Основными характеристиками вибраций являются:

а) частота колебаний, (f), гц;

б) амплитуда перемещения, мм;

в) виброскорость, V, мм/с;

Значения виброскорости и виброускорения для различных источников изменяются в очень широких пределах, поэтому, как и для шума, удобнее пользоваться их логарифмическими характеристиками. Так, логарифмический уровень виброскорости (или просто уровень виброскорости) определяется по формуле:

;

где Lv - уровень виброскорости, дБ; V - виброскорость, м/с; (5?10-8м/с) - пороговое значение колебательной скорости, стандартизованное в международном масштабе.

По аналогии логарифмический уровень виброускорения может быть определен следующим образом:

где La - уровень виброускорения, дБ; а - ускорение колебаний, м/с2; (3•10-4 м2/с) - пороговое значение ускорения колебаний, стандартизованное в международном масштабе.

Характеристиками ультразвуковых и инфразвуковых колебаний, как и в случае звуковых волн, являются уровень интенсивности (Вт/м2), уровень звукового давления (Па) и частота (Гц).

4.4.2. Действие шума, ультра- и инфразвука, а также вибрации на организм человека. Длительное воздействие шума на организм человека приводит к следующим последствиям шумовой болезни: а) снижается производительность труда; б) ослабляется память, внимание, острота зрения и чувствительность к предупредительным сигналам;

г) снижается чувствительность слуха. Звуки очень большой силы, уровень которых превышает 120-130 дБА (уровень шума, замеренный по шкале А шумомера или эквивалентный уровень шума) вызывают болевое ощущение и повреждения в слуховом аппарате (акустическая травма). В табл. 8 представлены уровни различных звуков.

Таблица 8

Уровни различных звуков в зависимости от источника шума и расстояния

Источник шума	Расстояние, м	Уровень шума, дБА
Жилая комната -- 35
Речь средней громкости 1 60
Машинописное бюро -- 65
Металлорежущие станки На рабочем месте 80-96
Дизельный грузовик 7 90
Пневмоперфоратор 1 100
Реактивный двигатель 25 140
Выстрел из артиллерийского орудия 1-2 160-170

Разрыв барабанных перепонок в органах слуха человека происходит под воздействием шума, уровень звукового давления которого составляет примерно 186 дБА. Воздействие на организм человека шума, уровень которого около 196 дБА, приведет к повреждению легочной ткани (порог легочного повреждения).

Однако не только сильные шумы, приводящие к мгновенной глухоте или повреждению органов слуха человека, вредно отражаются на здоровье и работоспособности людей. Шумы небольшой интенсивности, порядка 50-60 дБА, негативно воздействуют на нервную систему человека, вызывают бессонницу, неспособность сосредоточиться, что ведет к снижению производительности труда и повышает вероятность возникновения несчастных случаев на производстве. Если шум постоянно действует на человека в процессе труда, то могут возникнуть различные психические нарушения, сердечно-сосудистые, желудочно-кишечные и кожные заболевания, тугоухость.

Последствия воздействия шума небольшой интенсивности на организм человека зависят от ряда факторов, в том числе возраста и состояния здоровья работающего, вида трудовой деятельности, психологического и физического состояния человека в момент действия шума и др. Шум, производимый самим человеком, обычно не беспокоит его. В отличие от этого посторонние шумы часто вызывают сильный раздражающий эффект. Если сравнивать шумы с одинаковым уровнем звукового давления, то высокочастотные шумы (f > 1000 Гц) более неприятны для человека, чем низкочастотные (f < 400 Гц). В ночное время шум с уровнем 30-40 дБА является серьезным беспокоящим фактором.

Наиболее приятны для уха естественные звуки голосов природы. Шум листвы имеет уровень звукового давления равный 10 дБА.

При постоянном воздействии шума на организм человека могут возникнуть патологические изменения, называемые шумовой болезнью, которая является профессиональным заболеванием. Длительное воздействие шума выше 85 дБ приводит к постоянному повышению порогов слуха, а затем к развитию тугоухости и глухоты.

Инфразвук также оказывает негативное влияние на органы слуха, вызывая утомление, чувство страха, головные боли и головокружения, а также снижают остроту зрения. Особенно неблагоприятно воздействие на организм человека инфразвуковых колебаний с частотой 4-12 Гц.

Вредное воздействие ультразвука на организм человека выражается в нарушении деятельности нервной системы, снижении болевой чувствительности, изменении сосудистого давления, а также состава и свойств крови.

Ультразвук передается либо через воздушную среду, либо контактным путем через жидкую и твердую среду (действие на руки работающих).

Необходимо различать общую и местную вибрации.

Общая вибрация действует на весь организм в целом, а местная - только на отдельные части его (верхние конечности, плечевой пояс, сосуды сердца).

Вибрация, помимо разрушительного действия на машины и механизмы (статистика показывает, что около 80% поломок и аварий в машиностроении является результатом недопустимых вибраций), оказывает вредное влияние на здоровье людей. Под действием вибрации происходит угнетение периферической нервной системы; ослабление памяти; повышение энергетических затрат организма; изменения в нервной и костно-суставной системах; повышение артериального давления.

Виброболезнь относится к группе заболеваний, эффективное лечение которых возможно лишь на ранних стадиях, причём восстановление нарушенных функций происходит очень медленно, а при некоторых условиях наступают необратимые процессы, приводящие к инвалидности.

Таким образом, полное устранение или снижения уровня шума и вибрации являются одним из непременных условий оздоровления условий труда и повышения технической культуры производства.

Нормирование шума и вибрации. Шум нормируется согласно ГОСТу 12.1.003-83 «Шум. Общие требования безопасности» и СН 3223-85 «Санитарные нормы допустимых уровней шума на рабочих местах». В указанных нормативных документах предусмотрены два метода нормирования шума: по предельному спектру шума и по интегральному показателю - эквивалентному уровню шума в дБА.

