Защита от электромагнитных полей и излучений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Защита от электромагнитных полей и излучений

План

1. Защита временем, расстоянием и экранированием

2. Рациональное размещение установок. Зоны излучения

3. Средства индивидуальной защиты

4. Защита от лазерного излучения. Защита от ионизирующего излучения

1. Защита временем, расстоянием и экранированием

При несоответствии параметров электромагнитных полей нормам в зависимости от рабочего диапазона частот, характера выполняемых работ, уровня облучения и необходимой эффективности защиты применяют следующие способы и средства защиты или их комбинации: защита временем и расстоянием; уменьшение параметров излучения непосредственно в самом источнике излучения; экранирование источника излучения; экранирование рабочего места;

рациональное размещение установок в рабочем помещении; установление рациональных режимов эксплуатации установок и работы обслуживающего персонала; применение средств предупреждающей сигнализации (световая, звуковая); выделение зон излучения; применение средств индивидуальной защиты.

Защита временем предусматривает ограничение времени пребывания человека в рабочей зоне, если интенсивность облучения превышает нормы, установленные при условии облучения в течениие смены. Она применяется в тех случаях, когда нет возможности снизить интенсивность облучения до допустимых значений другими способами.Допустимое время пребывания зависит от интенсивности облучения.

Защита расстоянием применяется в тех случаях, когда невозможно ослабить интенсивность облучения другими мерами, в том числе и сокращением времени пребывания человека в опасной зоне. В этой ситуации увеличивают расстояние между источником излучения и обслуживающим персоналом. Этот вид защиты основан на быстром уменьшении интенсивности поля с расстояниес, что хорошо видно из приведенных ниже формул. В ближней зоне, протяженность которой

,

где л - длина волны излучения,

(е_к и м_к - относительная диэлектрическая и магнитная постоянные, для воздуха они равны 1), напряженности электрической Е и магнитной Н составляющих поля убывают в зависимости от расстояния следующим образом:

, ,

где i - ток в проводнике (антенне), А; l - длина проводника (антенны), м; е - диэлектрическая проницаемость среды, Ф/м; щ - угловая частота поля, , f - частота поля, Гц; R - расстояние от точки наблюдения до источника излучения, м.

Для одиночного прямолинейного проводника с током напряженность магнитного поля H легко определить по закону полного тока:

,

где I - ток; R - расстояние от провода до рассматриваемой точки.

Например, при токе в однофазной системе равном 5 А и при условии, что обратный провод находится на достаточном расстоянии, чтобы его полем пренебречь, напряженность на расстоянии 0,1 м:

.

Такие значения магнитного поля промышленной частоты при длительном (месяцами) воздействии на людей в свете новых данных представляются небезвредными.

Для дальней зоны (R>>л/2р) эффективность поля оценивается чаще всего по плотности потока мощности S:

,

где P - мощность излучения, Вт; G - коэффициент усиления антенны.

Уменьшение излучения непосредственно в самом источнике достигается за счет применения согласованных нагрузок и поглотителей мощности. Поглотители мощности, ослабляющие интенсивность излучения до 60 дБ (в 10⁶ раз) и более, представляю собой коаксиальные или волноводные линии, частично заролненные поглощающими материалами, в которых энергия излучения преобразуется в тепловую. Заполнителями служат: чистый графит или в смеси с цементом, песком и резиной; пластмассы; порошковое железо в бакелите, керамике и т.п.; дерево; вода и ряд других материалов.

Уровень мощности можно снизить также с помощью плавно-переменных и фиксированных аттенюаторов (от фр. attenuer - уменьшать, ослаблять). Выпускаемые промышленностью аттенюаторы позволяют ослабить в пределах от 0 до 120 дБ излучение мощностью 0,1...100 Вт и длиной волны 0,4...300 см.

Экранирование самого источника или рабочего места - наиболее эффективный и часто используемый метод защиты от электромагнитных излучений. Формы и размеры экранов могут быть разнообразными и должны соответствовать условиям применения.

