Ионизирующим называется излучение, которое, проходя через среду, вызывает ионизацию или возбуждение молекул среды. Ионизирующее излучение, так же как и электромагнитное, не воспринимается органами чувств человека. Поэтому оно особенно опасно, так как человек не знает, что он подвергается его воздействию. Ионизирующее излучение иначе называют радиацией.
Радиация — это поток частиц (альфа-частиц, бета-частиц, нейтронов) или электромагнитной энергии очень высоких частот (гамма- или рентгеновские лучи).
Загрязнение производственной среды веществами, являющимися источниками ионизирующего излучения, называется радиоактивным загрязнением.
Радиоактивное загрязнение — это форма физического (энергетического) загрязнения, связанного с превышением естественного уровня содержания радиоактивных веществ в среде в результате деятельности человека.
Вещества состоят из мельчайших частиц химических элементов — атомов. Атом делим и имеет сложное строение. В центре атома химического элемента находится материальная частица, называемая атомным ядром, вокруг которой вращаются электроны. Большинство атомов химических элементов обладают большой устойчивостью, т. е. стабильностью. Однако у ряда известных в природе элементов ядра самопроизвольно распадаются. Такие элементы называются радионуклидами. Один и тот же элемент может иметь несколько радионуклидов. В этом случае их называют радиоизотопами химического элемента. Самопроизвольный распад радионуклидов сопровождается радиоактивным излучением.
Самопроизвольный распад ядер некоторых химических элементов (радионуклидов) называется радиоактивностью.
Радиоактивное излучение бывает различного вида: потоки частиц с высокой энергией, электромагнитная волна с частотой более 1,5 .10 17 Гц.
Испускаемые частицы бывают различных видов, но чаще всего испускаются альфа-частицы (α-излучение) и бета-частицы (β-излучение). Альфа-частица тяжелая и обладает высокой энергией, это ядро атома гелия. Бета-частица примерно в 7336 раз легче альфа-частицы, но может обладать также высокой энергией. Бета-излучение — это потоки электронов или позитронов.
Радиоактивное электромагнитное излучение (его также называют фотонным излучением) в зависимости от частоты волны бывает рентгеновским (1,5 . 10 17 ...5 . 10 19 Гц) и гамма-излучением (более 5 . 10 19 Гц). Естественное излучение бывает только гамма-излучением. Рентгеновское излучение искусственное и возникает в электронно-лучевых трубках при напряжениях в десятки и сотни тысяч вольт.
Радионуклиды, испуская частицы, превращаются в другие радионуклиды и химические элементы. Радионуклиды распадаются с различной скоростью. Скорость распада радионуклидов называют активностью . Единицей измерения активности является количество распадов в единицу времени. Один распад в секунду носит специальное название беккерель (Бк). Часто для измерения активности используется другая единица — кюри (Ku), 1 Ku = 37 .10 9 Бк. Одним из первых подробно изученных радионуклидов был радий-226. Его изучили впервые супруги Кюри, в честь которых и названа единица измерения активности. Количество распадов в секунду, происходящих в 1 г радия-226 (активность) равна 1 Ku.
Время, в течение которого распадается половина радионуклида, называется периодом полураспада (Т 1/2). Каждый радионуклид имеет свой период полураспада. Диапазон изменения Т 1/2 для различных радионуклидов очень широк. Он изменяется от секунд до миллиардов лет. Например, наиболее известный естественный радионуклид уран-238 имеет период полураспада около 4,5 миллиардов лет.
При распаде уменьшается количество радионуклида и уменьшается его активность. Закономерность, по которой снижается активность, подчиняется закону радиоактивного распада:
где А 0 — начальная активность, А — активность через период времени t .
Виды ионизирующих излучений
Ионизирующие излучения возникают при работе приборов, в основе действия которых лежат радиоактивные изотопы, при работе электровакуумных приборов, дисплеев и т.д.
К ионизирующим излучениям относятся корпускулярные (альфа-, бета-, нейтронные) и электромагнитные (гамма-, рентгеновское) излучения, способные при взаимодействии с веществом создавать заряженные атомы и молекулы-ионы.
Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях.
