¿Qué tan profundo bajo el agua tengo que sumergirme para estar a salvo de la detonación de una bomba de hidrógeno de 1MT arriba?

La profundidad puede no ser tu amiga, pero el número de capas sí lo es. Cuando la onda de choque golpea la superficie del agua, gran parte se refleja, pero parte de la onda de choque se transmite. ¿Cuánto cuesta? Resulta que escribieron un libro al respecto :

Como se discutió por Henderson et al. (1990), cuando una onda expansiva entra en contacto por primera vez con una capa de agua, una gran parte de la energía incidente se refleja hacia la fuente debido a la falta de coincidencia de impedancia en la interfaz aire-agua. La energía restante, que se transmite a través de la capa de agua, forma la onda de choque débil observada y el aumento de presión inicial resultante. Para las condiciones experimentales consideradas aquí, la sobrepresión inicial de la explosión se mitiga hasta en un 80 %. Esto indica que una lámina de agua puede ser un mitigador de explosiones de emergencia eficaz.

En este caso, el explosivo era 48,4 g de PETN (página 14), pero no tengo ninguna razón para esperar que una onda de choque se comporte de manera diferente a otra.

Entonces, ¿qué tan lejos tienes que estar? Bueno, no han escrito un libro sobre eso, pero escribieron un archivo de texto al respecto. Me estoy poniendo un poco nervioso por la atención que ha recibido este problema...

 Blast effects of nuclear bomb (this is for an 80 col. printout)
 All distances to effect in miles.   Note: airburst distances in ( )
 Airburst for optimum damage for that effect, since the height of airburst
 changes these figures represent worst case.  See example for fixed height 
results.

MT        1psi      1.5       3         6         10        30 overpressure
0.2       4(7.5)    3(6)      2(3.4)    1.3(1.8)  1(1.2)    .55(.6)
0.6       6(11)     4.5(9)    2.8(5)    1.8(2.6)  1.4(1.7)  .8(.9)
1.0       7(13)     5.5(10.5) 3.3(6)    2.2(3.2)  1.6(2)    .95(1.05)
5         12(23)    9(18)     5.5(10)   3.7(5.5)  2.7(3.5)  1.6(1.8)
20        19(35)    14(28)    9(16)     6(8.5)    4.3(5.5)  2.5(3.4)
(Update note: the 5 & 20 Megaton bombs only existed in old Soviet Bear and 
Bison class bombers and have been replaced with more modern 1 Megaton bombs.
The old US Titan missiles with their 9 Megaton bombs were scraped during late
1987 and early 1988)

...

Examples of damage (from SURVIVING DOOMSDAY -Clayton, from tables in THE
EFFECTS OF NUCLEAR WEAPONS 1977 -Gladstone) 
0.5 psi Private airplanes damaged but flyable, windows have light damage 
1.0 psi Windows heavily damaged, wood frame houses lightly damaged 
1.75 psi Some, but not all, glass shards capable of penetrating abdominal wall.
2 psi Human body thrown hard enough to cause incapcitating injuries if standing
3 psi Human body thrown hard enough to cause 1% fatalities if standing up.
4 psi Forest road impassable due to fallen trees.
5 psi Wood frame house collapse, 1% of eardrums rupture (in the elderly) 
6 psi Human body thrown hard enough to cause 99% fatalities 

De este cuadro, 6 psi es suficiente para una tasa de mortalidad del 99%. Estás en un sumergible, así que hay 6 psi en el aire del submarino. El reflejo de la superficie significa que necesita 5 veces esa presión de onda de choque (recíproco del 80%), que es de 30 psi, lo que sugiere que se necesita una distancia de 0,95 millas. Sin embargo, hay más en esto, porque tienes dosdesajustes de impedancia. Uno de aire a agua y otro de agua a aire. Estos efectos se acumulan, lo que significa que necesitas 25 veces más presión en la superficie para que te afecte. Por lo tanto, necesitaría una onda de choque de 150 psi golpeando el agua para alcanzar los 6 psi esenciales. Si miramos la mesa, esa presión es notablemente difícil de alcanzar. Obviamente, la mesa no llega tan lejos, pero estaría tentado de adivinar que es alrededor de 0.1 mi, o alrededor de 500 pies. Como punto de comparación, Little Boy, la bomba lanzada sobre Hiroshima, fue detonada a 1.968 ± 50 pies. No jugaré juegos de CONOPS con armas nucleares, pero supongo que cuando la onda de choque golpea la superficie del agua, ha ido lo suficientemente lejos como para estar por debajo del nivel mágico de 150 psi.