Качество экранирования характеризуется степенью ослабления ЭМП, называемой эффективностью экранирования. Она выражается отношением значений величин E, H, S в данной точке при отсутствии экрана к значениям E_э H_э S_э, в той же точке при наличии экрана. На практике обычно ослабление излучения L оценивают в децибелах и определяют по одной из следующих формул:

, , .

Экраны делятся на отражающие и поглощающие. Защитное действи отражающих экранов обусловлено тем, что воздействующее поле наводит в толще экрана вихревые токи, магнитное поле которых направлено противоположно первичному полю. Результирующее поле очень быстро убывает в экране, прониккая в него на незначительную величину. Глубину проникновения д для любого заранее заданного ослабления поля L можно вычислить по формуле:

,

где м и г - соответственно, магнитная проницаемость (Г/м) и электрическая проводимость (См/м) материала.

На расстоянии, равном длине волны, ЭМП в проводящей среде почти полностью затухает, поэтому для эффективного экранирования толщина стенки экрана должна быть примерно равна длине волны в металле. Глубина проникновения ЭМП высоких и сверхвысоких частот очень мала, например, для меди она составляет десятые и сотые доли мм, поэтому толщину экрана выбирают по конструктивным соображениям.

В ряде случаев для экранирования применяют металлические сетки, позволяющие производить осмотр и наблюдение экранированных установок, вентиляцию и освещение экранированного пространства. По сравнению со сплошными, сетчатые экраны обладают менее эффективными экранирующими свойствами. Их применяют в тех случаях, когда требуется ослабить плотность потока мощность на 20...30 дБ (в 100...1000 раз).

Все экраны должны быть заземлены. Швы между отдельными листами экрана или сетки обязаны обеспечивать надежный электрический контакт между соединяемыми элементами.

Средства защиты (экраны, кожухи и т.п.) из радиопоглощающих материалов выполняют в виде тонких резиновых ковриков, гибких или жестких листов поролона или волокнистой древесины, пропитанной соответствующим составом, ферромагнитных пластин. Коэффициент отражения указанных материалов не превышает 1...3%. Их склеивают или присоединяют к основе конструкции экрана специальными скрепками.

Электромагнитная энергия, излучаемая отдельными элементами электротермических установок и радиотехнической аппаратуры, при отсутствии экранов (в процессе настройки, регулировки, испытаний) распростран\яется в помещении, отражается от стен и перекрытий, частично проходит сквозь них и в небольшой степени в них рассеивается. В результате образования стоячих волн в помещении могут создаваться зоны с повышенной плотностью ЭМИ. Поэтому такие работы рекомендуется проводить в угловых помещениях первого и последнего этажей зданий.

2. Рациональное размещение установок. Зоны излучения

Рациональное размещение установок. Для защиты персонала от облучения мощными источниками ЭМИ (радиоцентры, телецентры) вне помещений необходимо рационально планировать территорию вокруг источника, выносить расположение технических служб за пределы антенного поля, устанавливать безопасные маршруты движения людей, экранировать отдельные здания и участки территории.

Зоны излучения выделяют на основании инструментальных замеров интенсивности облучения для каждого конкретного случая размещения аппаратуры.Установки ограждают или границу зоны отмечают яркой краской на полу помещения, предусматривая сигнальные цвета и знаки безопасности.

Для защиты от электрических полей воздушных линий электропередач необходимо выбрать оптимальные геометрические параметры линии (увеличение высоты подвеса фазных проводов ЛЭП, уменьшение расстояния между ними и т.п.), что снизит напряженность поля вблизи ЛЭП в 1,6...1,8 раз.