Чем больше энергия частиц, тем больше полная ионизация, вызванная ею в веществе. Пробег альфа-частиц, испускаемых радиоактивным веществом, достигает 8-9 см в воздухе, а в живой ткани — нескольких десятков микрон. Обладая сравнительно большой массой, альфа-частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, что обусловливает их низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию, составляющую в воздухе на 1 см пути несколько десятков тысяч пар ионов.
Бета-излучение - поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде.
Максимальный пробег в воздухе бета-частиц — 1800 см, а в живых тканях — 2,5 см. Ионизирующая способность бета-частиц ниже (нескольких десятков пар на 1 см пробега), а проникающая способность выше, чем альфа-частиц.
Нейтроны, поток которых образует нейтронное излучение, преобразуют свою энергию в упругих и неупругих взаимодействиях с ядрами атомов.
При неупругих взаимодействиях возникает вторичное излучение, которое может состоять как из заряженных частиц, так и из гамма- квантов (гамма-излучение): при упругих взаимодействиях возможна обычная ионизация вещества.
Проникающая способность нейтронов в значительной степени зависит от их энергии и состава вещества атомов, с которыми они взаимодействуют.
Гамма-излучение - электромагнитное (фотонное) излучение, испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц.
Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием.
Рентгеновское излучение возникает в среде, окружающей источник бета-излучения (в рентгеновских трубках, ускорителях электронов) и представляет собой совокупность тормозного и характеристического излучения. Тормозное излучение — фотонное излучение с непрерывным спектром, испускаемое при изменении кинетической энергии заряженных частиц; характеристическое излучение — это фотонное излучение с дискретным спектром, испускаемое при изменении энергетического состояния атомов.
Как и гамма-излучение, рентгеновское излучение обладает малой ионизирующей способностью и большой глубиной проникновения.
Источники ионизирующего излучения
Вид радиационного поражения человека зависит от характера источников ионизирующих излучений.
Естественный фон излучения состоит из космического излучения и излучения естественно-распределенных радиоактивных веществ.
Кроме естественного облучения человек подвержен облучению и из других источников, например: при производстве рентгеновских снимков черепа — 0,8-6 Р; позвоночника — 1,6-14,7 Р; легких (флюорография) — 0,2-0,5 Р: грудной клетки при рентгеноскопии — 4,7- 19,5 Р; желудочно-кишечного тракта при рентгеноскопии — 12-82 Р: зубов — 3-5 Р.
Однократное облучение в 25-50 бэр приводит к незначительным скоропроходяшим изменениям в крови, при дозах облучения 80-120 бэр появляются признаки лучевой болезни, но без летального исхода. Острая лучевая болезнь развивается при однократном облучении 200-300 бэр, при этом летальный исход возможен в 50% случаев. Летальный исход в 100% случаев наступает при дозах 550- 700 бэр. В настоящее время существует ряд противолучевых препаратов. ослабляющих действие излучения.
Хроническая лучевая болезнь может развиться при непрерывном или повторяющемся облучении в дозах, существенно ниже тех, которые вызывают острую форму. Наиболее характерными признаками хронической формы лучевой болезни являются изменения в крови, нарушения со стороны нервной системы, локальные поражения кожи, повреждения хрусталика глаза, снижение иммунитета.
Степень зависит от того, является облучение внешним или внутренним. Внутреннее облучение возможно при вдыхании, заглатывании радиоизотопов и проникновении их в организм человека через кожу. Некоторые вещества поглощаются и накапливаются в конкретных органах, что приводит к высоким локальным дозам радиации. Например, накапливающиеся в организме изотопы йода могут вызывать поражения щитовидной железы, редкоземельные элементы — опухоли печени, изотопы цезия, рубидия — опухоли мягких тканей.
Искусственные источники радиации
Кроме облучения от естественных источников радиации, которые были и есть всегда и везде, в XX веке появились и дополнительные источники излучения, связанные с деятельностью человека.
Прежде всего — это использование рентгеновского излучения и гамма-излучения в медицине при диагностике и лечении больных. , получаемые при соответствующих процедурах, могут быть очень большими, особенно при лечении злокачественных опухолей лучевой терапией, когда непосредственно в зоне опухоли они могут достигать 1000 бэр и более. При рентгенологических обследованиях доза зависит от времени обследования и органа, который диагностируется, и может изменяться в широких пределах — от нескольких бэр при снимке зуба до десятков бэр — при обследовании желудочно-кишечного тракта и легких. Флюрографические снимки дают минимальную дозу, и отказываться от профилактических ежегодных флюорографических обследований ни в коем случае не следует. Средняя доза, получаемая людьми от медицинских исследований, составляет 0,15 бэр в год.