Выбор метода нормирования в первую очередь зависит от временных характеристик шума. По этим характеристикам все шумы подразделяются на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 дБА, и непостоянные, аналогичная характеристика которых изменяется за рабочий день более чем на

5 дБА. Нормирование по предельному спектру шума является основным для постоянных шумов.

Предельный спектр шума - это совокупность нормативных значений звукового давления на следующих стандартных среднегеометрических частотах: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. В табл. 9 представлены допустимые уровни шума на различных рабочих местах.

Сокращенно предельные спектры шума обозначаются «ПС» (предельный спектр) с указанием допустимого уровня звукового давления на частоте 1000 Гц, например: ПС-45, ПС-55, ПС-75 и др. Это значит, что в помещениях приема больных уровень звукового давления не должен превышать 45 дБА.

Второй метод нормирования - по эквивалентному уровню шума - основан на измерении шума по шкале А шумомера. Эта шкала имитирует чувствительность человеческого уха. Уровень шума, измеренный по шкале А шумомера, обозначается в дБА. Постоянные шумы характеризуются по предельному спектру шума, а непостоянные только в дБА.

Гигиенически допустимые уровни вибрации регламентирует ГОСТ 12.1.012-90 [62] в зависимости от частоты.

Основные методы защиты от шума и вибрации, инфра- и ультразвука. Методы защиты от шума, инфра- и ультразвука, а также от вибрации делятся на коллективные и индивидуальные.

Основные мероприятия по борьбе с шумом:

Качественное изготовление деталей станков и машин.

Замена металлических соударяющихся деталей на неметаллические.

Применение звукопоглощающих преград. Звукопоглощение целесообразно применять там, где преобладают низкочастотные (до 300 Гц) шумы, т.к. оно основано на явлении резонанса и наибольший эффект происходит при совпадении частот падающей звуковой волны и собственных колебаний звукопоглощающей панели.

Применение звукоизолирующих преград. Звукоизолирующая способность преград возрастает с увеличением их веса и частоты звуковых волн.

Правильная планировка и расположение цехов. Участки с шумным производством должны располагаться с подветренной стороны и на достаточном для снижения уровня интенсивности шума расстоянии.

Применение глушителей шума.

Правильная организация труда и отдыха (устройство кратковременных перерывов в работе).

Применение средств индивидуальной защиты (противошумные вкладыши, противошумные наушники, шлемофоны и др.).

Основные методы борьбы с вибрацией делятся на две группы:

снижение вибрации в источнике ее возникновения;

уменьшение параметров вибрации по пути ее распространения от источника.

Основные мероприятия по борьбе с вибрацией:

1. Виброизоляция - применение пружинных, резиновых и других амортизаторов или упругих прокладок.

В качестве амортизаторов применяются:

· плиты из минеральной ваты и натуральной пробки. Рекомендуется применять при частотах не менее 20 Гц;

· резиновые амортизаторы (при частотах не менее 12 Гц). Резина обладает высокими упругими качествами, но эти качества со временем теряются - резина стареет. Кроме того, необходимо учитывать малое изменение резины в объёме, поэтому, если установить агрегат на толстом куске листовой резины, то такая установка будет мало отличаться от жёсткой. Поэтому резиновые прокладки должны иметь форму, допускающую свободное растягивание резины в стороны;

· металлорезиновые амортизаторы - представляют сочетание стальных пружин с резиной. Рекомендуется применять при частотах не менее 6 Гц;

· пружинные амортизаторы, применяются при любых частотах вибрации.

Таблица 9

Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентного уровня звука на рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий по ГОСТ 12.1.003-83

(извлечение)

Рабочие места	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами (Гц)
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
Помещения конструкторских бюро,програм-мистов, лабораторий	71	61	54	49	45	42	40	38	50
Помещения управления, рабочие комнаты	7 79	70	68	58	55	52	50	49	60
Кабины наблюдений и дистанционного управления: без речевой связи по телефону с речевой связью по телефону	43	87 74	82 68	78 63	75 60	73 57	71 55	70 54	80 65
Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территории предприятий	99	92	86	83	80	78	76	74	85

2. Применение динамических виброгасителей. Устанавливается добавочная колебательная система с частотой, равной частоте возмущающей силы. Эта система вызывает равные, но противофазные колебания.

3. Уравновешивание, балансировка.

4. Жёсткое присоединение агрегата к фундаменту большой массы. Амплитуда колебаний подошвы фундамента не должна превосходить 0.1-0.2 мм, а для особо ответственных установок - 0.005 мм.

5. Правильная организация труда и отдыха:

· кратковременные перерывы в работе (по 10-15 мин через каждые 1-1.5 часа работы);

· активная гимнастика рук, тёплые водяные ванны для конечностей и др.

6. Применение средств индивидуальной защиты. В качестве средств индивидуальной защиты применяются рукавицы с прокладкой на ладонной поверхности и обувь на толстой мягкой подошве. ГОСТ 12.4.002-84 «Средства индивидуальной защиты рук от вибрации»; ГОСТ 12.4.024-86 «Обувь специальная виброзащитная».

Способы защиты от инфразвука аналогичны способам защиты от шума. К ним относятся снижение уровня инфразвука в его источнике, увеличение жесткости колеблющихся конструкций, применение глушителей.

Для снижения или исключения вредного воздействия ультразвука, передающегося воздушным путем, ультразвуковые установки размещают в специальных помещениях. Для проведения технологических процессов на установках используют системы дистанционного управления или их автоматизацию. Более экономичным способом защиты от ультразвука является использование звукоизолирующих кожухов, которыми закрываются установки, или экранов, располагающихся на пути распространения ультразвука. Экраны изготовляют из листовой стали или дюралюминия, пластмассы или специальной резины. Применение кожухов позволяет снизить уровень ультразвука на 60-80 дБ.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение понятий «шум», «ультразвук», «инфразвук», «вибрация».

2. Какими физическими параметрами характеризуется шум и вибрация?