¿Qué hay de la radiación? Pedazo de pastel. De nuestro sitio hermano :

Sabemos por la industria de la energía nuclear que las piscinas de almacenamiento de combustible gastado son lugares bastante seguros para estar, en cuanto a la radiación. En realidad, es seguro nadar en ellos, hasta cierto punto, porque los buzos humanos los revisan de forma rutinaria. Simplemente no pueden acercarse demasiado al combustible gastado.

Usamos estas piscinas para almacenamiento a corto plazo porque el agua es un muy buen escudo contra la radiación. ¿Que bien? Pues bien, según un informe sobre el tema preparado para el DoE allá por 1977, una capa de agua de 7 centímetros de espesor reduce a la mitad la radiación ionizante (rayos y partículas) que se transmite a través de ella (el resto es captado o moderado a energía no ionizante niveles, principalmente calor).

Teniendo en cuenta que puede contener la respiración y sumergirse a 700 cm en un abrir y cerrar de ojos, la radiación no será un problema para ningún sumergible.

Cuanto más cerca del agua esté cuando se apaga, más energía se le distribuye. El aire es un medio 'compresible', por lo que un cuerpo puede desviar parte de la onda de presión a su alrededor . Sin embargo, el agua no lo es. El aire permite que la metralla y los escombros viajen y se conviertan en proyectiles peligrosos. En el agua, es al revés, el agua reduce significativamente la velocidad de los proyectiles y las "partículas radiactivas", sin embargo, transmite mucho más de la onda de presión directamente.

Es como la diferencia entre tomar un resorte largo y empujar a alguien para tratar de derribarlo versus tomar un poste de acero y empujarlo. El poste de acero tiene una transferencia mucho más directa de la energía aplicada.

cotizado

Si te paraste fuera del alcance de la metralla para que explote una granada de mano, es probable que permanezcas ileso. Si estuviera al mismo rango de una explosión submarina, la onda de presión probablemente lo mataría [fuente: Landsberg]. Cuando la ola alcanzara tu piel, te atravesaría. Después de todo, poco de su poder se reflejaría porque la densidad de tu cuerpo es similar a la del agua. La ola golpearía las bolsas llenas de aire de su cuerpo y comprimiría instantáneamente los gases allí, lo que posiblemente resultaría en vasos sanguíneos bloqueados, pulmones rotos, tejidos internos desgarrados e incluso hemorragia cerebral. Las olas que golpean la superficie del agua o el fondo de la piscina rebotarían, infligiendo aún más daño. Explore los enlaces en la página siguiente para obtener más información sobre las explosiones, el cuerpo humano y cómo sobrevivir a otros encuentros peligrosos.

Esto implica que tendrías que estar más lejos de la explosión que si estuvieras en la superficie del agua. Eso también con la expectativa de que estuviera al menos parcialmente sumergido cuando detonó la ojiva.

El agua no se comprime bien y cuanto más profundo vaya, más presión hay en el casco, ahora agregue una gran explosión 'empujando' el agua hacia abajo aún más, intentará colapsar todas las bolsas de aire para ayudar a 'aliviar' la presión. Su pequeña lata necesitaría ser extra fuerte. Supongo que estar un poco bajo la superficie y viajar tan rápido y lejos de la zona cero sería su mejor oportunidad de supervivencia.

Yendo directamente hacia abajo, está agregando más presión de agua, lo que hace que su submarino se acerque cada vez más a sus tolerancias. y manteniéndolo en línea directa con la onda de presión. Yendo directamente debajo de la superficie, cambias el ángulo de 'ataque' muy rápidamente mientras corres. si sopla por encima de la superficie, el ángulo de reflexión se vuelve más fácil para que el agua se desvíe cuanto más te alejes. Si sopla bajo el agua, puede moverse más fácilmente con el agua o puede ser desviado fuera del agua, como pus de un grano.

Así que mi WAG está a unos 10 pies de profundidad y sale lo más rápido posible. Trate de estar a una milla de distancia o más si puede.

Probablemente no puedas escapar bajando.

Pero esto depende de la profundidad para la que fue diseñado su barco.

Este documento proporciona ecuaciones para calcular el psi de una bomba equivalente de TNT variable a una profundidad variable bajo el agua (en pies, lo siento) de la explosión en la superficie.

$P = 0.7 * 2.16 \times 10^4 ({{W^{1/3}}\over{R}})^{1.13}$

Dónde$P$es la sobrepresión en psi, el coeficiente 0.7 es la atenuación por estar sobre la superficie,$W$es el peso de la carga en libras, y$R$es el rango en pies.