Во второй половине XX века люди стали активно использовать радиацию в мирных целях. Различные радиоизотопы используют в научных исследованиях, при диагностике технических объектов, в контрольно-измерительной аппаратуре и т. д. И наконец — ядерная энергетика. Ядерные энергетические установки используют на атомных электрических станциях (АЭС), ледоколах, кораблях, подводных лодках. В настоящее время только на атомных электрических станциях работают свыше 400 ядерных реакторов общей электрической мощностью свыше 300 млн кВт. Для получения и переработки ядерного горючего создан целый комплекс предприятий, объединенных в ядерно-топливный цикл (ЯТЦ).
ЯТЦ включает предприятия по добыче урана (урановые рудники), его обогащению (обогатительные фабрики), изготовлению топливных элементов, сами АЭС, предприятия вторичной переработки отработанного ядерного горючего (радиохимические заводы), по временному хранению и переработке образующихся радиоактивных отходов ЯТЦ и, наконец, пункты вечного захоронения радиоактивных отходов (могильники). На всех этапах ЯТЦ радиоактивные вещества в большей или меньшей степени воздействуют на обслуживающий персонал, на всех этапах могут происходить выбросы (нормальные или аварийные) радионуклидов в окружающую среду и создавать дополнительную дозу на население, особенно проживающее в районе предприятий ЯТЦ.
Откуда появляются радионуклиды при нормальной работе АЭС? Радиация внутри ядерного реактора огромна. Осколки деления топлива, различные элементарные частицы могут проникать через защитные оболочки, микротрещины и попадать в теплоноситель и воздух. Целый ряд технологических операций при производстве электрической энергии на АЭС могут приводить к загрязнению воды и воздуха. Поэтому атомные станции снабжены системой водо- и газоочистки. Выбросы в атмосферу осуществляются через высокую трубу.
При нормальной работе АЭС выбросы в окружающую среду малы и оказывают небольшое воздействие на проживающее по близости население.
Наибольшую опасность с точки зрения радиационной безопасности представляют заводы по переработки отработанного ядерного горючего, которое обладает очень высокой активностью. На этих предприятиях образуется большое количество жидких отходов с высокой радиоактивностью, существует опасность развития самопроизвольной цепной реакции (ядерная опасность).
Очень сложна проблема борьбы с радиоактивными отходами, которые являются весьма значимыми источниками радиоактивного загрязнения биосферы.
Однако сложные и дорогостоящие от радиации на предприятиях ЯТЦ дают возможность обеспечить защиту человека и окружающей среды до очень малых величин, существенно меньших существующего техногенного фона. Другая ситуация имеет место при отклонении от нормального режима работы, а особенно при авариях. Так, произошедшая в 1986 г. авария (которую можно отнести к катастрофам глобального масштаба — самая крупная авария на предприятиях ЯТЦ за всю историю развития ядерной энергетики) на Чернобыльской АЭС привела к выбросу в окружающую среду лишь 5 % всего топлива. В результате в окружающую среду было выброшено радионуклидов с общей активностью 50 млн Ки. Этот выброс привел к облучению большого количества людей, большому количеству смертей, загрязнению очень больших территорий, необходимости массового переселения людей.
Авария на Чернобыльской АЭС ясно показала, что ядерный способ получения энергии возможен лишь в случае принципиального исключения аварий крупного масштаба на предприятиях ЯТЦ.
Источник света делится на:
Химический источник
Фотолюминесцентный
Радиолюминесцентные (фосфор 31)
Лампы накаливания (Лодыгин)
Газоразрядные лампы (Яблочков)
Полупроводниковые источники света (светодиоды) (Алферов)
Неэлектрические источники
Характеристики источников света:
Номинальное напряжение (обычно 220 или 127)
Мощность лампы
Номинальный световой поток [Ф ном ]
Цветовое оформление производственного интерьера. Работоспособность в определенной степени зависит от цветового оформления.
