Безопасность работы с радиоактивными веществами, производственное освещение

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГЛАВА 1. БЕЗОПАСНОСТЬ РАБОТЫ С РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

1.1 Применение радиоактивных веществ в строительстве

Радиоактивные изотопы применяются в строительстве и промышленности строительных материалов при дефектоскопии, в контрольно-измерительных и регулирующих приборах (толщиномеры, плотномеры, уровнемеры, регуляторы уровня), для ведения контроля за технологическими процессами (применение меченых атомов или частиц катализатора в аппаратах и трубопроводах), в нейтрализаторах зарядов статического электричества, для определения в воздухе рабочих помещений очень малых концентраций газов или пыли (сигнализаторов).

В промышленности строительных материалов и при производстве строительных работ для контроля качества железобетонных деталей, сварных швов металлических конструкций и трубопроводов, а также сварных соединений стыков арматуры железобетонных конструкций широко применяется гамма-дефектоскопия.

Метод гамма-дефектоскопии основан на просвечивании контролируемых объектов проникающим г-излучением. При просвечивании источник г -лучей располагают с одной стороны исследуемого объекта, а регистратор их интенсивности -- с другой.

Гамма-лучи, проникая через объект, ослабляются в зависимости от толщины и рода поглощающего материала и наличия дефекта. Пучок г -лучей, прошедших через объект в месте нахождения дефекта, имеет большую интенсивность, чем соседние пучки лучей, прошедшие через сплошной объект. радиоактивный излучение дозиметрический освещение

К достоинствам гамма-дефектоскопии в первую очередь относятся портативность источника и простота применяемой аппаратуры. Кроме того, этот метод можно использовать в полевых и монтажных условиях при контроле действующего оборудования для выявления различных эксплуатационных дефектов и при ремонтно-восстановительных работах.

Радиоизотопные средства автоматизации позволяют при минимальных затратах получить не только значительный экономический эффект, во я улучшают условия труда рабочих, повышают безопасность работ и общую культуру производства.

На рис. 9.2 приведена схема автоматизации сбрасывания с транспортной ленты камня в бункер. Радиоактивный источник и счетчик, установлен с таким расчетом, чтобы камень, заполняющий бункер, перекрывал излучение в момент заполнения и тележка начинала двигаться к следующему бункеру. Применение этого устройства позволяет осуществить комплексную механизацию загрузки бункеров и высвободить значительное число работающих, занятых тяжёлой и вредной работой.

Рис. 9.2. Схема автоматизации загрузки бункеров камнем: 1 -- барабан; 2 -- транспортерная лента; 3 -- тележка; 4 -- радиоактивный источник; 5 -- датчик

Для контроля за уплотнением бетонных монолитных конструкций используется специальный радиоактивный плотномер, основанный на принципе просвечивания. Источник излучения помещается в острие Т-образного зонда сечением 10 мм, погружаемого в слой бетона. Детектором служат два счетчика СТС-I, размещаемых в горизонтальных плечах приборов. Усиленные импульсы от счетчиков передаются на стрелочно-регистрирующий прибор, шкала которого проградуирована в единицах объемной массы. Прибор позволяет быстро получить достаточно надежные данные о плотности и равномерности укладываемого бетона.

Особое значение имеет контроль плотности бетона биологической защиты атомных электростанций. Плотность бетона определяет качество защиты работающего персонала от излучения реактора. Для контроля плотности защитного бетона с объемной массой 2,5 т/м³ используют плотномер РП-4. На домостроительных комбинатах с помощью радиоизотопных плотномеров контролируется объемная масса строительных изделий. Работа с радиоактивными веществами связана с опасностью для организма человека. Воздействие радиоактивных излучений может привести к тяжелым последствиям. Вместе с тем установлено, что при правильной организации работы и соблюдении необходимых мер защиты использование радиоактивных веществ безопасно.

1.2 Виды ионизирующих излучений. Основные единицы измерения

Электромагнитное (гамма, рентгеновское) и корпускулярное (альфа, бета, нейтронные) излучения, способные при взаимодействии с веществом создавать в нем заряды, ионы и электроны, называются ионизирующими.

Радиоактивный распад ядер сопровождается в основном б-, в- и г-излучением.

Радиоактивные излучения характеризуются ионизирующей и проникающей способностью.

Ионизирующая способность излучения определяется удельной ионизацией, т. е. числом пар ионов, создаваемых частицей в единице объема,
массы. Излучения различных видов обладают различной ионизирующей способностью.

Проникающая способность радиоактивных излучений определяется величиной свободного пробега. По мере пробега в веществе скорость частиц уменьшается и на некотором расстоянии от начала пути становится равной скорости движения атомов и молекул среды. Это расстояние называется длиной пробега.

Альфа-частицы представляют собой поток ядер гелия, испускаемых веществом и имеющих положительный заряд. Их энергия лежит в пределах от трех до девяти МэВ. Чем больше энергия частицы, тем больше полная ионизация, вызываемая ею в веществе. Пробег б-частиц, испускаемых радиоактивными веществами, достигает 8--9 см в воздухе, а в мягкой биологической ткани нескольких десятков микрон. Обладая сравнительно большой массой, б-частица быстро теряет свою энергию при взаимодействии с веществом, что обусловливает низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию.

Бета-частицы -- это поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде. Скорость их близка к скорости света, максимальная энергия лежит в диапазоне 0,05--3,5 МэВ, максимальный пробегов воздухе составляет несколько десятков метров, а в биологических тканях -- несколько сантиметров. Ионизирующая способность в-частиц ниже, а проникающая способность выше, чем б-частиц, так как они обладают значительно меньшей массой и большей скоростью распространения.

