कार्यप्रणाली: सिम्युलेटर परमाणु प्रभावों की गणना कैसे करता है

सिम्युलेटर नक्शे पर जो कुछ बनाता है, वह सब परमाणु हथियारों के प्रभावों के खुले तौर पर प्रकाशित, अवर्गीकृत मॉडलों से गिना जाता है। इस पृष्ठ पर बताया गया है कि आँकड़े कहाँ से आते हैं और किन मान्यताओं पर टिके हैं।

मुख्य स्रोत

मूल संदर्भ सैमुअल ग्लासस्टोन और फ़िलिप जे. डोलन की The Effects of Nuclear Weapons (तीसरा संस्करण, 1977) है, जो परमाणु प्रभावों के आँकड़ों का मानक संकलन है; कभी यह अमेरिकी सरकार का आधिकारिक दस्तावेज़ था, पर बहुत पहले अवर्गीकृत हो चुका है और मुफ़्त उपलब्ध है। कुछ पूरक सूत्र ई. रॉयस फ़्लेचर के स्केलिंग कार्य, अमेरिकी Office of Technology Assessment की The Effects of Nuclear War (1979) और एलेक्स वेलरस्टीन की NUKEMAP परियोजना के ज़रिए लोकप्रिय हुए, खुले तौर पर प्रलेखित समीकरणों से लिए गए हैं।

विस्फोट का अतिरिक्त दबाव

विस्फोट से होने वाली क्षति को अतिरिक्त दबाव के psi (पाउंड प्रति वर्ग इंच) में व्यक्त किया जाता है। दूरियाँ क्षमता के घनमूल के अनुपात में बढ़ती हैं (हॉपकिंसन–क्रांज़ स्केलिंग): 8 गुना ज़्यादा शक्तिशाली बम हर दबाव-घेरे को केवल 2 गुना दूर ले जाता है। सिम्युलेटर के डिफ़ॉल्ट घेरे क्षति के सुस्थापित मानकों के अनुरूप हैं: 20 psi पर प्रबलित कंक्रीट की इमारतें नष्ट हो जाती हैं और मृत्यु दर लगभग 100% तक पहुँचती है; 5 psi पर ज़्यादातर रिहायशी इमारतें ढह जाती हैं; 1 psi पर खिड़कियों के शीशे टूटकर लोगों को घायल करते हैं। हवाई विस्फोट के लिए मॉडल विस्फोट की ऊँचाई को इस तरह चुन सकता है कि किसी भी चुने हुए अतिरिक्त दबाव का दायरा अधिकतम हो।

ऊष्मीय विकिरण

ऊष्मीय घेरे वह तिरछी दूरी दिखाते हैं जिस पर ऊष्मा की लहर इतनी ऊर्जा (cal/cm² में) पहुँचाती है कि एक निश्चित संभावना के साथ फर्स्ट, सेकंड या थर्ड डिग्री की जलन हो या सूखी लकड़ी में आग लग जाए। ज़रूरी ऊर्जा क्षमता के साथ धीरे-धीरे बढ़ती है, क्योंकि बड़े विस्फोट अपनी ऊष्मा ज़्यादा लंबे समय में छोड़ते हैं। मॉडल मानता है कि वातावरण में दृश्यता काफ़ी साफ़ है; धुंध, बादल और छायाएँ असली नतीजों को काफ़ी बदल देती हैं।

आयनकारी विकिरण

विकिरण के घेरे वह दूरी दिखाते हैं जिस पर न्यूट्रॉन और गामा किरणों का शुरुआती झोंका एक तात्कालिक खुराक (rem में) पहुँचाता है। 500–600 rem की खुराक गहन चिकित्सा के बिना आमतौर पर जानलेवा होती है। बड़ी क्षमता वाले हथियारों में विस्फोट और ऊष्मा के घातक दायरे तात्कालिक विकिरण के दायरे से कहीं आगे तक फैले होते हैं, इसीलिए यह प्रभाव छोटे, हिरोशिमा-श्रेणी के हथियारों में सबसे ज़्यादा मायने रखता है।