3. Каково действие шума, ультра- и инфразвука, а также вибрации на организм человека?

4. В чем заключается нормирование шума и вибрации?

5. Перечислите основные методы защиты от воздействия шума, вибрации?

6. Что такое звукоизоляция и звукопоглощение?

7. Что такое виброизоляция?

8. Перечислите индивидуальные средства защиты от шума?

4.5 Электромагнитные поля

охрана труд безопасность производственный

Общие сведения. Электромагнитные волны возникают при ускоренном движении электрических зарядов. Электромагнитные волны - это взаимосвязанное распространение в пространстве изменяющихся электрического (кВ/м) и магнитного полей (А/м). Совокупность этих полей, неразрывно связанных друг с другом, называется электромагнитным полем.

Источником электромагнитных полей промышленной частоты являются ведущие части действующих электроустановок. Длительное воздействие электромагнитного поля на организм человека может вызвать нарушение функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем. Это выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, сильных болей в области сердца, изменение кровяного давления и пульса.

Оценка опасности воздействия магнитного поля на человека производится по величине электромагнитной энергии, поглощенной телом человека. Реакция организма человека на составляющие электромагнитного поля не является одинаковой, поэтому при оценке условий работы необходимо учитывать электрическую и магнитную напряженность поля. Неблагоприятное воздействие токов промышленной частоты проявляются только при напряженности магнитного поля порядка 160-200 А/м. Практически даже при обслуживании и нахождении даже в зоне мощных электроустановок высокого напряжения магнитная напряженность поля не превышает 20-25 А/м, поэтому оценку потенциальной опасности воздействия электромагнитного поля промышленной частоты достаточно производить по величине электрической напряженности поля. В соответствии с ГОСТ 12.1.002-84 «Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах» нормы допустимых уровней напряженности электрических полей зависят от времени пребывания человека в контролируемой зоне. Время допустимого пребывания в рабочей зоне в часах составляет: Т = 50/Е - 2. Работа в условиях облучения электрическим полем с напряженностью 20-25 кВ/м продолжается не более 10 минут. При напряженности не выше 5 кВ/м присутствие людей в рабочей зоне разрешается в течение 8 часов.

Согласно теории электромагнитного поля пространство около источника полей радиочастот делится на две зоны: ближняя зона (зона индукции), расстояние которой зависит от длины волны и зона излучения (волновая зона). В зоне индукции еще не сформировалось бегущая электромагнитная волна, поэтому нормирование в этой зоне ведется по электрической и магнитной составляющей магнитного поля. В зоне излучения нормирование ведется по плотности потока мощности (мВ/см2).

Предельно допустимые уровни облучения в диапазоне радиочастот определяются ГОСТом 12.1.006-84 «Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и звания к проведению контроля». В соответствии с этим нормативным документом установлена предельно допустимая напряженность электрического поля (Епд, В/м) в диапазоне 0,06-300 МГц и предельно допустимая энергетическая нагрузка за рабочий день.

Например,

для частот 0,06-3,0 МГц: Епд= 500 В/м, Э = 20 000 (В/м)2 ч;

для частот 3,0-30 МГц: Епд = 300 В/м, Э = 7000 (В/м)2 ч;

для частот 30-300 МГц: Епд = 80 В/м, Э = 800 (В/м)2ч.

Предельно допустимая напряженность магнитного поля в диапазоне частот 0,06-3 МГц в соответствии с названным выше ГОСТом должна составлять Нпд = 50 А/м, предельно допустимая энергетическая нагрузка за рабочий день 200 А/м2 .

Основные методы защиты от электромагнитных излучений. К ним следует отнести:

а) рациональное размещение излучающих и облучающих объектов, исключающее или ослабляющее воздействие излучения на персонал;

б) ограничение места и времени нахождения работающих в электромагнитном поле;

в) защита расстоянием, т.е. удаление рабочего места от источника электромагнитных излучений;

г) уменьшение мощности источника излучений;

д) использование поглощающих или отражающих экранов;

е) применение средств индивидуальной защиты и некоторых др.

Из перечисленных выше методов защиты чаще всего применяют экранирование или рабочих мест, или непосредственно |источника излучения. Различают отражающие и поглощающие экраны.

Отражающие экраны изготавливают из материалов с низким электросопротивлением, чаще всего из металлов или их сплавов (меди, |латуни, алюминия и его сплавов, стали). Весьма эффективно и экономично использовать не сплошные экраны, а изготовленные из проволочной сетки или из тонкой (толщиной 0,01-0,05 мм) алюминиевой, латунной или цинковой фольги. Хорошей экранирующей способностью обладают токопроводящие краски (в качестве токопроводящих элементов используют коллоидное серебро, порошковый графит, сажу и др.), а также металлические покрытия, нанесенные на поверхность защитного материала. Экраны должны заземляться. Защитные действия таких экранов заключаются в следующем. Под действием электромагнитного поля в материале экрана возникают вихревые токи (токи Фуко), которые наводят в нем вторичное поле. Амплитуда наведенного поля приблизительно равна амплитуде экранируемого поля, а фазы этих полей противоположны. Поэтому результирующее поле, возникающее в результате суперпозиции (сложения) двух рассмотренных полей, быстро затухает в материале экрана, проникая в него на малую глубину.

Например, замкнутый экран, сваренный из листовой стали непрерывным швом, имеет эффективность экранирования в диапазоне частот 0,15-10 000 МГц примерно 100 дБ.

Действие поглощающих экранов сводится к поглощению электромагнитных волн. Для изготовления поглощающих экранов применяются материалы с плохой электропроводностью. Поглощающие экраны изготавливаются из прессованных листов резины специального состава с коническими сплошными или полыми шипами, а также в виде пластин из пористой резины, выполненной карбонильным железом, с впрессованной металлической сеткой. Эти материалы приклеиваются на каркас или на поверхность излучаемого оборудования. Экранами могут защищаться оконные проемы и стены зданий и сооружений, находящихся под воздействием электромагнитного излучения (ЭМИ).

