는 별명이 붙었다. 이 작은 흰 조각들은 눈송이를 닮아 표면에 달라붙고 짠 맛을 가졌다. Operation Wigwam 테스트의 낙진의 41.4%는 불규칙한 불투명 입자로 구성되었으며, 투명하고 불투명한 영역이 있는 입자의 25%가 약간 넘었다.약 20%의 미세한 해양 생물과 2%[13]의 알려지지 않은 방사능 실.

클라우드 구성

버스터-장글 찰리의 버섯 구름은 줄기 형성 초기 단계에서 143m에서 14kt를 산출한다.위쪽에는 트로이덜 화구가 보이고, 중간에는 습한 공기의 강한 상승기류에 의해 응결구름이 형성되고 있으며, 아래쪽에는 형성되는 부분 줄기가 보인다.이 구름은 질소산화물의 적갈색을 띤다.

구름은 세 가지 주요 물질 분류를 포함한다: 무기의 잔해와 핵분열 생성물, 땅에서 얻은 물질(무기 수율에 따라 낙진 감소 고도 이하의 폭발 고도에만 유의함), 수증기.구름에 포함된 방사선의 대부분은 핵분열 생성물로 구성된다. 무기 물질, 공기 및 지면 잔해에서 나오는 중성자 활성화 생성물은 극히 일부만 형성한다.중성자 활성화는 폭발 순간 중성자 버스트 중에 시작되며, 이 중성자 버스트의 범위는 중성자가 지구 대기를 통과할 때 중성자의 흡수에 의해 제한된다.

대부분의 방사선은 핵분열 생성물에 의해 생성된다.열핵 무기는 핵융합에서 생산량의 상당 부분을 생산한다.퓨전 제품은 일반적으로 비방사성입니다.따라서 방사선 낙진 생성 정도는 핵분열 킬로톤 단위로 측정된다.50메가톤 핵융합 생산량의 97%를 생산한 차르 봄바는 핵융합 조작기가 우라늄-238 대신 납으로 만들어졌기 때문에 핵분열 생산량의 1.5메가톤을 생산했지만, 핵융합 생산량은 100메가톤이었다.51번째 핵분열로 인한 것입니다.만약 그것이 지표면이나 그 근처에서 폭발한다면, 그것의 낙진은 모든 핵무기 실험의 낙진의 4분의 1을 모두 합친 것이다.

처음에, 화구는 무기의 원자, 핵분열 생성물, 그리고 인접한 공기의 대기 가스로만 구성된 고도로 이온화된 플라즈마를 포함하고 있다.플라즈마가 식으면 원자는 반응하여 미세한 물방울을 형성하고 산화물의 고체 입자를 형성합니다.입자는 더 큰 입자와 합쳐져 다른 입자의 표면에 퇴적된다.더 큰 입자는 일반적으로 구름 속으로 유입되는 물질에서 발생합니다.구름이 녹을 정도로 뜨거운 동안 열망하는 입자는 부피 전체에 걸쳐 핵분열 생성물과 섞입니다.더 큰 입자는 표면에 녹은 방사성 물질을 축적합니다.나중에 구름 속으로 유입된 입자는 온도가 충분히 낮을 때 크게 오염되지 않습니다.무기 자체에서만 형성되는 입자는 오랫동안 공중에 떠 있다가 광범위하게 분산되어 위험하지 않은 수준까지 희석될 수 있을 정도로 미세합니다.지면 파편을 갈망하지 않거나 충분히 냉각된 후에만 먼지를 갈망하며 따라서 입자의 방사능 비율이 작은 고공 폭발은 더 큰 방사성 입자가 형성된 저공 폭발보다 훨씬 작은 국부적 낙진의 원인이 된다.

응축 생성물의 농도는 작은 입자와 큰 입자의 퇴적 표면층에서 동일하다.수율 1킬로톤 당 약 100킬로그램의 작은 입자가 형성됩니다.작은 입자의 부피, 즉 활동은 큰 입자에 퇴적된 표면층의 부피보다 거의 3배 정도 낮습니다.