Нейтронное излучение -- это поток нейтронов. Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, они свободно взаимодействуют с ядрами атомов, вызывая ядерные реакции. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии и состава атома вещества, с которым они взаимодействуют.

Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния ядра, г-лучи обладают большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием. Энергия г-излучений различных изотопов находится в пределах от 0,1 до 3 МэВ.

Рентгеновское излучение -- электромагнитное, оно возникает при торможении быстрых электронов в веществе. Практически рентгеновское излучение может возникать в любых электровакуумных установках, в которых применяются достаточно большие напряжения (десятки и сотни киловольт) для ускорения электронного пучка. Как и г-излучение, оно обладает малой ионизирующей способностью и большой глубиной проникания.

Основные единицы радиоактивности и ионизирующих излучений. Активность А радиоактивного вещества -- число ядерных превращений dN в этом веществе за малый промежуток времени dt:

А = dN / dt,

Единицей измерения активности в системе СИ является один распад в секунду (расп/с). Эту единицу называют беккерель (Бк). Внесистемная единица активности -- кюри (Ки). Это активность препарата, в котором происходит 3,7-10¹⁰ расп/с. Производные единицы: 1мКи = 3,7'10⁷ расп/с, 1 мкКи = 3,7 * 10⁴ расп/с. Внесистемная единица активности кюри связана с беккерелем следующим образом: 1 Ки = 3,7' 10¹⁰ Бк.

Поглощенная доза излучения D -- отношение средней энергии dЗ, преданной излучением веществу в некотором элементарном объеме, массе dm вещества в этом объеме

D = dЗ/dm

Единицей поглощенной дозы в системе СИ является один джоуль на килограмм (Дж/кг). Эту единицу поглощенной дозы принято называть грэй (Гр).

Внесистемной единицей поглощенной дозы излучения является рад, который соответствует поглощению 100 эрг энергии любого вида ионизирующего излучения в 1 г облученного вещества (1 рад = 100 эрг/г). Производными единицами являются миллиард (мрад) и микрорад (мкрад).

Соотношение между единицами: 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад.

Величина поглощенной дозы зависит от вида излучения, его энергетического состава, состава облучаемой среды и условий облучения.

Для характеристики фотонного излучения по эффекту ионизации применяют так называемую экспозиционную дозу рентгеновского и г-излучений X_экс . Она представляет собой отношение суммарного заряда 46 всех ионов одного знака, созданных в воздухе, при полном торможении всех вторичных электронов, которые были образованы фотонами в малом объеме воздуха с массой dm к массе воздуха в этом объеме:

X_экс = dQ/dm.

Единица экспозиционной дозы в системе СИ -- кулон на килограмм (Кл/кг).

Внесистемной единицей экспозиционной дозы рентгеновского и г-излучений является рентген (р). Производные единицы: миллирентген (мр), микрорентген (мкр), рентген -- это доза фотонного излучения, которая в 1 см³ воздуха создает ионы, несущие одну электростатическую единицу электричества каждого знака. Масса 1 см³ атмосферного сухого воздуха при нормальных условиях составляет 0,0012932 г, следовательно, 1 Кл/кг = 3,876•10³ Р; 1Р = 2,58 * 10^-4 Кл/кг.

В связи с тем что одинаковая поглощенная доза различных видов излучений вызывает в биологической ткани различное биологическое действие, введено понятие эквивалентная доза.

Эквивалентная доза ионизирующего излучения H_экв -- величина, введенная для оценки радиационной опасности хронического облучения и определяется произведением поглощенной дозы D в ткани на коэффициент качества Q этого излучения: H= DQ

Единицей эквивалентной дозы в системе СИ является зиверт (Зв) -- это эквивалентная доза любого вида излучения в биологической ткани, которая создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза а один Гр образцового рентгеновского и г-излучегшя. В качестве, образцового обычно принимают рентгеновское излучение с энергией 200 кэВ.

Внесистемная единица эквивалентной дозы -- бэр. Это эквивалентная доза любого вида излучения в биологической ткани, которая создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза 1 рад образцового рентгеновского и г-излучения. Производные единицы миллибэр (мбэр), микробэр (мкбэр).

В дозиметрической практике часто сравнивают равноактивные препараты по ионизационному эффекту, производимому г -излучением в воздухе. Если два препарата при тождественных условиях измерения

создают одну и ту же мощность экспозиционной дозы, то говорят, что они имеют одинаковый г-эквивалент. Внесистемной единицей г-эквивалента является один мг экв. Это г-эквивалент радиоактивного препарата, г-излучение которого при тождественных условиях измерения создает такую же мощность экспозиционной дозы, что и г-излучение 1 мг радия Государственного эталона радия СССР в равновесии с основными дочерними продуктами распада при платиновом фильтре толщиной 0,5 мм. Обычно принимают, что при этих условиях 1 мг радия создает на расстоянии 1 см мощность экспозиционной дозы Х_экс = 8,4 Гр. Эта величина называется у-постоянной радия Г_Rа

Экспозиционную дозу рентгеновского и г-излучения в воздухе можно рассчитать по формуле

где A -- активность источника, Бк; t -- время облучения, с; r - расстояние от источника, м; Г_Rа -- г-постоянная изотопа.

1.3 Биологическое воздействие радиоактивных излучений

Биологическое действие радиоактивных излучений характеризуется ионизацией атомов и молекул организма, в результате чего происходит разрыв нормальных молекулярных связей и изменение химической структуры различных соединений. Изменение в химическом составе значительного числа клеток молекул приводит к их гибели. Поэтому, чем больше в веществе актов ионизации под воздействием лучей, тем больше биологический эффект.

Биологический эффект зависит от дозы облучения, вида его, времени воздействия, размеров облучаемой поверхности, индивидуальной чувствительности.