Для защиты от электрических полей промышленной частоты, возникающих вдоль линий высоковольтных электропередач (ЛЭП), необходимо увеличивать высоту подвеса проводов линий, уменьшать расстояние между ними, создавать санитарно-защитные зоны вдоль трассы ЛЭП на населенной территории (табл. 10). В этих зонах ограничивается длительность работ, также заземляются машины и оборудование.

Таблица 10

Размеры санитарно-защитных зон вдоль высоковольтных линий (по СН № 2963-84)

Напряжение высоковольтной линии, кВ	Расстояние от проекции на землю крайних фаз проводов, м	Напряжение высоковольтной линии, кВ	Расстояние от проекции на землю крайних фаз проводов, м
1150	300 (55)	220	25
750	250 (40)	110	20
500	150 (30)	35	15
330	75 (20)	до 20	10

Примечание. Значения, представленные в скобках, допускаются в порядке исключения для сельской местности.

Для индивидуальной защиты от электромагнитного излучения применяют специальные комбинезоны и халаты, изготовленные из металлизированной ткани (экранируют электромагнитные поля). Для защиты глаз от воздействия электромагнитного излучения применяют очки марки ЗП5-90, стекла которых покрыты диоксидом олова (SпО2), обладающим полупроводниковыми свойствами.

Напряженность постоянного магнитного поля может быть измерена отечественными приборами Ш-8 или Ф-4355. Приборы марки Г-79,

ПЗ-15 или ПЗ-17 служат для измерения напряженности электрического поля частот 0,01-300 МГц. Для измерения плотности тока энергии электромагнитного поля применяют также отечественные приборы ПЗ-9, которые перекрывают частотный диапазон 0,3-400 ГГЦ.

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение понятия «электромагнитное поле».

2. Какими физическими параметрами характеризуется электромагнитное излучение?

3. Какие источники электромагнитных полей вы знаете?

4. Каково действие электромагнитных полей на организм человека?

5. Что такое нормирование электромагнитных полей?

6. Перечислите и охарактеризуйте основные методы защиты от электромагнитных излучений.

11. Каковы индивидуальные средства защиты от воздействия электромагнитного поля?

12. Какими приборами измеряют электромагнитное излучения?

4.6 Ионизирующие излучения

Общие положения. Ионизирующими называют излучения, взаимодействие которых со средой приводит к образованию электрических зарядов различных знаков. Источники этих излучений широко используются в технике, химии, медицине, сельском хозяйстве и других областях. Например, они используются при измерении плотности почв, обнаружении течей в газопроводах, измерении толщины листов, труб и стержней, антистатической обработке тканей, полимеризации пластмасс, радиационной терапии злокачественных опухолей и др. Однако следует знать, что источники ионизирующего излучения представляют существенную угрозу здоровью и жизни людей, использующих их.

Существуют два вида ионизирующих излучений:

* корпускулярное, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля (альфа- и бета-излучение и нейтронное излучение);

* электромагнитное (гамма-излучение и рентгеновское) с очень малой длиной волны.

Рассмотрим основные характеристики указанных излучений.

Альфа ()-излучение представляет собой поток ядер гелия, обладающих большой скоростью. Эти ядра имеют массу 4 и заряд +2. Они образуются при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях. В настоящее время известно более 120 искусственных и естественных альфа-радиоактивных ядер, которые, испуская альфа-частицу, теряют 2 протона и 2 нейтрона. Энергия альфа-частиц не превышает нескольких МэВ. Излучаемые альфа-частицы движутся практически прямолинейно со скоростью примерно 20 000 км/с. Длина пробега альфа-частиц в воздухе обычно менее 10 см. Так, например, альфа-частицы с энергией 4 МэВ обладают длиной пробега в воздухе примерно в 2.5 см. В воде или в мягких тканях человеческого тела, плотность которых более чем в 700 раз превышает плотность воздуха, длина пробега альфа-частиц составляет несколько десятков микрометров. За счет своей большой массы при взаимодействии с веществом альфа-частицы быстро теряют свою энергию. Это объясняет их низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию: при движении в воздушной среде альфа-частица на 1 см своего пути образует несколько десятков тысяч пар заряженных частиц - ионов.

Бета-излучение представляет собой поток электронов

( --излучение) или позитронов (+-излучение), возникающих при радиоактивном распаде. В настоящее время известно около 900 бета-радиоактивных изотопов. Масса бета-частиц в несколько десятков тысяч раз меньше массы альфа-частиц. В зависимости от природы источника бета-излучений скорость этих частиц может лежать в пределах

0,3-0,99 скорости света. Энергия бета-частиц не превышает нескольких МэВ, длина пробега в воздухе составляет приблизительно 1800 см, а в мягких тканях человеческого тела ? 2,5 см. Проникающая способность бета-частиц выше, чем альфа-частиц (из-за меньших массы и заряда). Например, для полного поглощения потока бета-частиц, обладающих максимальной энергией 2 МэВ требуется защитный слой алюминия толщиной 3,5 мм. Ионизируюшая способность бета-излучения ниже, чем альфа-излучения: на 1 см пробега бета-частиц в среде образуется несколько десятков пар заряженных ионов.

Нейтронное излучение представляет собой поток ядерных частиц, не имеющих электрического заряда. Масса нейтрона приблизительно в 4 раза меньше массы альфа-частиц. В зависимости от энергии различают медленные нейтроны (с энергией менее 1 КэВ), нейтроны промежуточных энергий (от 1 до 500 КэВ) и быстрые нейтроны (от 500 КэВ до

20 МэВ). При неупругом взаимодействии нейтронов с ядрами атомов среды возникает вторичное излучение, состоящее из заряженных частиц и гамма-квантов (гамма-излучение). При упругих взаимодействиях нейтронов с ядрами может наблюдаться обычная ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии, но она существенно выше, чем у альфа- или бета-частиц. Так, длина пробега нейтронов промежуточных энергий составляет около 15 м в воздушной среде и 3 см в биологической ткани, аналогичные показатели для быстрых нейтронов - соответственно 120 м и 10 см. Таким образом, нейтронное излучение обладает высокой проникающей способностью и представляет для человека наибольшую опасность из всех видов корпускулярного излучения. Мощность нейтронного потока измеряется плотностью потока нейтронов (нейтр./см2 • с).