고공 폭발의 경우 일차 입자 형성 과정은 응축과 후속 응고이다.토양 입자가 관여하는 저고도 및 지상 폭발의 경우 1차 공정은 이물질에 대한 퇴적이다.

저고도 폭발은 수율 메가톤 당 100톤의 먼지 하중을 가진 구름을 생성한다.지상의 폭발은 약 3배의 먼지를 가진 구름을 만든다.지상폭발의 경우 수율 1킬로톤당 약 200톤의 토양을 녹여 [10]방사선과 접촉한다.

화구의 부피는 표면 또는 대기 폭발과 동일하다.첫 번째 경우, 화구는 구가 아닌 반구이며, 그에 따라 반지름이 [10]더 크다.

입자 크기는 아마이크로미터 및 마이크로미터 크기(화구 내 플라즈마의 응축으로 인해 생성됨), 10~500 마이크로미터(폭풍에 의해 교반되고 후풍에 의해 상승되는 표면 재료)에서 밀리미터 이상(크레이터 이젝트)까지 다양합니다.입자의 크기와 운반되는 고도에 따라 대기 중 체류 기간이 결정됩니다. 더 큰 입자는 건조한 강수량에 노출되기 때문입니다.더 작은 입자는 구름 자체의 습기 응축이나 비구름과 교차하는 구름에서 강수량에 의해 청소될 수도 있습니다.비에 의해 내려오는 낙진은 비구름 형성 중에 소거되면 비탈출, 이미 형성된 [15]빗방울에 흡수되면 비탈출로 알려져 있다.

에어버스트의 입자는 10~25마이크로미터보다 작으며, 일반적으로 서브마이크로미터 범위에 있습니다.산화철과 산화알루미늄, 그리고 우라늄과 플루토늄으로 구성되어 있습니다.1~2마이크로미터보다 큰 입자는 매우 구형이며, 이는 기화된 물질이 물방울로 응축되어 응고되는 것에 해당합니다.방사능은 입자 부피 전체에 고르게 분포되어 있어 입자의 총 활동이 입자 [10]부피에 선형적으로 의존하게 됩니다.활성의 약 80%는 더 휘발성이 높은 원소에 존재하며, 이는 화구가 상당히 냉각된 후에만 응축됩니다.예를 들어 스트론튬-90은 더 큰 입자로 응축 및 결합하는 데 걸리는 시간이 적기 때문에 공기와 더 작은 [16]입자의 부피가 더 많이 혼합됩니다.폭발 직후에 생성되는 입자는 300나노미터 미만의 입자에 90%의 방사능이 존재할 정도로 작습니다.이것들은 성층권 에어로졸로 응고된다.응고는 대류권에서 더 광범위하며, 지상에서는 300nm에서 1µm 사이의 입자에 대부분의 활동이 존재한다.응고는 입자 형성 시 분화 과정을 상쇄하고 저녁 동위원소 분포를 상쇄합니다.

지상 및 저고도 폭발의 경우 구름에는 기화, 용해 및 융해된 토양 입자도 포함되어 있습니다.입자를 통한 활동 분포는 입자의 형성에 따라 달라집니다.기화 응축에 의해 형성된 입자는 공기 버스트 입자로서 부피를 통해 균등하게 분포하는 활성을 가진다.더 큰 용융 입자는 핵분열 생성물이 외부층을 통해 확산되며, 충분히 가열되지 않았지만 응고되기 전에 기화 물질이나 소탕된 물방울과 접촉한 융해 및 비융해 입자는 표면에 상대적으로 얇은 고활성 물질이 퇴적된다.이러한 입자의 구성은 보통 규산염 광물로 형성된 유리 같은 물질인 토양의 특성에 따라 달라집니다.입자의 크기는 수확량에 따라 달라지는 것이 아니라 토양이나 그 군집의 개별 입자에 기초하기 때문에 토양 특성에 따라 달라진다.완전한 기화-응축 또는 적어도 토양의 용융에 의해 형성되는 구형의 입자가 존재하며 활성이 체적 전체에 고르게 분포(또는 0.5~2mm 사이의 큰 입자의 경우 10~30% 부피의 비활성 코어)된 입자와 소성물 가장자리에 융접에 의해 형성되는 불규칙한 형태의 입자가 있다.얇은 표면층에 활동이 축적된 클레스.크고 불규칙한 입자의 양은 [10]미미하다.바다 위 또는 바다에서 폭발로 형성된 입자는 단수명 방사성 나트륨 동위원소와 바닷물로부터의 소금을 포함할 것이다.녹은 실리카는 금속 산화물에 매우 좋은 용매로 작은 입자를 쉽게 청소할 수 있습니다. 실리카가 함유된 토양 위에서 폭발하면 부피 전체에 동위원소가 혼합된 입자가 생성됩니다.이와는 대조적으로, 탄산칼슘을 기반으로 하는 산호 파편은 표면에 [16]있는 방사성 입자를 흡착하는 경향이 있다.