Для открытых распределительных устройств рекомендуются экранирующие устройства, которые в зависимости от назначения продразделяют на стационарные и временные. Выполняют их в виде козырьков, навесов и перегородок из металлической сетки на раме из уголковой стали. Экранирующие устройства необходимо заземлять. Например, применением заземленных тросов, подвешенных на высоте 2,5 м над землей под фазами соединительных шин ОРУ750 кВ, удалось уменьшить потенциал в рабочей зоне на высоте 1,8 м, т.е на уровне роста человека, с 30 до 13 кВ. электромагнитный поле излучение защита

По значениям потенциала ц_h или напряженности поля E_h в зоне нахождения человека можно оценить значение проходящего через человека емкостного тока I_h (мкА), обусловленного электрическим полем, и который в течение рабочей смены не должен превышать 50...60 мкА:

I_h=10 ц_h; I_h=12 E_h,

где E_h - в кВ/м и ц_h - в кВ.

Если ток I_{h больше указанных} значений, то при длительной работе человека в этих условиях надо принимать меры, снижающие ток, а именно, использовать экранирующие устройства.

Нужно отметить, что экранирующие устройства, предназначены для защиты от электрических полей промышленной частоты и определяемые в основном соображениями механической прочности, могут оказаться малоэффективными от воздействия магнитных полей, так как при частоте 50 Гц электромагнитная волна проникает в медь на несколько см, и даже экран из ферромагнитного материала, у которого м=1000 м₀, должен иметь толщину стенки не меньше 4...5 мм.

3. Средства индивидуальной защиты

При выполнении некоторых работ(например, по настройке и отработке аппаратуры) оператору неизбежно приходитсянаходится в зоне электромагнитных излучений, иногда большой плотности потока мощности. В этих случаях необходимо пользоваться средствами индивидуальной защиты, к которым относятся комбинезоны и халаты из металлизированной ткани, осуществляющие защиту организма человека по принципу сетчатого экрана.

Рисунок 1 Экранирующий костюм

Для защиты персонала от действия электрического поля при работе в действующих установках промышленной частоты сверх высокого напряжения, а также при работах под напряжением на воздушных линиях электропередач высокого напряжения применяется экранирующий костюм, который изготавливается в виде комбинезона или куртки (Рис. 1).

В комплект костюма входят также металлическая или пластмассовая металлизированная каска, специальная обувь, рукавицы или перчатки, покрытые токопроводящей тканю. Все части экранирующего костюма соединяются между собой специальными проводниками для обеспечения надежной электрической связи.

4. Защита от лазерного излучения. Защита от ионизирующего излучения

Для ограничения распространения прямого лазерного излучения за пределы области излучения лазеры 3-го и 4-го классов должны снабжаться экранами, изготовленными из огнестойкого, неплявященося светопоглощающего материала и препятствующими распространению излучения.

Лазеры 4-го класса должны размещаться в отдельных помещениях. Внутрення отделка стен и потолка помещений должна иметь матовую поверхность. Для уменьшения диаметра зрачков необходимо обеспечить высокую освещенность на рабочих местах (более150 лк).

С целью исключения опасности облучения персонала для лазеров 2 и 3-го классов (Рис. 2) необходимо либо ограждение вне опасной зоны, либо экранирование пучка излучения.

Рисунок 2. Схема экранирования отраженного излучения лазера блендами и диафрагмами: 1 -- лазер, 2 -- бленда, 3 -- линза, 4 -- диафрагма, 5 -- мишень

Экраны и ограждения должны изготавливаться из материалов с наименьшим коэффициентом отражения на длине волны генерации лазера, быть огнестойкими и не выделять токсических веществ при воздействии на них лазерного излучения. В том случае, когда коллективные средства защиты не позволяют обеспечить достаточной защиты, применяют средства индивидуальной защиты - противолазерные очки и защитные маски.

Защита от ионизирующих излучений.

Воздействие ионизирующих излучений оценивается по дозе облучения Д, которую на рабочес месте можно рассчитать по формуле

,

где б - активность источника, м Ки; Кг - гамма - постоянная изотопа, берется из таблиц; t - время облучения, R - расстояние, см.

Из этой формулы следует, что для защиты от г - излучения существует три основных принципа: защита временем, расстоянием и экранированием, несчитая лечебно-профиллактический, организационных и иных мер.

Защита временем состоит в том, чтобы ограничить время пребывания в условиях облучения и не допустить превышения допустимой дозы.