Гамма-излучение (-излучение) представляет собой электромагнитное излучение с высокой энергией и с малой длиной волны. Оно испускается при ядерных превращениях или взаимодействии частиц. Высокая энергия (0,01-З МэВ) и малая длина волны обусловливает большую проникающую способность гамма-излучения. Гамма-лучи не отклоняются в электрических и магнитных полях. Это излучение обладает меньшей ионизирующей способностью, чем альфа- и бета-излучение.

Рентгеновское излучение может быть получено в специальных рентгеновских трубах, в ускорителях электронов, в среде, окружающей источник бета-излучения и др. Рентгеновские лучи представляют собой один из видов электромагнитного излучения. Энергия его обычно не превышает 1 МэВ. Рентгеновское излучение, как и гамма-излучение, обладает малой ионизирующей способностью и большой глубиной проникновения. Для характеристики числа распадов вводится понятие активности (А) радиоактивного вещества, под которым понимают число самопроизвольных ядерных превращений в этом веществе за малый промежуток времени, деленное на этот промежуток времени. Единицей измерения активности является Кюри (Ки), соответствующая 3,7•10'° ядерных превращений в секунду. Такая активность соответствует активности 1 г радия - 226.

Для характеристики воздействия ионизирующего излучения на вещество введено понятие дозы излучения. Дозой излучения называется часть энергии, переданная излучением веществу и поглощенная им. Количественной характеристикой взаимодействия ионизирующего излучения и вещества является поглощенная доза излучения (Д).

Поглощенная доза является основной дозиметрической величиной. В системе СИ в качестве единицы поглощенной дозы принят грей (Гр).

I Гр соответствует поглощению в среднем 1 Дж энергии ионизирующего излучения в массе вещества, равной 1 кг, т.е. 1 Гр = 1 Дж/кг.

Для оценки возможного ущерба здоровью при хроническом воздействии ионизирующего излучения произвольного состава введено понятие эквивалентной дозы (Н). Эта величина определяется как произведение поглощенной дозы Д на средний коэффициент качества излучения и (безразмерный) в данной точке ткани человеческого тела. Единицей эквивалентной дозы в системе СИ является зиверт (Зв). Биологическое действие рассмотренных излучений на организм человека различно.

Альфа-частицы, проходя через вещество и сталкиваясь с атомами, ионизируют (заряжают) их, выбивая электроны. Альфа-излучение производит сильное действие на органические вещества, из которых состоит человеческий организм (жиры, белки и углеводы). На слизистых оболочках это излучение вызывает ожоги и другие воспалительные процессы.

Под действием бета-излучений происходит радиолиз (разложение) воды, содержащейся в биологических тканях, с образованием водорода, кислорода, пероксида водорода Н2О2, заряженных частиц (ионов) ОН- и НО-2. Продукты разложения воды обладают окислительными свойствами и вызывают разрушение многих органических веществ, из которых состоят ткани человеческого организма.

Действие гамма - и рентгеновского излучений на биологические ткани обусловлено в основном образующимися свободными электронами. Нейтроны, проходя через вещество, производят в нем наиболее сильные изменения по сравнению другими ионизирующими излучениями.

Таким образом, биологическое действие ионизирующих излучений сводится к изменению структуры или разрушению различных органических веществ (молекул), из которых состоит организм человека. Это приводит к нарушению биохимических процессов, протекающих в клетках, или даже к их гибели, в результате чего происходит поражение организма в целом.

Различают внешнее и внутреннее облучение организма. Под внешним облучением понимают воздействие на организм ионизирующих излучений от внешних по отношению к нему источников. Внутреннее облучение осуществляется радиоактивными веществами, попавшими внутрь организма через дыхательные органы, желудочно-кишечный тракт или через кожные покровы. Источники внешнего излучения - космические лучи, естественные радиоактивные источники, находящиеся в атмосфере, воде, почве, продуктах питания и др., источники альфа-, бета-, гамма-, рентгеновского и нейтронного излучений, используемые в технике и медицине, ускорители заряженных частиц, ядерные реакторы (в том числе и аварии на ядерных реакторах) и ряд других.

Радиоактивные вещества, вызывающие внутреннее облучение организма, попадают в него при приеме пищи, курении, питье загрязненной воды. Поступление радиоактивных веществ в человеческий организм через кожу происходит в редких случаях (если кожа имеет повреждения или открытые раны). Внутреннее облучение организма длится до тех пор, пока радиоактивное вещество не распадется или не будет выведено из организма в результате процессов физиологического обмена. Внутреннее облучение опасно тем, что вызывает длительно незаживающие язвы различных органов и злокачественные опухоли.

При работе с радиоактивными веществами значительному облучению подвергаются руки операторов. Под действием ионизирующих излучений развивается хроническое или острое (лучевой ожог) поражение кожи рук. Хроническое поражение характеризуется сухостью кожи, появлением на ней трещин, изъязвлением и другими симптомами. При остром поражении кистей рук возникают отеки, омертвление тканей, язвы, на месте образования которых возможно развитие злокачественных опухолей.

Под влиянием ионизирующих излучений у человека возникает лучевая болезнь. Различают три степени ее: первая (легкая), вторая и третья (тяжелая). Биологическое действие ионизирующих излучений зависит от числа образовавшихся пар ионов, которое определяется поглощенной энергией излучения.