원소는 휘발성이 다르기 때문에 입자가 형성되는 동안 분화를 거친다.내화원소(Sr, Y, Zr, Nb, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Pm)는 비등점이 높은 산화물을 형성하며, 1400°C의 온도에서 입자 응고 속도가 가장 빠르고 입자 응고 시 완전 응축된 것으로 간주된다.휘발성 원소(Kr, Xe, I, Br)는 이 온도에서 응축되지 않는다.중간 원소는 입자(Rb, Cs, Mo, Ru, Rh, Tc, Sb, Te)의 응고 온도에 가까운 비등점을 가진다.화구의 원소는 온도가 특정 산화물의 분해 온도보다 높지 않은 한 산화물로 존재합니다.고화된 입자의 표면에 응축되는 내화물도 적습니다.가스 전구체가 있는 동위원소는 붕괴에 의해 생성되면서 입자 표면에 굳는다.

가장 크고, 따라서 가장 많은 방사성 입자는 폭발 후 첫 몇 시간 동안 낙진에 의해 퇴적된다.더 작은 입자는 더 높은 고도로 운반되고 더 천천히 하강하며, 가장 짧은 반감기를 가진 동위원소가 가장 빨리 붕괴하기 때문에 방사능이 적은 상태로 지상에 도달한다.가장 작은 입자는 성층권에 도달하여 몇 주, 몇 달, 심지어 몇 년 동안 머물 수 있으며 대기를 통해 행성의 반구 전체를 덮을 수 있습니다.더 높은 위험의 단기 국지적 낙진은 일정한 강도와 방향의 바람을 가정하여 주로 폭발 현장의 바람 아래 여송연 모양의 영역에 퇴적된다.옆바람, 풍향의 변화 및 강수량은 낙진 패턴을 [17]크게 변화시킬 수 있는 요인이다.

버섯구름의 물방울의 응축은 응축핵의 양에 따라 달라집니다.너무 많은 응축핵은 입자들이 상대적으로 부족한 양의 수증기를 얻기 위해 경쟁하기 때문에 응축을 실제로 억제합니다.

원소와 산화물의 화학반응성, 이온흡착성, 복합용해성은 대기 중 퇴적 후 환경 내 입자 분포에 영향을 미친다.생물 축적은 생물권의 낙진 방사성 동위원소 확산에 영향을 미친다.

방사성 동위원소

일차 낙진 위험은 활동의 대부분을 나타내는 단수명 방사성 동위원소의 감마선이다.폭발 후 24시간 이내에 낙진 감마선 수준은 60배 감소한다.일반적으로 세슘-137과 스트론튬-90 등 장기수명 방사성 동위원소는 장기적인 위험을 나타낸다.낙진 입자의 강한 베타 방사선은 폭발 직후 낙진과 접촉하는 사람과 동물에게 베타 화상을 입힐 수 있다.섭취하거나 흡입한 입자는 알파 및 베타 방사선의 내부 선량을 유발하며, 이는 암을 포함한 장기적인 영향을 초래할 수 있습니다.

대기 중 중성자 조사 자체는 주로 수명이 긴 탄소-14와 단명 아르곤-41로 소량의 활성화를 생성한다.바닷물의 유도 방사능에 가장 중요한 원소는 나트륨-24, 염소, 마그네슘, 브롬이다.그라운드 버스트의 경우 알루미늄-28, 실리콘-31, 나트륨-24, 망간-56, 철-59 및 코발트-60이 우려됩니다.