Las preguntas se derivan empíricamente de estos datos:

En tu caso, para una bomba de 1MT, las cosas no pintan bien . Su barco probablemente pueda sumergirse al menos 1000 pies bajo el agua (para recolectar el oro). En agua de mar eso es alrededor de 460 psi. La sobrepresión de una detonación de superficie de 1MT a 1,000 pies bajo el agua es de más de 1,100 psi. Por lo tanto, a menos que su sumergible tenga un factor de seguridad de presión de más de tres veces la profundidad operativa, es poco probable que sobreviva.

No sé su profundidad planificada, pero estimaré que tiene un factor de seguridad del 20%. Dada esa información, puedo ver que si diseñó para 3,240 pies y se sumergió a esa profundidad, la sobrepresión estaría dentro de sus márgenes de seguridad.

Tenga en cuenta que la línea azul solo parece estar volviendo a subir porque la sobrepresión adicional ha dejado de disminuir más rápido que el crecimiento de la presión al aumentar la profundidad.

Un factor que aún no se ha discutido: suponiendo que sobrevivas a la explosión y la radiación, etc., ¿qué haces a continuación? Tu nave está destruida y estás en un pequeño sumergible de corto alcance a millas de tierra. Incluso si los grupos de rescate notaron la explosión (y las probabilidades son que algún cuerpo notara una bomba nuclear de 1 MT ), naturalmente asumirían que nada podría haber sobrevivido. La nave estaría en millones de pedazos, pasarían años antes de que alguien notara que los restos del sumergible no estaban presentes entre los escombros. Además, mencionó que había secuaces buscándolo y que harían todo lo posible para obstaculizar cualquier posible esfuerzo de rescate.

Su sumergible eventualmente se quedaría sin combustible, en realidad no están construidos para viajes largos por mar. Incluso el proceso de sumergirse y volver a la superficie requiere energía para alimentar el submarino, y sin el barco para recargar y reabastecer de combustible, su vehículo pronto estará muerto en el agua. Y supongo que no tuviste tiempo de empacar un desalinizador de agua y raciones para unas pocas semanas allí. Sin mencionar el equipo de navegación, por lo que es posible que ni siquiera sepas en qué dirección ir para encontrar la tierra más cercana. El aire también sería un problema. No puedes permanecer bajo el agua para siempre, pero salir a la superficie para reabastecerte de aire corre el riesgo de ser descubierto por los secuaces del villano. Su pronóstico más probable en este punto sería una muerte lenta por asfixia, sed y/o inanición.

Estoy pensando que la mayoría de los barcos de superficie son más rápidos que los sumergibles, especialmente los que están cargados de oro. :)
Es poco probable que el villano le dé tiempo suficiente para correr en la superficie, en cualquier caso.
Sospecho que uno tampoco podría sumergirse lo suficientemente rápido como para salir del alcance. Una bomba nuclear de 1MT en la superficie, o cerca de ella, va a vaporizar una gran cantidad de agua, posiblemente solo convirtiéndola en hidrógeno y oxígeno, además de todos los demás fragmentos disueltos.

La radiación que no está descomponiendo la materia cercana en sus átomos componentes va a volar a través de cualquier medio que haya interpuesto, por lo que suponiendo que las ondas de choque primarias y secundarias no aplasten o dañen su sumergible, definitivamente querrá verificar su dosímetro para ver qué tipo de vida útil puede esperar en sus órganos, se supone que las lesiones por radiación son algunas de las lesiones internas más dolorosas.

Querrías estar a varios kilómetros de distancia como mínimo.

Incluso si escapó de la explosión, las posibilidades de escapar de los isótopos radiactivos son probablemente muy poco probables, pero digamos que lo hizo. Técnicamente, viviría un poco más que los directamente afectados. Sus posibilidades de supervivencia dependerán de qué tan rápido pueda obtener tratamiento médico, suponiendo que tal tratamiento exista. La radiación se propaga más rápido que un incendio forestal, puede cubrir una manzana completa en segundos a lo largo de varios cientos de kilómetros, e incluso puede encontrar que tomar un baño de ácido es una muerte más pacífica que verse afectado por la radiación. Si puede afectar a las partículas de aire, puede estar seguro de que los efectos sobre las moléculas de agua realmente no pueden protegerlo. Aunque supongo que la explosión de un submarino nuclear causaría que el cuerpo de agua se contaminara durante los próximos mil años.