Симптомами лучевой болезни первой степени являются слабость, головные боли, нарушение сна и аппетита, которые усиливаются на второй стадии заболевания, но к ним дополнительно присоединяются нарушения в деятельности сердечно-сосудистой системы, изменяется обмен веществ и состав крови, происходит расстройство пищеварительных органов. На третьей стадии болезни наблюдаются кровоизлияния и выпадение волос, нарушается деятельность центральной нервной системы и половых желез. У людей, перенесших лучевую болезнь, повышается вероятность развития злокачественных опухолей и заболеваний кроветворных органов. Лучевая болезнь в острой (тяжелой) форме развивается в результате облучения организма большими дозами ионизирующих излучений за короткий промежуток времени. Опасно воздействие на организм человека и малых доз радиации, так как при этом могут произойти нарушение наследственной информации человеческого организма, возникнуть мутации.

Нижний уровень развития легкой формы лучевой болезни возникает при эквивалентной дозе облучения приблизительно 1 Зв, тяжелая форма лучевой болезни, при которой погибает половина всех облученных, наступает при эквивалентной дозе облучения 4.5 Зв. 100%-ный смертельный исход лучевой болезни соответствует эквивалентной дозе облучения 5.5-7.0 Зв.

В настоящее время разработан ряд химических препаратов (протекторов), существенно снижающих негативный эффект воздействия ионизирующего излучения на организм человека.

В России предельно допустимые уровни ионизирующего облучения и принципы радиационной безопасности регламентируются «Нормами радиационной безопасности» НРБ-86, «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений» ОСП 72-80. В соответствии с этими нормативными документами нормы облучения установлены для следующих трех категорий лиц:

* категория А - персонал, постоянно или временно работающий с источниками ионизирующих излучений;

* категория Б - ограниченная часть населения, которая по условиям размещения рабочих мест или по условиям проживания может подвергаться воздействию источников излучения;

* категория В - население страны, республики, края и области.

Для лиц категории А основным дозовым пределом является индивидуальная эквивалентная доза внешнего и внутреннего излучения за год (Зв/год) в зависимости от радиочувствительности органов (критические органы). Это предельно допустимая доза (ПДД) - наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, которое при равномерном воздействии в течение 50 лет не вызовет в состоянии здоровья персонала неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.

Для персонала категории А индивидуальная эквивалентная доза (Н, Зв), накопленная в критическом органе за время Т (лет) с начала профессиональной работы, не должна превышать значения, определяемого по формуле: Н = ПДД•Т. Кроме того, доза, накопленная к 30 годам, не должна превышать 12 ПДД.

Для категории Б установлен предел дозы за год (ПД, Зв/год), под которым понимают наибольшее среднее значение индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год у критической группы лиц, при котором равномерное облучение в течение 70 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.

Защита от действия ионизирующих излучений. Основные принципы радиационной безопасности заключаются в непревышении установленного основного дозового предела, исключении всякого необоснованного облучения и снижении дозы излучения до возможно низкого уровня. С целью реализации этих принципов на практике обязательно контролируются дозы облучения, полученные персоналом при работе с источниками ионизирующих излучений, работа проводится в специально оборудованных помещениях, используется защита расстоянием и временем, применяются различные средства коллективной и индивидуальной защиты.

Для определения индивидуальных доз облучения персонала необходимо систематически проводить радиационный (дозиметрический) контроль, объем которого зависит от характера работы с радиоактивными веществами. Каждому оператору, имеющему контакт с источниками ионизирующих излучений, выдается индивидуальный дозиметр для контроля полученной дозы гамма-излучений. В помещениях, где проводится работа с радиоактивными веществами, необходимо обеспечить и общий контроль за интенсивностью различных видов излучений. Эти помещения должны быть изолированы от прочих помещений, оснащены системой приточно-вытяжной вентиляции с кратностью воздухообмена не менее пяти. Окраска стен, потолка и дверей в этих помещениях, а также устройство пола выполняются таким образом, чтобы исключить накопление радиоактивной пыли и избежать поглощения радиоактивных аэрозолей, паров и жидкостей отделочными материалами (окраска стен, дверей и в некоторых случаях потолков должна производиться масляными красками, полы покрываются материалами, не впитывающими жидкости, - линолеумом, полихлорвиниловым пластикатом и др.). Все строительные конструкции в помещениях, где проводится работа с радиоактивными веществами, не должны иметь трещин и несплошностей; углы закругляют для того, чтобы не допустить скопления в них радиоактивной пыли и облегчить уборку. Не менее одного раза в месяц проводят генеральную уборку помещений с обязательным мытьем горячей мыльной водой стен, окон, дверей, мебели и оборудования. Текущая влажная уборка помещений проводится ежедневно.

Для уменьшения облучения персонала все работы с этими источниками проводят с использованием длинных захватов или держателей. Защита временем заключается в том, что работу с радиоактивными источниками проводят за такой период времени, чтобы доза облучения, полученная персоналом, не превышала предельно допустимого уровня.

Коллективные средства защиты от ионизирующих излучений регламентируются ГОСТом 12.4.120-83 «Средства коллективной защиты от ионизирующих излучений. Общие требования». В соответствии с этим нормативным документом основными средствами защиты являются стационарные и передвижные защитные экраны, контейнеры для транспортирования и хранения источников ионизирующих излучений, а также для сбора и транспортировки радиоактивных отходов, защитные сейфы и боксы и др. Стационарные и передвижные защитные экраны предназначены для снижения уровня излучения на рабочем месте до допустимой величины. Если работу с источниками ионизирующих излучений проводят в специальном помещении - рабочей камере, то экранами служат ее стены, пол и потолок, изготовленные из защитных материалов. Такие экраны носят название стационарных. Для устройства передвижных экранов используют различные щиты, поглощающие или ослабляющие излучение.

Экраны изготавливают из различных материалов. Для сооружения стационарных средств защиты стен, перекрытий, потолков используют кирпич, бетон, баритобетон и баритовую штукатурку (в их состав входит сульфат бария - ВаSO4). Эти материалы надежно защищают персонал от воздействия гамма - и рентгеновского излучения.