फ़ॉलआउट

फ़ॉलआउट की पट्टी ज़मीनी विस्फोट के लिए मॉडल की जाती है (जिस हवाई विस्फोट का आग का गोला ज़मीन को नहीं छूता, वह स्थानीय फ़ॉलआउट बहुत कम पैदा करता है)। इनपुट हैं क्षमता, विखंडन का हिस्सा, हवा की गति और दिशा; आउटपुट है खुराक-दर की समोच्च रेखाओं का एक सेट, rad प्रति घंटे में, जो विस्फोट के एक घंटे बाद (“H+1”) के समय के लिए दिया जाता है और खुले साहित्य में वर्णित सरलीकृत SIMFIC-शैली की विधि पर आधारित है। असली फ़ॉलआउट के पैटर्न कहीं ज़्यादा बेतरतीब होते हैं; वे हर ऊँचाई की हवाओं, बारिश और भू-भाग पर निर्भर करते हैं।

भू-भाग और इमारतें

नक्शे का हर घेरा समतल, खुली ज़मीन के लिए गिना जाता है, और क्लासिक संदर्भ मॉडल भी इसी तरह बनाए गए हैं। असली भू-भाग तस्वीर बदल देता है। ऊष्मा की चमक सीधी रेखा में चलती है, इसलिए किसी पहाड़ी या ठोस इमारत के पीछे जो कुछ है, वह जलन से बचा रहता है, जबकि आग के गोले की ओर खुली ढलानों पर मार ज़्यादा पड़ सकती है। विस्फोट तरंग बाधाओं के चारों ओर मुड़ती है, फिर भी पहाड़ियाँ उसे अपनी दूसरी ओर कमज़ोर कर देती हैं, और घाटियाँ तथा लंबी सीधी सड़कें उसे एक दिशा में बहा सकती हैं। नागासाकी इसका क्लासिक उदाहरण है: बम उराकामी घाटी के ऊपर फटा और आसपास की पहाड़ियों ने तबाही के बड़े हिस्से को वहीं रोक लिया, इसलिए उनके पीछे बसे शहर के केंद्र को उससे कहीं कम नुकसान हुआ जितना अकेले घेरों से लगता। घनी ऊँची इमारतों वाले इलाक़े अपनी अलग ढाल और मलबा जोड़ते हैं। घेरों को एक आदर्श समतल शहर के लिए पैमाने का अनुमान मानें, गली-गली क्षति का नक्शा नहीं।

इसका एक हिस्सा दिखाने के लिए नक्शा हर विस्फोट के बाद भू-भाग की छायाएँ बनाता है। खुले ऊँचाई-आँकड़ों का इस्तेमाल करते हुए सिम्युलेटर आग के गोले से, विस्फोट की असली ऊँचाई पर और पृथ्वी की गोलाई को ध्यान में रखते हुए, 720 किरणें फेंकता है और जलन के दायरे के भीतर हर उस जगह को नीली हैचिंग से भरता है जहाँ से आग का गोला नहीं दिखता: दृष्टि-रेखा नहीं, तो ऊष्मा की चमक से जलन नहीं। इमारतें शामिल नहीं हैं, क्योंकि इमारतों की ऊँचाई का कोई वैश्विक डेटासेट मौजूद नहीं है। बड़ी पहाड़ियों के काफ़ी पीछे छिपे इलाक़े (जहाँ दृष्टि-रेखा भू-भाग से 150 मीटर से ज़्यादा नीचे से गुज़रती है) विस्फोट के दायरे के भीतर लाल हैचिंग से दिखाए जाते हैं, इस गुणात्मक संकेत के रूप में कि वहाँ विस्फोट तरंग शायद कमज़ोर है; विस्फोट के घेरे खुद गोल ही रहते हैं, क्योंकि असली भू-भाग के चारों ओर आघात तरंग के मुड़ने का मॉडल बनाने के लिए पूरा भौतिक सिमुलेशन करना पड़ेगा। समतल ज़मीन पर, जैसे कीव या हिरोशिमा के ज़्यादातर हिस्से में, छायाएँ लगभग गायब हो जाती हैं, जैसा होना भी चाहिए।

