Радиоактивное заражение возникает по причине выпадения радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва. Основными источниками радиоактивности при таких взрывах являются продукты деления веществ, составляющих ядерное горючее, включающие в себя 200 радиоактивных изотопов 36-и химических элементов. Также наведенная активность возникает в результате воздействия потока нейтронов ядерного взрыва на некоторые химические элементы в составе грунта, такие как натрий и кремний. Некоторая часть ядерного горючего, не участвующая в реакции деления, может также попасть в виде мельчайших частиц в продукты взрыва.
Излучение радиоактивных веществ состоит из трех видов лучей: альфа, бета и гамма. Гамма-лучи обладают наибольшей проникающей способностью (в воздухе они проходят путь в несколько сотен метров), бета-частицы имеют меньшую проникающую способность (несколько метров), а альфа-частицы имеют незначительную проникающую способность (несколько сантиметров). Поэтому гамма- и бета-излучения являются основной опасностью для людей при радиоактивном заражении местности.
Особенности радиоактивного заражения отличают его от других поражающих факторов ядерного взрыва. Во-первых, радиоактивное заражение имеет большую площадь поражения, охватывающую тысячи и десятки тысяч квадратных километров. Во-вторых, сохранение поражающего действия может продолжаться дни, недели, а иногда и месяцы. В-третьих, радиоактивные вещества не имеют цвета, запаха и других внешних признаков, что затрудняет их обнаружение.
Зоны радиоактивного заражения образуются в районе ядерного взрыва и на следе радиоактивного облака. Наибольшая зараженность местности радиоактивными веществами наблюдается при наземных и подземных ядерных взрывах (произведенных на небольшой глубине), а также надводных и подводных ядерных взрывах. Зараженность местности радиоактивными веществами также может возникнуть в результате применения противником радиологического оружия.
При наземном или подземном ядерном взрыве огненный шар касается поверхности земли. В результате образуется облако, состоящее из радиоактивных и неактивных оплавленных частиц грунта, которое поднимается и приобретает грибовидную форму. Это облако перемещается с определенной скоростью и в определенном направлении под действием воздушных потоков. Большая часть радиоактивных осадков, вызывающих сильное заражение местности, выпадает из облака в течение 10–20 часов после ядерного взрыва.
Радиоактивное заражение приводит к заражению поверхности земли, воздуха, водоисточников, материальных ценностей и других объектов. Масштабы и степень радиоактивного заражения зависят от мощности и вида взрыва, конструкции боеприпаса, характера поверхности, над которой произведен взрыв, метеорологических условий и времени, прошедшего после взрыва.
Форма следа радиоактивного облака зависит от направления и скорости ветра. На равнинной местности при постоянном направлении и скорости ветра радиоактивный след имеет форму вытянутого эллипса. Наиболее высокая степень заражения наблюдается на участках следа, расположенных близко к центру взрыва и на оси следа. Наименьшая степень заражения наблюдается на границах зон заражения и на участках, наиболее удаленных от центра наземного ядерного взрыва.
Степень радиоактивного заражения местности характеризуется уровнем радиации на определенное время после взрыва и экспозиционной дозой радиации (гамма-излучения), полученной за время от начала заражения до полного распада радиоактивных веществ.
Уровнем радиации измеряют мощность экспозиционной дозы на высоте 0,7–1 метра над зараженной поверхностью. Заражение техники, предметов, одежды, продовольствия, воды, а также кожных покровов людей и животных измеряют в миллирентгенах в час. Местность считается зараженной радиоактивными веществами при уровне радиации 0,5 рентгена в час и выше.