Нарушения биологических процессов в организме человека могут быть обратимыми, когда нормальная работа клеток облучаемой ткани полностью восстанавливается и не происходит патологических изменений, или необратимыми, ведущими к поражению отдельных органов или всего организма и возникновению лучевой болезни.

Необходимо, различать внешнее облучение и внутреннее. При внешнем облучении наиболее опасны в- и г- рентгеновское и нейтронное излучения.

Альфа- и бета- частицы, обладая незначительной проникающей способностью, вызывают при внешнем облучении только кожные порожения. Жесткие рентгеновские лучи могут привести к летальному исходу. Не вызывая при внешнем облучении поражения кожных покровов. Внутреннее облучение происходит при попадании радиоактивного вещества внутрь организма при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными элементами; через пищеварительный тракт (при питье загрязненной воды) и в редких случаях через кожу.

Заболевание, вызванное радиацией, может быть острым и хроническим. Острые поражения наступают при облучении, большими дозами в течение короткого промежутка времени. Хронические поражения ионизирующими излучениями бывают как общими, так и местными. Развиваются они всегда в скрытой форме в результате систематического облучения большими дозами (больше предельно допустимой нормы) как внешней радиацией, так и путем попадания внутрь организма радиоактивных веществ. Различают три степени хронической лучевой болезни. Для первой, легкой степени лучевой болезни характерны незначительные головные боли, вялость, слабость, нарушение сна и аппетита. При второй степени болезни указанные признаки заболевания обостряются, возникают нарушения обмена веществ, сосудистые и сердечные изменения, расстройства пищеварительных органов и др. Третья степень болезни характеризуется еще более резким проявлением перечисленных симптомов.

1.4 Нормирование ионизирующих излучений

Предельно допустимые уровни ионизирующих излучений определяются «Нормами радиационной безопасности. НРБ-76» и «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений. ОСП-72/80».

Действующими нормами установлены предельно допустимые дозы облучения (ПДД) а также годовой уровень облучения персонала, не вызывающий при равномерном накоплении дозы в течение 50 лет обнаруживаемых современными методами неблагоприятных изменений в состоянии здоровья самого облучаемого и его потомства.

Радиоактивные вещества неравномерно распределяются в различных органах и тканях человека. Поэтому и степень их поражения зависит не только от величины дозы, создаваемой излучением, но и от критического органа, в котором происходит наибольшее накопление радиоактивных веществ, приводящих к поражению всего организма человека.

Нормы радиационной безопасности НРБ-76 устанавливают ПДД внешнего и внутреннего облучения в зависимости от групп критических органов и категории облучаемых лиц:

Категория А. Персонал (профессиональные работники) -- лица, которые непосредственно работают с источниками ионизирующих излучений или по роду своей работы могут подвергаться облучению. _г,

Категория Б. Ограниченная часть населения -- контингент населения, проживающего на территории наблюдаемой зоны.

Категория В. Население области, края, республики, страны.

.ПДД внешнего и внутреннего о6лучения устанавливаются для трех групп критических органов или тканей человека: I - все тело, гонады,

красный костный мозг; II --мышцы, щитовидная железа, жировая
ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легки,
хрусталик глаза и другие органы, за исключением тех, которые относятся к группам I и III; III -- костная ткань, кожный покров кисти,
предплечье, лодыжки и стопы.

Предельно допустимые дозы внешнего и внутреннего облучения критических органов персонала (категория А) приведены в табл. 9.1.

Предельно допустимые дозы при внешнем и внутреннем облучении в зависимости от категорий облучения и группы критических органов приведены в табл. 9.2.

Таблица 9.1.

Группа критических органов или тканей	ПДД	Бэр
	за квартал	за год
I	3	5
II	8	15
III	15	30

Таблица 9.2.

Категория лиц, подвергающихся облучению	ППД, бэр 1 год, при группе критических органов
	I	II	III
А	5	15	30
Б	0,5	1,5	3

В любом случае доза, накопленная в возрасте до 30 лет, не должна превышать 12 ПДД.

Предельно допустимые дозы (ПДД) облучения для лиц категории А в группе I не должны превышать ПДД, определяемую по формуле: D?5(N--18), где D -- доза, бэр; N -- возраст, год.

Для защиты от внутреннего облучения необходимо исключить кон
такт с радиоактивными веществами в открытом виде, предотвратить их
попадание внутрь организма, в воздух рабочей зоны, а также не допускать радиоактивного загрязнения рук, одежды, поверхностей помещения и оборудования.\

Радиоактивные вещества в открытом виде как потенциальные источники внутреннего облучения делятся по степени радиотоксичности на пять групп:

А -- изотопы с особо высокой радиотоксичностью, активность которых равна 3,7• 10³ с ^-1 (О,1 мкКи); Б -- изотопы с высокой радиотоксичностью, активность, которых равна 3,7•10³ с ^-1 (1 мкКи); В -- изотопы со средней радиотоксинностью, активность которых равна 370•10³ с ^-1 (100 мкКи); Г -- изотопы с малой радиотоксичностью, активность которых равна 3700•10³ с ^-1 (1000 мкКи); D-- изотопы, для которых активность равна 37000 * 10³ с ^-1 (1000 мкКи).

Работы с открытыми радиоактивными веществами в зависимости от их активности на рабочем месте и относительной радиотоксичности делятся на три класса.

Работы III класса можно проводить в общих химических лабораториях, работы I и II класса -- в специально оборудованных помещениях, к которым предъявляются особые санитарные и технические требования. Работы III класса (выполнение простых операций с нелетучими веществами) можно проводить на отдельных столах, остальные работы этого класса выполняют в вытяжных шкафах; работа I и II классов -- в вытяжных радиохимических шкафах или боксах.