Для создания передвижных экранов используют различные материалы. Защита от альфа-излучения достигается применением экранов из обычного или органического стекла толщиной несколько миллиметров. Достаточной защитой от этого вида излучения является слой воздуха в несколько сантиметров. Для защиты от бета-излучения экраны изготавливают из алюминия или пластмассы (органическое стекло).

От гамма- и рентгеновского излучения эффективно защищают свинец, сталь, вольфрамовые сплавы. Смотровые системы изготавливают из специальных прозрачных материалов, например, свинцового стекла.

От нейтронного излучения защищают материалы, содержащие в составе водород (вода, парафин), а также бериллий, графит, соединения бора и т.д. Бетон также можно использовать для защиты от нейтронов.

Защитные сейфы применяются для хранения источников гамма-излучения. Они изготавливаются из свинца и стали.

Для работы с радиоактивными веществами, обладающими альфа- и бета-активностью, используют защитные перчаточные боксы.

Защитные контейнеры и сборники для радиоактивных отходов изготавливаются из тех же материалов, что и экраны - органического стекла, стали, свинца и др.

При проведении работ с источниками ионизирующих излучений опасная зона должна быть ограничена предупреждающими надписями.

Принцип действия приборов, предназначенных для контроля за персоналом, который подвергается воздействию ионизирующих излучений, основан на различных эффектах, возникающих при взаимодействии этих излучений с веществом. Основные методы обнаружения и измерения радиоактивности - ионизация газа, сцинтилляционные и фотохимические методы. Наиболее часто используется ионизационный метод, основанный на измерении степени ионизации среды, через которую прошло излучение.

Сцинтилляционные методы регистрации излучений основаны на способности некоторых материалов, поглощая энергию ионизирующего излучения, превращать ее в световое излучение. Примером такого материала может служить сульфид цинка (ZпS). Сцинтилляционный счетчик представляет собой фотоэлектронную трубку с окошком, покрытым сульфидом цинка. При попадании внутрь этой трубки излучения возникает слабая вспышка света, которая приводит к возникновению в фотоэлектронной трубке импульсов электрического тока. Эти импульсы усиливаются и подсчитываются.

Фотохимические методы, или методы авторадиографии, основаны на воздействии радиоактивного образца на слой фотоэмульсии, содержащий галогениды серебра. Уровень радиоактивности образца оценивают после проявления пленки.

Существуют и другие методы определения ионизирующих излучений, например калориметрические, которые основаны на измерении количества тепла, выделяющегося при взаимодействии излучения с поглощающим веществом.

Приборы дозиметрического контроля делятся на две группы: дозиметры, используемые для количественного измерения мощности дозы, и радиометры, или индикаторы излучения, применяемые для быстрого обнаружения радиоактивных загрязнений.

Из отечественных приборов применяются, например, дозиметры марок ДРГЗ-04 и ДКС-04. Первый используется для измерения гамма- и рентгеновского излучения в диапазоне энергий 0,03-3,0 МэВ. Шкала прибора проградуирована в микрорентген/секунду (мкР/с). Второй прибор используется для измерения гамма- и бета-излучения в энергетическом диапазоне 0,5-3,0 МэВ, а также нейтронного излучения (жесткие и тепловые нейтроны). Шкала прибора проградуирована в миллирентгенах в час (мР/ч). Промышленность выпускает также бытовые дозиметры, предназначенные для населения, например, бытовой дозиметр «Мастер-1» (предназначен для измерения дозы гамма-излучения), дозиметр-радиометр бытовой АНРИ-01 («Сосна»).

К средствам индивидуальной зашиты от ионизирующих излучений относится спецодежда - халаты, комбинезоны, полукомбинезоны и шапочки, изготовленные из хлопчатобумажной ткани. При значительном загрязнении производственного помещения радиоактивными веществами на спецодежду из ткани дополнительно надевают пленочную одежду (нарукавники, брюки, фартук, халат и т.д.), изготовленную из пластика.

В тех случаях, когда приходится работать в условиях значительного радиационного загрязнения, для защиты персонала используют пневмокостюмы (скафандры) из пластмассовых материалов с поддувом по гибким шлангам воздуха или снабженные кислородным аппаратом.

Для защиты органов зрения от излучения применяют очки со стеклами, содержащими специальные добавки (фосфат вольфрама или свинец), а при работе с источниками альфа- и бета-излучений глаза защищают щитками из органического стекла.

Если в воздухе находятся радиоактивные аэрозоли, то надежным средством защиты органов дыхания являются респираторы и противогазы.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите виды ионизирующих излучений и их основные физические характеристики.

2. Назовите основные единицы измерения ионизирующих излучений

3. Охарактеризуйте биологическое действие ионизирующих излучений на организм человека

4. Каковы способы защиты от ионизирующих излучений?

5. Каковы индивидуальные средства защиты от ионизирующих излучений?

6. Какими приборами измеряют ионизирующие излучения?

7. Из каких материалов изготавливают экраны для защиты от ионизирующих излучений?

5. опасности технических систем и защита от них

5.1 Основные требования безопасности к производственному оборудованию и взрывным работам

При проектировании и изготовлении машин и оборудования необходимо учитывать основные требования безопасности для обслуживающего их персонала. Надежность и безопасность эксплуатации этих устройств регламентируется ГОСТ 12.2.003-91 «Оборудование производственное. Общие требования безопасности». В соответствии со стандартом производственное оборудование должно обеспечивать требования техники безопасности при монтаже, эксплуатации, ремонте, транспортировании и хранении.

Производственное оборудование в процессе эксплуатации:

не должно загрязнять окружающую среду выбросами вредных веществ выше установленной нормы;

должно быть пожаро-, взрывобезопасным;

не должно создавать опасность в результате воздействия влажности, солнечной радиации, механических колебаний, высоких и низких давлений, температур, агрессивных веществ и других факторов.

