Yöntem: simülatör nükleer etkileri nasıl hesaplıyor

Simülatörün haritaya çizdiği her şey, nükleer silah etkilerine ilişkin açıkça yayımlanmış ve gizliliği kaldırılmış modellerle hesaplanır. Bu sayfa sayıların nereden geldiğini ve hangi varsayımlara dayandığını açıklar.

Nükleer deneme patlaması — Nevada Deneme Sahası'ndaki 23 kilotonluk “Badger” atışı, 1953. Burada kullanılan etki modelleri, bu türden yüzlerce denemenin verilerine dayanır.

Temel kaynaklar

Ana başvuru kaynağı Samuel Glasstone ve Philip J. Dolan'ın The Effects of Nuclear Weapons adlı kitabıdır (3. baskı, 1977): nükleer etki verilerinin bir zamanlar resmî olan, gizliliği çoktan kaldırılmış ve serbestçe erişilebilen standart ABD hükümeti derlemesi. Tamamlayıcı bağıntılar E. Royce Fletcher'ın ölçekleme çalışmalarından, ABD Teknoloji Değerlendirme Ofisi'nin The Effects of Nuclear War raporundan (1979) ve Alex Wellerstein'ın NUKEMAP projesiyle yaygınlaşan, açıkça belgelenmiş denklemlerden gelir.

Aşırı basınç hasar halkaları şeması — Aşırı basınç eşikleri: 20 psi (tam yıkım), 5 psi (evler çöker), 1 psi (camlar kırılır).

Şok dalgası ve aşırı basınç

Şok dalgası hasarı, psi (inç kare başına pound) cinsinden aşırı basınçla ifade edilir. Mesafeler gücün küp köküyle ölçeklenir (Hopkinson–Cranz ölçeklemesi): 8× daha güçlü bir bomba her basınç halkasını yalnızca 2× daha uzağa iter. Simülatörün varsayılan halkaları yerleşik hasar eşiklerine karşılık gelir: 20 psi, betonarme binalar yıkılır, ölüm oranı %100'e yaklaşır; 5 psi, konutların çoğu çöker; 1 psi, pencere camları kırılır ve yaralanmalara yol açar. Hava patlamalarında model, seçilen herhangi bir aşırı basıncın yarıçapını en üst düzeye çıkaracak patlama yüksekliğini hesaplayabilir.

Termal radyasyon

Termal halkalar, ısı darbesinin belirli bir olasılıkla birinci, ikinci ya da üçüncü derece yanığa yol açacak veya kuru odunu tutuşturacak kadar enerjiyi (cal/cm² cinsinden) ulaştırdığı eğik mesafeyi gösterir. Gereken enerji güçle birlikte yavaşça artar, çünkü büyük patlamalar darbelerini daha uzun sürede yayar. Model, atmosferin makul ölçüde açık olduğunu varsayar; pus, bulutlar ve gölgeler gerçek sonuçları önemli ölçüde değiştirir.

İyonlaştırıcı radyasyon

Radyasyon halkaları, ilk nötron ve gama ışını patlamasının belirli bir ani dozu (rem cinsinden) ulaştırdığı mesafeyi gösterir. 500–600 rem'lik dozlar yoğun tıbbi bakım olmadan genellikle ölümcüldür. Yüksek güçlü silahlarda ölümcül şok dalgası ve termal yarıçaplar ani radyasyon yarıçapının çok ötesine uzanır; bu yüzden bu etki en çok Hiroşima sınıfı küçük silahlarda önem taşır.

Serpinti

Serpinti bulutu yüzey patlamaları için modellenir (ateş topu yere hiç değmeyen bir hava patlaması çok az yerel serpinti üretir). Girdiler güç, fisyon oranı, rüzgâr hızı ve yönüdür; çıktı ise patlamadan bir saat sonrasına («H+1») göre saatte rad cinsinden doz hızı eğrileridir ve açık literatürde anlatılan basitleştirilmiş SIMFIC tipi yaklaşımı izler. Gerçek serpinti desenleri çok daha karmaşıktır: her yükseklikteki rüzgâra, yağmura ve araziye bağlıdır.

Arazi ve binalar

Haritadaki her halka düz ve açık bir zemin için hesaplanır; klasik başvuru modelleri de böyle kurulmuştur. Gerçek araziler tabloyu değiştirir. Isı parlaması düz çizgiler hâlinde ilerler; bu yüzden bir sırtın ya da sağlam bir binanın arkasındaki her şey yanıklardan korunurken, ateş topuna bakan açık yamaçlar daha ağır etkilenebilir. Şok dalgası engellerin çevresinden dolanır, ama tepeler yine de arka yüzlerinde onu zayıflatır; vadiler ve uzun düz caddeler ise onu kanalize edebilir. Nagazaki bunun klasik örneğidir: bomba Urakami vadisinin üzerinde patladı, çevredeki tepeler yıkımın büyük bölümünü vadiye hapsetti ve tepelerin ardındaki şehir merkezi, halkaların tek başına işaret edeceğinden çok daha az hasar gördü. Yoğun yüksek katlı semtler de kendi perdelemesini ve enkazını ekler. Halkaları idealleştirilmiş düz bir şehir için ölçek tahmini olarak görün, sokak sokak hasar haritası olarak değil.