При работе с радиоактивными веществами возможно также загрязнение ими рабочих поверхностей, а в отдельных случаях рук и тела работающих. В результате загрязненные поверхности и тело могут стать потенциальными источниками облучения, как внешнего, так и внутреннего.

Дозу облучения кожи можно рассчитать с большой точностью и, исходя из этого, установить допустимые уровни загрязнения, учитывая

активность препарата и размеры загрязненной поверхности. Определить величину внутреннего облучения намного сложнее. Допустимые уровни загрязнения кожных покровов, средств индивидуальной защиты, поверхностей рабочих помещений, наружных частей оборудования не рассчитываются. Они установлены санитарными правилами, в которых учтены опыт работы с радиоактивными веществами, степень герметизации процесса, эффективность моющих средств.

1.5 Условия безопасной работы с источниками ионизирующих излучений. Общие принципы зашиты

Безопасность работающих с радиоактивными веществами обеспечивают установлением предельно допустимых доз облучения различными видами радиоактивных веществ, применением защиты временем или расстоянием, проведением общих мер защиты, использованием индивидуальных средств защиты. Большое значение имеет применение приборов индивидуального и общего контроля для определения интенсивности радиоактивных излучений.

Защита работающих с радиоактивными изотопами от вредных последствий ионизирующих облучений осуществляется системой технических, санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий.

К числу технических средств защиты относится устройство различных экранов из материалов, отражающих и поглощающих радиоактивное излучение. Экраны устраивают как стационарные, так и передвижные.

При расчете защитных экранов определяют их материал и толщину, которые зависят от вида излучения, энергии частиц и квантов и необходимой кратности его ослабления. Характеристика защитных материалов и опыт работы с источниками излучений позволяют наметить преимущественные области использования того или иного защитного материала.

Металл чаще всего применяют для сооружения передвижных устройств, а строительные материалы (бетон, кирпич и др.) -- для сооружения стационарных защитных устройств. Хорошо удовлетворяют защитным требованиям свинцовое и известковое стекло, стекло с жидкими наполнителями (бромистый, хлористый цинк).

Находит применение в качестве защитного материала от г-лучей свинцовая резина.

Расчет защитных экранов базируется на законах взаимодействия различных видов излучений с веществом. Защита от б-излучений несложная задача, так как б-частицы нормальных энергий поглощаются слоем живой ткани 60 мкм, в то время как толщина эпидермиса (омертвевшей кожи) равна 70 мкм. Слой воздуха в несколько сантиметров или лист бумаги являются достаточной защитой от б-частиц.

При прохождении в-излучений через вещество возникает вторичное излучение, поэтому в качестве защитных необходимо применять легкие материалы (алюминий, плексиглас, полистирол), так как

Энергия вторичного излучения увеличивается с ростом атомного номера материала.

Для защиты от в-частиц (электронов) высоких энергий используют экраны из свинца, но внутренняя облицовка экранов должна быть изготовлена из материала с малым атомным номером, чтобы уменьшить первоначальную энергию электронов, а следовательно, и энергию излучения, возникающего в свинце.

Толщина защитного экрана из алюминия

d = (0,54 E_max - 0,15),

где E_max --максимальная энергия в-спектра данного радиоактивного изотопа, МэВ.

При расчете защитных устройств в первую очередь необходимо учитывать спектральный состав излучения, его интенсивность, а также расстояние от источника, на котором находится обслуживающий персонал, и время пребывания в сфере воздействия излучения.

На основании имеющихся расчетных экспериментальных данных составлены таблицы кратности ослабления, а также различного рода номограммы, позволяющие определить толщину защитного слоя от гамма излучений различных энергий.

1.6 Организация дозиметрической службы. Индивидуальные защитные средства

Дозиметрический и радиометрический контроль на стройках и учреждениях, где проводятся работы с радиоактивными веществами и с источниками ионизирующих излучений, осуществляются службой радиационной безопасности. Частота дозиметрических замеров и характер необходимых измерений устанавливаются администрацией по согласованию с местными органами санитарного надзора.

При работе с радиоактивными веществами в открытом виде дозиметрический контроль, проводимый силами и средствами учреждений, должен включать: периодический контроль содержания радиоактивных веществ (газов, аэрозолей) в воздухе рабочих помещений, постоянный контроль загрязнения рабочих поверхностей и оборудования, контроль загрязнения рук и одежды работающих при выходе из помещения, контроль эффективности защитных мероприятий, еженедельный (а при необходимости чаще) контроль индивидуальных доз внешнего облучения, систематический контроль радиоактивности газовых и жидких выбросов. Данные дозиметрического контроля регистрируются в специальном журнале.

Весь обслуживающий персонал, имеющий контакт с радиоактивными веществами, должен быть снабжен индивидуальными дозиметрическими

средствами для контроля дозы г-излучения, получаемой каждым работником.

Степень радиационной загрязненности в местах, где ведутся работы с радиоактивными веществами, определяется приборами, принцип действия которых состоит в регистрации изменений эффектов, возникающих в процессе взаимодействия излучения с веществом.

Существуют ионизационный, сцинтиляционный, фотографический и химический методы измерения ионизирующего излучения.

Ионизационный метод основан на измерении ионизирующего эффекта, вызванного излучением. В качестве датчиков, позволяющих обнаружить эффект, сопровождающий прохождение излучения через вещество, служат в основном ионизационные камеры и газоразрядные счетчики. Этими приборами можно регистрировать не только заряженные частицы, но и г-лучи и нейтроны.