폭탄 케이스는 중성자 활성화 방사성 동위원소의 중요한 공급원이 될 수 있다.폭탄의 중성자속, 특히 열핵 장치는 고임계 핵반응에 충분하다.유도된 동위원소에는 코발트-60, 57, 58, 철-59와 55, 망간-54, 아연-65, 이트륨-88이 있으며, 니켈-58과 62, 니오브-63, 홀뮴-165, 이리듐-191 및 단수명 망간-56, 나트륨-24, 실리콘-31, 알루미늄-28 등이 있다.유로피움-152와 154와 로듐-102의 핵 이성질체 2개가 존재할 수 있다.하드택 작전 중 특정 폭발로 인한 낙진을 확인할 수 있도록 폭탄 케이스에 추적기로 추가된 원소에서 텅스텐-185, 181 및 187과 레늄-188이 생산되었다.트레이서로는 안티몬-124, 카드뮴-109, 카드뮴-113m도 거론된다.[10]

가장 중요한 방사선원은 1차 핵분열 단계의 핵분열 생성물이며 핵융합 무기의 경우 핵융합 단계 우라늄 변조기의 핵분열 생성물이다.핵분열 생성물 조성에 영향을 미치는 순수 핵분열 수율에 비해 에너지 단위당 더 많은 중성자가 열핵 폭발로 방출된다.예를 들어 우라늄-237 동위원소는 우라늄-238의 (n,2n) 반응에 의해 생성되며 필요한 최소 중성자 에너지는 약 5.9MeV이다.상당한 양의 넵투늄-239와 우라늄-237은 핵분열-융합-핵분열 폭발의 징후이다.소량의 우라늄-240도 형성되며, 개별 핵에 의해 다수의 중성자를 포획하면 아인슈타인늄-255 [10]및 페르뮴-255와 같이 작지만 검출 가능한 양의 높은 초우라늄 원소가 형성된다.

중요한 핵분열 생성물 중 하나는 방사성 귀가스인 크립톤-90이다.그것은 구름 속에서 쉽게 퍼지고, 루비듐-90과 스트론튬-90으로 두 번의 붕괴를 겪으며, 반감기는 33초 3분이다.희소가스의 비반응과 급속한 확산은 Sr-90 국소 낙진의 고갈과 그에 상응하는 Sr-90 원격 [18]낙진의 농도의 원인이 된다.

입자의 방사능은 시간에 따라 감소하며, 다른 시간 간격에서 다른 동위원소가 유의하다.토양 활성화 제품의 경우 알루미늄-28이 처음 15분 동안 가장 중요한 요인입니다.망간-56과 나트륨-24는 약 200시간까지 계속된다.철-59는 300시간이 지나면 코발트-60이 된다.

방사성 입자는 상당한 거리를 운반할 수 있다.트리니티 실험의 방사능은 일리노이 주의 폭풍우에 의해 유출되었다.이는 이스트만 코닥이 중서부에서 생산된 골판지 포장에 의해 X선 필름에 김이 서린 것을 발견했을 때 추론되고 그 기원을 추적했습니다.예상치 못한 바람이 론겔라프 환초 위로 치사량의 브라보 성 낙진을 몰고 와 강제 대피했다.일본 어선인 다이고후쿠류마루의 선원들도 피해를 입었다.전세계적인 낙진에서 발견된 스트론튬-90은 나중에 부분 실험 금지 [16]조약으로 이어졌다.

형광광

주요 기사:이온화 공기 글로우

폭발 후 첫 번째 몇 초 동안의 강렬한 방사선은 관찰 가능한 형광의 아우라, 이온화된 산소와 질소의 푸른-자줏빛 빛을 화구에서 상당히 멀리 떨어져 버섯 [19][20][21]구름의 머리를 감싸게 할 수 있습니다.이 빛은 밤이나 약한 [5]낮의 조건에서 가장 쉽게 볼 수 있습니다.광휘의 밝기는 폭발 후 시간이 경과함에 따라 급격히 감소하며, 몇 십 [22]초 후에야 겨우 볼 수 있게 됩니다.