हताहतों का अनुमान

हर विस्फोट के बाद सिम्युलेटर अनुमान लगाता है कि कितने लोग मारे जाएँगे और कितने घायल होंगे। यह GHS-POP 2025 जनसंख्या ग्रिड (30 आर्क-सेकंड, लगभग 1 किमी; यूरोपीय आयोग, संयुक्त अनुसंधान केंद्र, Global Human Settlement Layer, CC BY 4.0) की मदद से क्षति के घेरों के भीतर हर वर्ग किलोमीटर के निवासियों को गिनता है और उन पर अमेरिकी Office of Technology Assessment के अध्ययन The Effects of Nuclear War (1979) की अतिरिक्त दबाव के अनुसार हताहत-दरें लागू करता है: 12 psi से ऊपर लगभग 98% मारे जाते हैं; 5 और 12 psi के बीच 50% मारे जाते हैं और 40% घायल होते हैं; 2 और 5 psi के बीच 5% मारे जाते हैं और 45% घायल; 1 और 2 psi के बीच लगभग 25% घायल होते हैं। छोटे हथियारों में, जहाँ तात्कालिक विकिरण भारी तबाही वाले क्षेत्र से आगे तक पहुँचता है, 500 rem के घेरे के भीतर के कम से कम आधे लोगों को मृत गिना जाता है।

ये संख्याएँ सिर्फ़ मोटा-मोटा अंदाज़ा हैं, भविष्यवाणी नहीं। जनसंख्या ग्रिड दिखाता है कि लोग कहाँ रहते हैं, इसलिए किसी व्यावसायिक इलाक़े पर दिन में हमला कहीं ज़्यादा लोगों को प्रभावित करेगा; शरण स्थल, आग के तूफ़ान, रेडियोधर्मी फ़ॉलआउट और चिकित्सा व्यवस्था का ढह जाना मॉडल में शामिल नहीं हैं।

भू-भाग की छायाएँ चालू होने पर अनुमान वर्ग किलोमीटर दर वर्ग किलोमीटर समायोजित किया जाता है। जो लोग आग का गोला नहीं देख सकते, वे चमक की जलन से बच जाते हैं, इसलिए उनकी हताहत-दरों में से जलन का हिस्सा घटा दिया जाता है, यानी हिरोशिमा और नागासाकी के अनुमानों के अनुरूप लगभग एक चौथाई मौतें और एक तिहाई घायल; बड़ी पहाड़ियों के काफ़ी पीछे के लोगों को एक विस्फोट-क्षेत्र बाहर की दर से गिना जाता है। तब लेजेंड में दोनों संख्याएँ दिखती हैं। व्यवहार में यह असर ऊँचे हवाई विस्फोटों के लिए मामूली और पहाड़ी शहरों में कम ऊँचाई के विस्फोटों के लिए बड़ा होता है, क्योंकि ज़्यादातर लोग घाटियों में रहते हैं, जहाँ से आग का गोला फिर भी दिखता है।

ज्ञात सीमाएँ

• मॉडल लगभग 1 किलोटन से 20 मेगाटन के बीच की क्षमताओं के लिए कैलिब्रेट किए गए हैं; इस दायरे से बाहर के मान अनुमान से बढ़ाए गए हैं और कम भरोसेमंद हैं। अधिकतम सीमा 100 मेगाटन है।
• हताहतों और क्षति के आँकड़े एकसमान परिस्थितियाँ मानते हैं: भू-भाग की कोई ढाल नहीं, कोई मौसम नहीं, औसत निर्माण।
• नतीजे शिक्षा के लिए अनुमान हैं, नागरिक सुरक्षा की योजना के लिए नहीं। हर प्रभाव कैसे काम करता है, यह जानने के लिए परमाणु विस्फोट के प्रभाव देखें, या किसी भी शहर और क्षमता के आँकड़े देखने के लिए सिम्युलेटर आज़माएँ।