Сцинтиляционный метод основан на явлениях, происходящих в специальном кристалле (нафталин, антроцен, йодистый натрий, активированный талий), служащем детектором. Свободные электроны, появляющиеся при облучении, вызывают в кристалле характерную флюоресценцию. При воздействии флюоресцентного облучения на катод фотоумножителя сила тока усиливается до величины, легко поддающейся точному измерению.

Фотографический метод применяют при воздействии ионизирующего излучения на фотографическую пленку. Дозу излучения устанавливают при сравнении степени почернения пленок, облученных определенными дозами и дозами измеряемого облучения.

Химический метод основан на изменении свойств химических веществ под действием излучения (например, света).

Большое распространение получили вошедшие в практику в последнее десятилетие полупроводниковые, а также фото- и термолюминесцентные детекторы ионизирующих излучений.

Для контроля применяют индивидуальные дозиметры, переносные и стационарные сигнально-измерительные устройства.

Все лица, работающие с открытыми радиоактивными веществами и источниками излучений, при выполнении работ должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты.

Опыт работы с радиоактивными веществами показал, что при незначительных радиоактивных загрязнениях в качестве основной спецодежды можно применять халаты, шапочки, комбинезоны из неокрашенной хлопчатобумажной ткани. Такая одежда хорошо очищается от радиоактивных загрязнений, но не всегда обеспечивает надежную, защиту тела от попадания радиоактивных веществ. Такую защиту обеспечивает пленочная одежда (нарукавники, фартук, халат, костюм, изготовленные яз хлорвинила, полиэтилена или резины некоторых сортов).

Для защиты рук применяют медицинские резиновые перчатки, а при работе с веществами, обладающими значительной активностью, -- перчатки из просвинцованной резины с гибкими нарукавниками.

Для выполнения ремонтных работ, где загрязнения могут быть очень большими, используют пневматические костюмы (ЛГ-4, ЛГ-5) из пластических материалов с принудительной подачей под костюм воздуха или пневмошлемы (ЛИЗ-4, ЛИЗ-5).

При выполнении отдельных работ достаточно защищать лишь, органы дыхания. В этом случае пользуются респираторами и противогазами. Для защиты глаз от б- и в-излучений пользуются стеклами обычных очков; для защиты от жесткого в-излучения применяют слой плексигласа толщиной 2--2,5 мм; для защиты от г-лучей пригодно свинцовое стекло с фосфатом вольфрама, от нейтронов -- стекла с борсиликатом кадмия или втористыми соединениями.

Для защиты ног от загрязнений применяют спедобувь (ботинки с верхом из искусственной кожи или лавсановой ткани, сапоги из специальной резины формованные, чуни резиновые формованные), а для защиты этой или личной обуви -- дополнительную спецобувь (пластиковые чулки, бахилы, а также резиновые бахилы и галоши).

При использовании индивидуальных средств защиты следует обращать внимание на последовательность их одевания и снятия; несоблюдение этого ведет к загрязнению рук, одежды, оборудования.

ГЛАВА 2. ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Производственное освещение, правильно спроектированное и выполненное, способствует повышению производительности труда и качества выпускаемой продукции, оказывает положительное психологическое воздействие на работающих, повышает безопасность труда и снижает утомляемость и травматизм на производстве.

Неправильно выполненное освещение может явиться причиной травматизма в результате плохо освещенных опасных зон, слепящего действия ламп и бликов от них, резких теней, которые могут вызывать полную потерю ориентации работающих.

Неправильная эксплуатация осветительных установок, а также ошибки, допущенные при их проектировании и установке в зданиях с пожаро - и взрывоопасными производствами, могут привести к взрыву, пожару и несчастным случаям.

Учитывая то, что свет обеспечивает связь организма с внешней средой и обладает высоким биологическим и тонизирующим действием, к современному промышленному освещению предъявляются высокие требования как гигиенического, так и технико-экономического характера.

2.1 Основные светотехнические единицы и требования к производственному освещению

Производственное освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К основным количественным показателям относятся: световой поток, сила света, яркость, освещенность, коэффициент отражения.

Световой поток Ф определяется как мощность лучистой энергии, оцениваемая по световому ощущению, которое оно производит на человеческий глаз. За единицу светового потока принят люмен (лм). Световой поток определяется как величина не только физическая, но и физиологическая, поскольку измерение ее основывается на зрительном восприятии.

Все источники света излучают световой поток в пространство неравномерно, поэтому вводится величина пространственной плотности светового потока -- сила света I, которой называется отношение светового потока к телесному углу, в пределах которого световой поток распространяется и распределяется равномерно:

I_б = dФ / (dх)

где I_б -- сила света под углом б; dФ -- световой поток, равномерно распределяющийся в пределах телесного угла dх.

За единицу _Силы света принята кандела (кд). Однако кандела -- сила света, испускаемого поверхности площадью 1/600 000 м² полного излучателя (государственный световой эталон) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины (2046,65 К) при давлении 101325 Па (760 мм рт. ст.).

Освещенность Е -- плотность светового потока на освещаемой поверхности:

Е = dФ / (dА),

где dА - площадь поверхности, на которую падает световой поток dФ.

За единицу освещенности принят люкс (лк).

Яркостью поверхности L в данном направлении называется отношение силы света, Излучаемой поверхностью в этом направлении, к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению:

L_б = dI_б / dA cosб,

где dI_б -- сила света, излучаемого поверхностью dA в направлении б.

Коэффициент отражения с характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток, определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф_отр к падающему на нее световому потоку Ф_пад.

Требуемый уровень освещенности определяется степенью точности зрительных работ. Для рациональной организации освещенности необходимо не только обеспечить достаточную освещенность, но и создать необходимый качественные показатели освещения. К основным качественным показателям, определяющим условия зрительной работы, относятся такие понятия, как равномерность распределения светового потока, контраст объекта с фоном, видимость, показатель, ослепленности, коэффициент пульсации освещенности.

Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту, на котором он рассматривается, характеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета и фактуры поверхности, значения которого лежат в пределах от 0,02 до 0,95. При коэффициенте отражения поверхности более 0,4 фон считается светлым; от 0,2 до 0,4 -- средним и менее 0,2 -- темным.

Контраст объекта с фоном К характеризует соотношение яркостей рассматриваемого объекта (точка, линия, трещина, риска, раковина элементы, которые требуется различать в процессе работы) и фона:

K = (L_ф - L_о) / L_ф

где L_ф и L_о -- яркость соответственно фона и объекта.

Контраст объекта с фоном считается большим при значениях К более 0,5 (объект и фон резко различаются по яркости), средним при значениях К от 0,2 до 0,5 и малым при значениях К менее 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).

Видимость U характеризует способность глаза воспринимать объект; зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объема с фоном: U = К/К_пор. где К -- контраст объекта с фоном; К_пор -- пороговый контраст, т. е. наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым.

Показатель ослепленности X -- критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой X = (S -- 1)1000, где X -- показатель ослепленности; S=U₁/U₂ -- коэффициент ослепленности; U₁ и U₂ -- видимость объекта наблюдения соответственно при экранировании и при наличии близких источников в поле зрения.

Для измерения и контроля освещенности применяют люксметр, принцип действия которого основан на фотоэлектрическом эффекте. При попадании света на фотоэлемент в цепи соединенного с ним гальванометра возникает фототок, обусловливающий отклонение стрелки миллиамперметра, шкалу которого градуируют в люксах. В люксметрах рекомендуется использовать селеновый фотоэлемент, так как его спектральная чувствительность близка к спектральной чувствительности глаза. На рис. 10.1 показан люксметр Ю-16, широко применяемый на практике.

Рис.10.1. Объективный люксметр: 1 - гальванометр; 2 - селеновый фотоэлемент.

Для измерения яркости используют фотометры, в которых яркость поля прибора сравнивается с яркостью исследуемой поверхности.

Для освещения производственных, служебных, бытовых помещений используют естественный свет и свет от источников искусственного освещения.

2.2 Искусственное освещение

Искусственное электрическое освещение строительных площадок и мест производства строительных и монтажных работ предусматривается в том случае, когда недостаточно естественного света, или для освещения в те часы

суток, когда естественный свет отсутствует.

По конструктивному исполнению искусственное осветление может быть двух видов: общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на

рабочих местах.

Общее освещение подразделяется на общее равномерное освещение (когда вся строительная площадка или помещение освещается однотипными светильниками, равномерно расположенными над поверхностью освещаемого пространства и снабженными лампами одинаковой мощности) и общее локализованное освещение (при распределении светового потока с учетом расположения рабочих мест).

Применение одного местного освещения на строительной площадке и внутри производственного помещения не допускается.

Выбор системы освещения зависит от требований технологического процесса, размеров объектов различения и характера зрительных работ.

Для строительных площадок и участков работ необходимо предусматривать общее равномерное освещение. При этом освещенность должна быть не менее 2 лк независимо от применяемых источников света. Для участков работ, где нормируемые уровни освещенности должны быть более 2 лк, в дополнение к общему равномерному освещению следует предусматривать общее локализованное, которое выполняют осветительными приборами, устанавливаемыми на зданиях, конструкциях и мачтах общего равномерного освещения (рис. 10.2, 10.3).

Рис. 10.2. Инвентарная прожекторная мачта: 1 -- настал из досок; 2 -- пригруз; 3 -- мачта; 4 -- прожекторы

Рис. 10.3. Телескопическая осветительная стойка: 1 -- рама; 2 -- соединительная труба; 3 -- неподвяжиная часть основной трубы; 4 -- поворотная часть основной трубы; 5 -- кронштейн; 6 -- выдвижная труба; 7 -- плафоны; 8 -- трос; 9 -- ручная лебедка; 10 -- прижимной винт

Общее локализованное освещение создается осветительными приборами -- фарами, прожекторами или светильниками, устанавливаемыми на машинах и механизмах. По функциональному назначению электрическое освещение строительных площадок и участков подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное и специальное.

Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях строительных площадок для обеспечения нормальной работы, прохода людей и движения транспорта. Аварийное освещение предусматривается для обеспечения минимальной освещённости на строительной площадке и в производственных помещениях на случай внезапного отключения рабочего освещения.

Аварийное освещение для продолжения работы надлежит устраивать в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при аварии) и связанное с этим нарушением нормальное обслуживание может вызвать взрыв, пожар, отравление людей , длительное нарушение технологичного процесса, нарушение работы таких объектов, как

электрическая станция, диспетчерские пункты, насосные установки водоснабжения и другие производственные помещения, в которых недопустимо прекращение работ.

Аварийное освещение следует предусматривать, например, в местах производства работ по бетонированию особо ответственных конструкций в тех случаях, когда по требованиям технологии перерыв в укладке бетона недопустим.

Наименьшая освещенность рабочих поверхностей, требующих обслуживания при аварийном режиме, должна составлять 5% освещенности, нормируемой для рабочего освещения при системе общего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий.

Эвакуационное освещение надлежит устраивать в местах, опасных для прохода, на лестничных клетках, в производственных помещениях с числом работающих более 50 чел. Оно должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов и на ступенях не менее 0,5 лк, а на открытых территориях не менее 0,2 лк. Выходные двери помещений общественного назначения, в которых могут находиться более 100 чел., должны быть отмечены световыми сигналами-указателями.

Светильники аварийного освещения для продолжения работы присоединяют к независимому источнику питания, а светильники для эвакуации людей -- к сети, независимо от рабочего освещения, начиная от щита подстанции.