Защита расстоянием основывается на следующих физических положениях. Излучение точечного или локализованного источника распространяется во все стороны равномерно, т.е. является изотропным. Отсюда следует, что интенсивность излучения уменьшается с увеличением расстояния от источника обратно пропорционально квадрату расстояния.

Принцип экранирования или поглощения основан на использовании процессов взаимодействия фотонов с веществом. Если заданы продолжительность работы, активность источника и расстояние до него, а мощность дозы Р₀ на рабочем месте оператора оказывается выше допустимой Р_Д , единственный способ -- понизить значение Р₀ в необходимое число раз: n=Ро/Р_Д , поместив между источником излучения и оператором защиту из поглощающего вещества.

Защитные свойства материалов оцениваются коэффициентом ослабления. Например, для половинного ослабления потоков фотонов с энергией 1МэВ необходим слой свинца в 1,3 см или 13 см бетона. Это "эталонные" материалы. Защитная способность других веществ больше или меньше во столько раз, во сколько раз отличаются из плотности от плотности свинца и бетона. Чем легче вещество, тем больше его необходимо для защиты.

Безопасность работы с радиоактивными веществами и источниками излучений предполагает научно обоснованную организацию труда. Администрация предприятия обязана разработать детальные инструкции, в которых излагается порядок проведения работ, учета, хранения и выдачи источников излучения, сбора и удаления радиоактивных отходов, содержания помещений, меры личной профилактики, организация и порядок проведения радиационного (дозиметрического) контроля. Все работающие должны быть ознакомлены с этими инструкциями, обучены безопасным методам работы и обязаны сдавать соответствующий техминимум. Все поступающие на работу должны проходить предварительный, а затем периодический медицинские осмотры.

Следует отметить, что организм не беззащитен в поле излучения. Существеют механизмы пострадиационного восстановления живых структур. Поэтому до определенных пределов облучение не вызывает вредных сдвигов в биологических тканях. Если допустимые пределы повышены, то необходима поддержка организма (усиленное питание, витамины, физическая культура, сауна и др.). При сдвигах в кроветворении применяют переливание крови. При дозах, угрожающих жизни (600...1000 бэр), используют пересадку костного мозга. При внутреннем переоблучении для поглощения или связывания радионуклидов в соединения, препятствующие их отложению в органах человек, вводят сорбенты или комплексообразующие вещества.

К числу технических средств защиты от ионизирующих излучений относятся экраны различных конструкций. В качестве СИЗ применяют халаты, комбинезоны, пленочную одежду, перчатки, пневмокостюмы, респираторы, противогазы. Весь персонал должен иметь индивидуальные дозиметры.

Для защиты от вредных воздействий веществ применяют радиопртекторы.

Протекторы -- это лекарственные препараты, повышающие устойчивость организма к воздействию вредных веществ или физических факторов. Наибольшее распространение получили радиопротекторы, т.е. лекарственные средства, повышающие защищенность организма от ионизирующих излучений или снижающие тяжесть клинического течения лучевой болезни.

Радиопротекторы действуют эффективно, если они введены в организм перед облучением и присутствуют в нем в момент облучения. Например, известно, что йод накапливается в щитовидной железе. Поэтому, если есть опасность попадания в организм радиоактивного йода I¹³¹, то заблаговременно вводят йодистый калий или стабильный йод. Накапливаясь в щитовидной железе, эти нерадиоактивные разновидности йода препятствуют отложению в ней опасного в радиоактивном отношении I¹³¹.

Радиопротекторы, снижающие эффект облучения, изготавлены в виде специальных препаратов.

Например, препарат РС-1 является радиопротектором быстрого действия. Защитный эффект наступает через 40...60 мин м сохраняется в течение 4..6 часов.

Препарат Б-190 - радиопротектор экстренного действия, радиозащитный э\ффект которого наступает через 5...15 мин и сохраняется в течение часа.

Существует много других радиопротекторов, имеющих различный механизм действия.

Размещено на Allbest.ru