Красный цвет – возбуждает
Оранжевый – бодрит
Желтый – веселит
Зеленый – успокаивает
Синий – регулирует дыхание
Черный – резко снижает настроение
Белый - вызывает апатию
Шум и вибрация
Влияние шума на деятельность человека.
Шум – любой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека.
Поражение шумом:
Снижает внимание
Ухудшает реакцию
Угнетает нервную систему
Способствует нарушению обмена веществ
Шумовая болезнь – профессиональное заболевание (перестают действовать некоторые органы из-за шума).
Звуковые колебания делятся на:
Инфразвук (менее 20 Гц)
Слышимый (от 20 Гц до 20 кГц)
Ультразвуковой диапазон
Низкочастотный (от 20 до 400 Гц)
Средняя частота (от 400 до 1000)
Высокочастотный (от 1000 до 4000)
Интенсивность - отношение мощности к площади переносимой энергии. [Вт/м 2 ]
Давление звуковой волны (измеряется в паскалях).
Прирост силы ощущения
Измеряется в Бэлах
Нормирование шума
Нормируется по:
Предельному спектру (постоянные шумы)
По эквивалентному уровню шума (непостоянные шумы)
До 35 дБ – не беспокоит человека
От 40 до 70 вызывает неврозы
Свыше 70 дБ ведет к тугоухости
до 140 вызывает боль
свыше 140 смерть
Защита от шума
Снижение звуковой мощности источника шума
Изменение направленности шума
Рациональная планировка производственных участков
Наиболее рациональным способом уменьшения шума является снижение звуковой мощности его источника. Снижение механических шумов достигается: улучшением конструкции механизмов; заменой металлических деталей на пластмассовые; заменой ударных технологических процессов на безударные.
Эффективность этих мероприятий по снижению уровня шума дает эффект до 15 дБ.
Следующим способом снижения шума является изменение направленности его излучения.
Этот способ применяется в том случае, когда работающее устройство направленно излучает шум. Примером такого устройства может служить труба для сброса в атмосферу сжатого воздуха в сторону, противоположную рабочему месту.
Рациональная планировка предприятий и цехов. Если на территории предприятия имеется несколько шумных цехов, то их целесообразно сосредоточить в одном - двух местах, максимально удаленных от остальных цехов и жилых районов.
Следующий способ борьбы с шумом связан с уменьшением звуковой мощности по пути распространения шума (звукоизоляция). Практически это достигается использованием звукоизолирующих ограждений и кожухов, звукоизолирующих кабин и пультов управления, звукоизолирующих и акустических экранов.
В качестве материалов для звукоизолирующих ограждений рекомендуется использовать бетон, железобетон, кирпич, керамические блоки, деревянные полотна, стекло.
Звукоизолирующими кожухами обычно полностью закрывают издающее шум устройство. Кожухи изготавливают из листового металла (сталь, дюралюминий) или пластмассы. Как и в случае звукоизолирующих ограждений, кожухи более эффективно снижают уровень шума на высоких частотах, чем на низких.
5. Звукопоглощение. В производственных помещениях уровень звука существенно повышается из-за отражения шума от строительных конструкций и оборудования. Для снижения уровня отраженного звука применяют специальную акустическую обработку помещения с использованием средств звукопоглощения, к которым относятся звукопоглощающие облицовки и штучные звукопоглотители. Они поглощают звук. При этом колебательная энергия звуковой волны переходит в тепловую вследствие потерь на трение в звукопоглотителе.
Для звукопоглощения используют пористые материалы (т.е. материалы, обладающие не сплошной структурой), так как потери на трение в них более значительны. И наоборот, звукоизолирующие конструкции, отражающие шум, изготавливают из массивных, твердых и плотных материалов.
Средства индивидуальной защиты
Бируши (снижают до 20 дБ)
Вкладыши (до 40 дБ)
Шлемы (до 60-70 дБ)
Вибрация. Влияние вибрации на жизнедеятельность
Вибрация – это механические колебания твердого тела вокруг положения равновесия.
С физической точки зрения вибрация – это колебательный процесс, в результате которого тело через определенные промежутки проходит одно и то же устойчивое положение.