응결 효과

핵버섯 구름은 종종 "윌슨 구름", 응축 구름 또는 증기 고리로 다양하게 알려진 짧은 수명의 증기 구름을 동반합니다.충격 전선 뒤의 양의 과압에 따른 "부정상"은 주변 매체의 갑작스런 희박화를 일으킨다.이 저기압 영역은 단열성 온도 저하를 유발하여 공기 중의 습기가 폭발을 둘러싼 바깥쪽으로 움직이는 셸에 응축되도록 합니다.압력과 온도가 정상으로 돌아오면 Wilson 구름은 [23]소멸됩니다.1946년 비키니 환초에서 있었던 작전 크로스로드 핵실험을 관찰한 과학자들은 윌슨 구름실과 시각적으로 유사하기 때문에 이 일시적인 구름을 "윌슨 구름"이라고 명명했다. 이 구름실은 전기를 띤 아원자 입자의 궤적을 표시하기 위해 급격한 압력 강하의 응결을 이용한다.이후 핵폭탄 실험의 분석가들은 "윌슨 구름"보다는 "응축 구름"이라는 더 일반적인 용어를 사용했다.

고습도 조건의 저고도 제트기 날개 위에서도 같은 종류의 응결이 가끔 목격된다.날개 꼭대기는 곡면이다.베르누이의 법칙에서 알 수 있듯이 곡률(및 증가된 공기 속도)은 기압 감소를 일으킵니다.기압의 감소는 냉각을 유발하며, 공기가 이슬점을 지나 냉각되면 수증기가 공기 중에서 응축되어 물방울이 생성되어 흰 구름으로 보이게 됩니다.기술적인 측면에서 "윌슨 클라우드"는 공기역학에서 [citation needed]프란틀-글라우르트 특이점의 한 예입니다.

충격파의 모양은 고도에 따른 음속의 변화에 영향을 받으며, 다른 대기층의 온도와 습도에 따라 윌슨 구름의 모습이 결정됩니다.화구 주변 또는 위쪽에 있는 응축 링은 일반적으로 관찰되는 특징입니다.불덩어리 주변의 고리가 안정되어 상승하는 줄기 주변의 고리가 될 수 있습니다.높은 수율 폭발은 강한 상승 기류를 일으키며, 여기서 공기 속도는 시간당 300마일(480km/h)에 이를 수 있습니다.고습도 공기의 혼입과 그에 따른 압력 및 온도 저하로 인해 줄기 주위에 스커트와 벨이 형성됩니다.만약 물방울이 충분히 커지면, 그들이 형성한 구름 구조가 충분히 무거워져 내려갈 수 있다.이렇게 하면, 주위에 하강 방울이 있는 상승 줄기가 생성될 수 있다.대기 중의 습도는 구형의 구름과 반대로 응축 링의 외관을 담당하며, 상승 기류가 층류 흐름을 일으키기 때문에 버섯 구름의 줄기를 따라 응축 아티팩트의 형태에도 영향을 미칩니다.구름 꼭대기 위의 같은 효과는 상승하는 구름의 팽창으로 따뜻하고 습한 저고도 공기층이 차가운 고공 공기로 올라가고, 먼저 수증기 층을 공기 중에서 응축시킨 다음, 그 결과로 생긴 물방울을 얼리게 하고, 그 결과 생긴 얼음 방울(혹은 만년설)을 형성하게 한다.구름을 덮기 위한 형성 ISM.

결과적으로 발생하는 복합 구조는 매우 복잡해질 수 있습니다.Castle Bravo 구름은 다양한 발달 단계에서 4개의 응결 고리, 3개의 만년설, 2개의 스커트, 3개의 종을 가지고 있었다.

텀블러-스냅퍼 개 핵실험으로 버섯구름이 형성되었습니다.폭발 시 폭발 왼쪽에 보이는 연기는 폭발 충격파를 관측하기 위해 사용되는 수직 연기 플레어로 버섯 구름과는 관련이 없습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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참고 문헌

외부 링크

무료 사전인 Wiktionary에서 버섯 구름을 찾아보세요.
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