Для аварийного освещения следует применять только лампы накаливания и люминесцентные лампы.

К специальным видам освещения относят охранное и дежурное.

Для охранного освещения строительных площадок и дежурного освещения помещений следует выделять часть светильников рабочего или аварийного освещения.

Охранное освещение должно обеспечивать на границах строительных площадок или участках производства работ освещенность 0,5 лк

(горизонтальную на уровне земли или вертикальную на плоскости ограждения).

В «Инструкции по проектированию электрического освещения строительных площадок (СН 81 -- 80)» задаются как количественные, так и качественные характеристики, которые являются обязательными при создании нормальных условий труда.

Для освещения производственных помещений следует применять газоразрядные лампы независимо от принятой системы освещения в связи с их большими преимуществами экономического и светотехнического характера перед лампами накаливания. Использование ламп накаливания допускается только в случае невозможности применения газоразрядных ламп.

Принято раздельное нормирование освещенности в зависимости от применяемых источников света и системы освещения. Величина минимальной освещенности устанавливается согласно условиям зрительной

работы, которые определяются наименьшим размером объекта с фоном

и характеристикой фона.

При определении нормы освещенности необходимо учитывать ряд условий, вызывающих необходимость повышения уровня освещенности, выбранного по точности зрительной работы.

2.3 Искусственные источники света

При сравнении источников света одного с другим и при их выборе пользуются следующими основными характеристиками:

Электрические характеристики -- номинальное напряжение, т.е. напряжение, которое должно быть подано на лампу для нормальной ее работы, и электрическая мощность лампы.

Светотехнические характеристики: световой поток, излучаемый лампой Ф, в люменах; максимальная сила света, которая задается для некоторых ламп вместо светового потока I_max, в канделах.

Экономические и эксплуатационные характеристики: световая отдача (эффективность) лампы ш в лм/Вт, т. е. отношение светового потока лампы к ее электрической мощности ш = Ф/Р; срок службы t _сл= t + t_п , где t -- суммарное время горения лампы в часах от момента включения до момента перегорания; полезный срок службы t_п -- время, в течение которого световой поток лампы изменился не более чем на 20%, т. е. время экономически целесообразной эксплуатации ламп.

Конструктивные характеристики: форма колбы лампы, форма тела накала -- прямолинейная, спиральная; наличие и состав газа, заполняющего колбу лампы; давление газа.

Для электрического освещения мест наружных строительных и монтажных работ следует применять: лампы накаливания (общего применения, прожекторы, галогенные); ртутные газоразрядные лампы высокого давления ДРЛ, ДРИ, ксеноновые лампы ДКсТ, натриевые лампы высокого давления -- НЛВД.

Для общего равномерного освещения строительных площадок, как правило, используют светильники с лампами накаливания (при ширине строительной площадки до 20 м); осветительные приборы с лампами типа ДРЛ (при ширине площадки до 150 м); прожекторы с лампами накаливания и ДРИ (при ширине площадок от 150 до 200 м); осветительные приборы с ксеноновыми лампами, имеющими коэффициент усиления силы света не менее 10 -- при ширине площадки свыше 300 м и с установкой их на высоте 50 м и более.

Для освещения производственных помещений в настоящее время в качестве источников света применяют лампы накаливания я газоразрядные лампы.

Лампы накаливания относят к источникам света теплового излучения, которые являются наиболее распространенными источниками света. Это объясняется следующими их достоинствами: они удобны в эксплуатации, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть; у них небольшое время разгорания, они просты в изготовлении.

Наряду с отмеченными достоинствами лампы накаливания имеют и существенные недостатки: у них низкая световая отдача (для ламп общего назначения она составляет от 7 до 20 лм/Вт), сравнительно малый срок службы -- до 1000 ч, в спектре преобладают желтые и красные лучи, что сильно отличает их спектральный состав от солнечного света, искажает светопередачу и делает невозможным ряд работ.

Для освещения промышленных предприятий получили применение различные типы ламп накаливания: вакуумные (НВ), газонаполненные биспиральные (НБ), биспиральные с тритоно-ксеноновым наполнением

(НБК).

За последние годы разработаны лампы накаливания с йодным циклом -- йодные лампы. Наличие в колбе паров йода дает возможность повысить температуру накала спирали; образующиеся при этом пары вольфрама соединяются с йодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль, препятствуя расплавлению вольфрамовой нити. Срок службы у этих ламп повышен до 3000 ч, световая отдача, доходит до 30 лм/Вт. Газоразрядные лампы -- это приборы, в которых излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов, паров металла и их смесей.

Современные газоразрядные лампы имеют ряд преимуществ перед лампами накаливания. Основным преимуществом газоразрядных ламп является большая световая отдача -- от 50 до 100 лм/Вт (натриевые до 100, люминесцентные до 75--80, ртутные высокого давления до 60, газовые сверхвысокого давления до 50 лм/Вт). Они имеют значительно больший срок службы, который у некоторых типов ламп достигает 8000--14 000 ч. От газоразрядных ламп можно получить световой поток практически в любой части спектра, подбирая соответствующим образом инертные газы и пары металлов, в атмосфере которых происходит разряд. Источники света помещают в специальную осветительную арматуру, которая обеспечивает требуемое направление светового потока на рабочие поверхности, защиту глаз от слепящего действия ламп, предохранение ламп от загрязнения и механических повреждений, а также изоляцию их от неблагоприятной внешней среды.

В зависимости от конструктивного исполнения различают, светильники: открытые, защищенные, закрытые,- пыленепроницаемые, влагозащищенные, взрывозащищенные, взрывобезопасные.