Частотные характеристики вибрации:
Частотный диапазон для общих вибраций (F=0,8*80 Гц)
Средние геометрические частоты (1, 2, 4, 8, 16, 32, 63 Гц)
Частотный диапазон для локальных вибраций (от 5 до 1400 Гц)
СГЧ (8, 16, 32, 63, 125, 250, 500, 1000)
Абсолютные параметры вибрации
Амплитуда [А] [У] измеряется в метрах
Виброскорость [V] м/с
Виброускорение [a] м/с 2
Относительные параметры вибрации
Уровень виброскорости
α v =20Lg(V/V 0) [дБ]
V 0 =5*10 -8 м/с Пороговое значение
Уровень виброускорения
α a =20Lg(a/a 0) дБ
Вибрацию делят на два вида :
Локальная вибрация (действует на отдельные части тела)
Общая вибрация (действует на весь организм через опорные поверхности (пол, сидение)).
Вибрация очень опасна для организма. При совпадении внешних вибраций и колебаний организма наступает резонанс (6-9 Гц).
Вибрационная болезнь (не лечится):
1 стадия: изменение кожных чувств; боль и слабость в костях; изменения в сосудах
2 стадия: нарушение кожной чувствительности; спазмы пальцев
3 стадия:атрофия плечевого пояса; изменение ЦНС (центральная нервная система) и ССС (сердечно-сосудистая система)
Источники вибрации
В соответствии с ССБТ (гост 12) источники вибрации делятся на:
Транспортные источники (авто, ж/д и водный)
Транспортно-технологические (краны, экскаваторы)
Технологические (станки, компрессоры и насосы)
Ручные машинки
Ручной инструмент
Локальные
Нормирование вибрации
Вибрация нормируется в соответствии с санитарными нормами (производственная вибрация, вибрация жилых и общественных помещений).
Вибрация нормируется по двум показателям:
Вибрация локальная
Вибрация общая
И та, и другая вибрация нормируется по уровню скорости в дБ.
Очень часто нормируют одновременно и шум и вибрацию.
Шум нормируют:
По эквивалентному уровню звука
По звуковому давлению инфразвука
По звуковому давлению ультразвука воздушного
По уровню виброскорости ультразвука.
4) Защита от вибрации
Вибропоглащение (вибродемпфер) Механическая энергия превращается в тепловую энергию
Виброгашение (массив, фундамент)
Виброизоляция (помещения изоляторы)
Снижение вибрации в источнике
Уменьшение вибрации по пути ее распространения
Средства индивидуальной защиты
Основные средства индивидуальной защиты – это виброзащитная обувь и виброзащитные перчатки
Соблюдение режима труда и отдыха
Степень воздействия вибрации на человека зависит от времени непрерывной работы вибро инструмента. Медики установили, что через каждые 30 минут делать перерывы на 10-15 минут, то виброболезни можно избежать.
Электромагнитное излучение (ЭМИ)
Воздействие ЭМИ на человека.
Неионизирующие электромагнитные излучения включают:
Ультрафиолетовое излучение
Видимый свет
Инфракрасное излучение
Радио волны
К ионизирующим видам относятся рентгеновские и гамма излучения.
С точки зрения безопасности жизнедеятельности не ионизирующие электромагнитные излучения делятся на три группы:
ЭМП (электромагнитные излучения) радиочастот
ЭМП (электромагнитное излучения промышленной частоты)
Постоянные магнитные поля
Электромагнитные излучения радиочастот
Основные параметры электромагнитных излучений :
Источники электромагнитных излучений :
Микроволновые печи
Мобильные и радиотелефоны
Компьютеры
Радиотехнические объекты
Радиостанции и базовые станции сотовой связи
Термические цеха
Бытовые источники
Зоны воздействия электромагнитных полей (часто на экзамене)
(воздействие характеризуется только плотностью потока энергии [I])
Воздействия на человека электромагнитных излучений связано с тепловым эффектом. Электромагнитное излучение (ЭМИ) – передает определенное количество энергии телу человека, эта энергия преобразуется в тепловую до определенного предела организм отводит это тепло, когда он перестает справляться с отводом тепла человек заболевает.
Органы, которые более подвержены ЭМИ: глаза; мозг желудок печень
Симптомы: утомляемость и изменения в крови, потом возникают опухоли и аллергии.