Требования безопасности предъявляются к оборудованию в течение всего срока его службы.

Собственная безопасность производственного оборудования должна обеспечиваться следующими мерами:

правильным выбором принципов действия, конструктивных схем, безопасных элементов конструкции, материалов и т.д.;

применением в конструкции специальных средств защиты;

применение в конструкции средств механизации, автоматизации и дистанционного управления;

выполнение эргономических требований;

включение требований безопасности в техническую документацию на монтаж, эксплуатацию, ремонт, транспортирование и хранение.

В соответствии с требованиями ССБТ на все основные группы производственного оборудования разрабатываются стандарты требований безопасности, которые включают следующие разделы.

1. Требования безопасности к основным элементам конструкции и системе управления оборудования:

предупреждение или ограничение возможного воздействия опасных и вредных факторов до регламентированных уровней;

устранение причин, способствующих возникновению опасных и вредных факторов;

устройство органов управления и другие требования.

В стандартах на отдельные группы производственного оборудования указываются:

опасные части, подлежащие ограждению (движущиеся, токоведущие и т.д.);

допустимые значения шумовых характеристик и показателей вибрации, методы их определения и средства защиты от них;

допустимые уровни излучений и защиты от них, методы контроля;

допустимые температуры органов управления и наружных поверхностей оборудования;

допустимые усилия на органах управления;

наличие защитных блокировок, тормозных устройств и других средств защиты.

2. Требования к средствам защиты, входящим в конструкцию, обусловлены особенностями конструкции, размещения, контроля работы и применения рассматриваемых средств, в том числе требования:

к защитным ограждениям, экранам и средствам защиты от ультразвука, ионизирующих и других излучений;

к средствам удаления из рабочей зоны веществ с опасными и вредными свойствами;

к защитным блокировкам;

к средствам сигнализации;

к сигнальной окраске производственного оборудования и его составных частей;

к предупредительным надписям.

При проведении различных технологических процессов на любом производстве возникают опасные зоны. Опасная зона - это пространство, в котором периодически или постоянно на работающий персонал воздействуют опасные и (или) вредные производственные факторы. Примером таких факторов могут служить опасность механического травмирования (получение травм в результате воздействия движущихся частей машин и оборудования, передвигающихся изделий, падающих с высоты предметов и др.), опасность поражения электрическим током, воздействие различных видов излучения (теплового, электромагнитного, ионизирующего), инфра- и ультразвука, шума, вибрации и т.д.

Размеры опасной зоны в пространстве могут быть переменными, что связано с движением частей оборудования или транспортных средств, а также с перемещением персонала, либо постоянными.

Для защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов используют средства коллективной и индивидуальной защиты.

Рассмотрим основные средства коллективной зашиты, которые делятся на следующие основные группы:

· оградительные;

· предохранительные;

· блокирующие;

· сигнализирующие;

· системы дистанционного управления машинами и оборудованием.

Оградительными средствами защиты, или ограждениями, называют устройства, препятствующие появлению человека в опасной зоне.

Ограждения делятся на три основные группы: стационарные (несъемные), подвижные (съемные) и переносные. Практически ограждения выполняются в виде различных сеток, решеток, экранов, кожухов и др. Они должны иметь такие размеры и быть установлены таким образом, чтобы в любом случае исключить доступ человека в опасную зону. При устройстве ограждений должны соблюдаться определенные требования:

* ограждения должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать удары частиц (стружки), появляющихся при обработке деталей, а также случайное воздействие обслуживающего персонала, и надежно закрепленными;

* ограждения изготавливаются из металлов (как сплошных, так и металлических сеток и решеток), пластмасс, дерева, прозрачных материалов (органическое стекло, триплекс и др.);

* все открытые вращающиеся и движущиеся части машин должны быть закрыты ограждениями;

* внутренняя поверхность ограждений должна быть окрашена в яркие цвета (ярко-красный, оранжевый), чтобы было заметно, если ограждение снято;

* запрещается работа со снятым или неисправным ограждением.

Предохранительные защитные средства или устройства - это такие устройства, которые автоматически отключают машины или агрегаты при выходе какого-либо параметра оборудования за пределы допустимых значений (увеличение давления, температуры, рабочих скоростей). Это звено разрушается или не срабатывает при отклонении режима эксплуатации оборудования от нормального. Общеизвестный пример такого звена - плавкие электрические предохранители («пробки»), предназначенные для защиты электрической сети от больших токов, вызываемых короткими замыканиями и очень большими перегрузками. Такие токи могут повредить электроаппаратуру и изоляцию проводов, а также привести к пожару. Плавкий предохранитель действует следующим образом: ток проходит через тонкую проволоку (плавкую вставку), сечение которой рассчитано на определенный максимальный ток. При перегрузке проволока расплавляется, отключая неисправный или перегруженный током участок сети.

Примерами устройств этого типа могут служить: предохранительные клапаны и разрывные мембраны, устанавливаемые на сосуды, работающие под давлением, для предотвращения аварии; различные тормозные устройства, позволяющие быстро остановить движущиеся части оборудования и др.

Блокировочные устройства исключают возможность проникновения человека в опасную зону или устраняют опасный фактор на время пребывания человека в опасной зоне. По принципу действия различают механические, электрические, фотоэлектрические, радиационные, гидравлические, пневматические и комбинированные блокировочные устройства. Широко известно применение фотоэлектрических блокировочных устройств в конструкциях турникетов, установленных на входах станций метрополитена. Проход через турникет контролируется световыми лучами. При несанкционированной попытке прохода через турникет человека на станцию (не предъявлена магнитная карточка), он пересекает световой поток, падающий на фотоэлемент. Изменение светового потока дает сигнал на измерительно-командное устройство, которое приводит в действие механизмы, перекрывающие проход. При санкционированном проходе блокировочное устройство отключается.

...