При производстве работ в темное время суток для освещения строительных площадок, заводских дворов домостроительных комбинатов, территорий складов широко используют прожекторное освещение. Основными типами прожекторов являются прожекторы заливающего света типа ПЗС-45, ПЗС-35, ПЗС-25 с лампами накаливания 1000, 500--300 и 150 Вт.

По назначению светильники делят на светильники общего и местного освещения.

Светильники с лампами накаливания в зависимости от распределения светового потока в пространстве подразделяют на светильники прямого, рассеянного и отраженного света. Светильники прямого света * направляют в нижнюю полусферу не менее 90% всего светового потока. Наиболее распространенными светильниками прямого света в открытом или защищенном исполнении являются «Глубокоизлучатель» и «Универсаль».

Светильники рассеянного света распределяют световой поток между нижней и верхней полусферами, причем в одну из них излучается более 10%, а в другую менее 90% света. Эти светильники хорошо обеспечивают равномерность освещения при полном отсутствии теней. К светильникам прямого и рассеянного света относятся соответственно «Люцетта» и «Шар молочного света».

Светильники отраженного света посылают в верхнюю полусферу не менее 90% всего светового потока, обеспечивают мягкое освещение без резких теней.

На предприятиях строительной индустрии широко применяют светильник типа «Универсаль» УПМ-500, СХ-60, СХ-200, СХ-500 (для химически активной окружающей среды); СПБ (пылебрызгозащитные); ПУ-100, ПУ-200 (для сырых и пыльных помещений).

Во взрывоопасных помещениях устанавливают специальные взрывозащитные светильники преимущественно двух исполнений: взрывонепроницаемого и повышенной надежности против взрыва. Взрывонепроницаемые светильники типа В4А, ВЗГ надежны и безопасны в помещениях с наиболее распространенными взрывоопасными смесями. Эти светильники снабжены жесткой щелевой защитой в местах крепления основных деталей, взрывонепроницаемым патроном для блокировочных контактов.

Для общего освещения взрывоопасных помещений применяют светильники типа ВЗГ-300, ВЗГ-200М, ВЗГ-100, ВЗГ-60; для местного освещения -- светильники типа БП-62В, ПР-60В, ВЗГ-25 (сетевые), В2А, СЗГ (аккумуляторные).

Светильники повышенной надежности против взрыва -- типа Н4Б-300М, НОБ-300, НЗБ-150. Повышенная надежность этих светильников достигается механической прочностью оболочки, герметичностью исполнения, термической способностью стеклянного колпака, металлической защитной сеткой.

Для освещения производственных помещений широко применяют люминесцентные лампы преимущественно с многоламповыми светильниками. Для освещения производственных помещений с небольшой запыленностью и нормальной влажностью используют открытые светильники типа ДО (открытый, дневного света), для помещений с большим содержанием влаги и пыли -- закрытые светильники типа ПВЛ -- пылевлагозащищенный, люминесцентный. Для освещения взрывоопасных помещений применяют люминесцентные светильники взрывозащищенного исполнения.

2.4 Расчет искусственного освещения

Обычной задачей расчета освещенности является определение числа и мощности светильников, необходимых для обеспечения заданного значения освещенности.

Все применяемые приемы расчета основаны на двух формулах, связывающих освещенность с характеристиками светильников и ламп:

Е_ср = Ф₀ з / A; E = I_б cos³ б / (h² k),

где Е_ср -- средняя освещенность, лк; Ф₀ -- световой поток всех установленных источников света, лм; з -- коэффициент использования установки; А -- освещаемая поверхность, м²; Е -- освещенность в расчетной точке; I_б -- сила света источника в направлении расчетной точки, кд; h -- высота установки светильников, м; k -- коэффициент запаса.

Принципиальная разница между приведенными формулами состоит в том, что первая из них определяет среднюю освещенность поверхности, а вторая -- освещенность конкретной точки на поверхности.

Метод, основанный на первой формуле, носит название метода светового потока или коэффициента использования и позволяет обеспечить среднюю освещенность поверхности. Метод, основанный на второй формуле, точечный, позволяет обеспечить заданное распределение освещенности на поверхности.

Соответственно этим Особенностям метод коэффициента использования применяют для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей, а также для расчета наружного освещения в случаях, когда нормирована средняя освещенность. Точечный метод используют для расчета местного освещения при любом расположении освещаемых поверхностей.

Освещенность по методу коэффициента использования определяют по формуле:

E_ср = Ф_л з / (lbk)

и соответственно пролет между опорами для создания заданной освещенности

l = Ф_л з / (E_ср kb),

где Ф_л -- световой поток всех ламп, устанавливаемых на опоре, лм; E_ср -- средняя нормируемая освещенность, лк; b -- ширина освещаемой площади, м.

Необходимое число светильников N, располагаемых равномерно по периметру больших площадей:

N = E_ср Ak / з Ф_л

где А -- площадь освещаемой территории, м².

Коэффициент использования з определяют по отношению b/h = 5.

Минимально допустимая высота установки светильников (прожектёров):

h = v I_max / C

или

h = m v I_max

где m = 1 /v C; С -- отношение осевой силы света светильника (прожектора) к квадрату высоты их установки.

При расчете прожекторной осветительной установки конечной целью является определение: а) числа прожекторов, необходимых для создания на освещаемой площадке заданной расчетной освещенности; б) мест установки прожекторных мачт и прожекторов;/ в) высоты установки прожекторов над освещаемой поверхностью; г) углов наклона прожекторов в вертикальной плоскости; д) углов поворота прожекторов в горизонтальной плоскости.

Ориентировочное определение необходимого числа прожекторов и общей мощности установки прожекторного освещения можно вести упрощенным способом по методу удельной мощности.

...