Нормирования электромагнитной среды
СанНПиН 2.2.4. 191-03 - электромагнитные поля в производственных условиях
ВДУ магнитного поля земли
Предельно допустимые уровни магнитных полей
Предельно допустимые уровни электростатических полей
Предельно допустимые уровни электрических и магнитных полей промышленной частоты
Предельно допустимые уровни электромагнитных полей (по диапазонам)
Плотность потока энергии – в СНГ
В США характеристика – удельная мощность поглощение
Электромагнитная безопасность
Осуществляется следующими методами:
Отражающие (токи Фуко гасят эти волны)
Поглощающие
Защита временем
Защита расстоянием
Защита рациональным возмещением источника ионизирующих излучений
Уменьшение мощности источников ионизирующих излучений
Экранирование
Применение индивидуальных средств защиты (халаты с металлической основой)
Правила пользования сотовым телефоном
Плотность потока энергии мобильного телефона в области мозга составляет (16 Вт/м 2 облучение в минуту, а допустимая норма 10 Вт/м 2)
Наибольшая мощность возникает в момент вызова
Расстояние до уха (сильно не прислонять)
Переносить из руки в руку (т.е. от одного уха к другому)
Использование наушников (гарнитуры)
Вредные факторы, возникающие при работе с компьютером
Рабочая поза и освещенность
Тепло (инфракрасное излучение)
Шум и вибрация
Статическое электричество
Электромагнитные поля
Меры безопасности :
Соблюдение эргономики рабочего места (удобное расположение и освещенность)
Микроклимат (температура не должна превышать 35 градусов; влажность 65%, воздух от 0,1 до 02 м/с)
Объем помещения (на каждого пользователя не менее 20 м 2)
Объем воздуха (не менее 20 м 3 /час)
Расстояние до дисплея (не менее 60 см)
Время отдыха (10 минут в час)
Радиационная безопасность
Виды ионизирующих излучений
Под радиацией понимается ионизирующее излучение.
Ионизирующее излучение – это излучение взаимодействие которого со средой приводит к образованию ионов.
Ионизирующее излучение делится на:
Характеристика источников ионизирующего излучения. (Активность)
Источник ионизирующего излучения – это вещества и установки, при использовании которых возникает ионизирующее излучение.
Характеристикой источников ионизирующего излучения является активность [А].
Активность – количество единиц образованное источником излучения в единицу времени. (Измеряется в Бк – беккерель и Кюри).
1 Бк – активность источника в котором в 1 секунду происходит 1 распад.
1 Кюри – активность источника в котором в 1секунду происходит 37 миллиардов распадов.
Удельная активность – это активность 1 килограмма (единицы массы) источника, т.е. отношение активности к массе. (Бк/кг).
Объемная активность – отношение активности к объему источника. (Бк/м 3)
Поверхностная активность – отношение активности источника к его площади. (Бк/м 2)
Закон радиоактивного распада определяет изменение активности во времени. A t = A 0 e - λt
Закон Вигнера Вея – при взрывах и авариях активность источника меняется по показательному закону. A t = A 0 (t/t 0) - n
Характеристика взаимодействия ионизирующих излучений со средой. (Дозовые характеристики)
Для характеристики воздействия ионизирующего излучения используется понятие «доза измерения ».
В зависимости от поставленной задачи используют различные дозы. Если надо определить количество электричества созданного ионизирующим излучением, то используют экспозиционную дозу.
Экспозиционная доза - это количество электричества созданное ионизирующим излучением в единице массы вещества. Доза измеряется в рентгенах. [рентген]
Поглощенная доза – количество энергии поглощенное единицы массы вещества при прохождении через него излучения.
Эквивалентная доза – доза эквивалентная гамма излучению. . В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах, а внесистемная единица бэр.
Эффективная доза
.
При равномерном облучении эффективная доза равна эквивалентной дозе . При облучении всего человека пользуются эффективной дозой.
Доза является интегральным
показателем. В качестве дифференциального
показателя используют мощность дозы.
Мощность
дозы
характеризует
поле ионизирующего излучения. Было
определено, что мощность дозы прямо
пропорциональна активности и обратно
пропорциональна квадрату сопротивлению.
Любой экран ослабляет ионизирующее излучение по экспоненциальному закону.
Облучение человека в повседневных условиях
ОПУ складывается из бытового и фонового излучения.