Nükleer ateş topundan görüş hattını kesen bir tepenin kesiti, arazi gölgesi taralı — Ateş topu ile zemin arasındaki bir sırt arazi gölgesi düşürür: görüş hattı yoksa parlama yanığı da yoktur. Büyük sırtların çok gerisinde şok dalgası da muhtemelen daha zayıftır.

Bunun bir bölümünü göstermek için harita her patlamadan sonra arazi gölgelerini çizer. Simülatör açık yükseklik verilerini kullanarak ateş topundan, gerçek patlama yüksekliğinden ve Dünya'nın eğriliğini hesaba katarak 720 ışın gönderir ve yanık yarıçapı içinde ateş topunu göremeyen her yeri maviyle tarar: görüş hattı yoksa ısı parlamasından yanık da yoktur. Binalar dâhil değildir, çünkü bina yüksekliklerine ilişkin küresel bir veri seti yoktur. Büyük sırtların çok gerisinde kalan alanlar (görüş hattının arazinin 150 m'den fazla altından geçtiği yerler), şok dalgasının orada muhtemelen daha zayıf olduğuna dair niteliksel bir ipucu olarak, şok dalgası yarıçapı içinde kırmızıyla taranır; şok dalgası halkalarının kendisi dairesel kalır, çünkü bir şok dalgasının gerçek arazide nasıl büküldüğünü modellemek tam bir fiziksel simülasyon gerektirir. Kiev'in ya da Hiroşima'nın büyük bölümü gibi düz zeminlerde gölgeler neredeyse kaybolur; olması gereken de budur.

Kayıp tahminleri

Simülatör her patlamadan sonra kaç kişinin öleceğini ve yaralanacağını tahmin eder. Hasar halkaları içindeki her kilometrekarenin sakinlerini GHS-POP 2025 nüfus ızgarasıyla (30 açı saniyesi, yaklaşık 1 km; Avrupa Komisyonu Ortak Araştırma Merkezi, Global Human Settlement Layer, CC BY 4.0) sayar ve ABD Teknoloji Değerlendirme Ofisi'nin The Effects of Nuclear War (1979) çalışmasındaki aşırı basınca göre kayıp oranlarını uygular: 12 psi üzerinde yaklaşık %98 ölür; 5 ile 12 psi arasında %50 ölür, %40 yaralanır; 2 ile 5 psi arasında %5 ölür, %45 yaralanır; 1 ile 2 psi arasında yaklaşık %25 yaralanır. Ani radyasyonun ağır şok dalgası bölgesinin ötesine ulaştığı küçük silahlarda, 500 rem halkası içindeki insanların en az yarısı ölü sayılır.

Her aşırı basınç bölgesinde ölen, yaralanan ve sağ kalanların payını gösteren çubuk grafik — Simülatörün her aşırı basınç bölgesinin sakinlerine uyguladığı kayıp oranları.

Bu sayılar kaba bir büyüklük mertebesidir, öngörü değil. Nüfus ızgarası insanların nerede yaşadığını gösterir; dolayısıyla bir iş merkezine gündüz yapılacak bir saldırı çok daha fazla kişiyi etkiler. Sığınaklar, yangın fırtınaları, radyoaktif serpinti ve sağlık sisteminin çöküşü modellenmez.

Arazi gölgeleri açıkken tahmin kilometrekare kilometrekare düzeltilir. Ateş topunu göremeyen insanlar parlama yanıklarından kurtulur; bu yüzden kayıp oranları, yanıklara düşen pay kadar düşürülür: Hiroşima ve Nagazaki tahminleriyle uyumlu olarak ölümlerin kabaca dörtte biri ve yaralanmaların üçte biri. Büyük sırtların çok gerisindeki insanlar bir halka dıştaki şok dalgası bölgesinde sayılır. Lejant bu durumda her iki sayıyı da gösterir. Uygulamada etki yüksek hava patlamalarında mütevazı, tepelik şehirlerdeki alçak patlamalarda daha büyüktür, çünkü çoğu insan ateş topunu yine de gören vadilerde yaşar.

Bilinen sınırlar

Modeller kabaca 1 kiloton ile 20 megaton arasındaki güçler için kalibre edilmiştir; bu aralığın dışındaki değerler ekstrapolasyonla elde edilir ve daha az güvenilirdir. Kesin üst sınır 100 megatondur.
Kayıp ve hasar rakamları tek biçimli koşulları varsayar: arazi perdelemesi yok, hava durumu yok, ortalama yapı kalitesi.
Sonuçlar eğitim amaçlı tahminlerdir, sivil savunma planlaması için değil. Her mekanizmanın ne yaptığını nükleer patlamanın etkileri sayfasında okuyun ya da herhangi bir şehir ve güç için sayıları görmek üzere simülatörü deneyin.