Фоновое облучение складывается из естественного радиоактивного фона (фон Земли и космоса) и техногенно-измененное радиоактивное поле (фон от ядерных взрывов и ядерной энергетики).
Бытовое облучение складывается из медицинского облучения и облучения электронной аппаратурой.
ЕРФ – фон Земли и космоса.
ТИРФ – фон от ядерных
взрывов и энергетики
Каждый человек в среднем получает 3 мЗв/год.
Требования к ограничению облучения
Федеральный закон №3 о радиационной безопасности населения
Норма радиационной безопасности НОРБ 99/2009
Основные своды правил о радиационной безопасности 99 (ОСПоРБ-99)
Персонал группы А (20 мЗв/год)
Персонал группы Б (5 мЗв/год)
Все население (1 мЗв/год)
Строительные материалы – гранит, радон, радиационные приборы.
Раздел 3 (техника БЖД)
Электробезопасность
Технические средства обеспечения электро безопасности
Средства обеспечения электро безопасности.
Электробезопасность – это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту от вредных и опасных факторов: (часто спрашивают на экзамене)
Электрический ток
Электрическая дуга
Электромагнитных излучений
Статического электричества
Воздействие электрического тока на человека
От воздействия тока возникают травмы, которые называются электро травмы.
Электро травмы могут быть:
Электрические ожоги
Электрические знаки
Металлизация кожи
Электрический удар (делится на 5 степеней)
Местными (т.е. поражать в месте прикосновения к току) обычно бывают при высоких частотах.
Общие (поражается все тело).
1 степень (возникновение судороги)
2 степень (возникновение и судороги и боли)
3 степень (судорога и потеря сознания)
4 степень (потеря сознания + или прекращение дыхание или прекращение биения сердца)
5 степень (клиническая смерть) прекращение дыхания, биения сердца.
Электрический шок
Факторы определяющие исход поражения электрическим током
Закон Ома – ток через человека пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
Факторы поражения тока.
1 фактор . Сила тока I (для 50 Гц)
Существует три критерия:
Ток пороговой ощутимости (примерно 1 мА).
Пороговые не отпускающий (примерно 10 мА)
Пороговый фибриляционный (смертельный) примерно 100 мА.
2 фактор . Напряжение прикосновения. Допустимым считается напряжение 20 В.
Напряжение прикосновения – это напряжение между двумя точками электрической сети, к которой дотронулся человек.
3 фактор . Сопротивление тела человека.
При нормальном режиме эксплуатации электроустановок сопротивление тела человека принимает 6,7 кОм. При аварийном состоянии оборудование снижается сопротивление до 1 кОм. Если температура выше 35 градусов и влажность выше 75% сопротивление уменьшается еще в 3 раза.
4 фактор . Длительность воздействия электрического тока на человека.
Кардиоцикл человека определяет дополнительное время воздействия электрического тока. (t=0,2 – 1 сек)
5 фактор . Путь тока через тело человека.
Наиболее опасные пути тока через человека рука – рука, рука – ноги (т.к. проходят через тело человека).
6 фактор Род тока.
Самый опасный переменный. Менее опасный постоянный и выпрямленный.
7 фактор Частота тока.
Самый опасный ток с частотой от 20 до 100 Гц. Чем выше частота тока, тем меньше вероятность электрического удары и выше вероятность электрического ожога.
8 фактор . Контакт в точках акупунктуры.
9 фактор . Внимание. Электрический ток находится в крови человека. Чем больше внимательность, тем больше ток. Он смягчает последствия.
10 фактор . Индивидуальные свойства человека.
11 фактор . Схема включения.
Наиболее опасно двухфазное прикосновение (скорее всего смерть).
Однофазное прикосновение в сети с изолированной нейтралью. (менее опасно, чем предыдущее)
Однофазное прикосновение в сетях с заземленной нейтралью (опасно). Особо когда человек с босой ногой.
12 фактор . Условия внешней среды.
По условиям внешней среды все помещения делят на 4 класса:
Помещение без повышенной опасности
Помещение с повышенной опасностью
Помещения особо опасные
Помещения с особо неблагоприятными условиями.
Опасность определяется: температурой (35 градусов предел), влажностью (75% предел), электропроводностью полов, наличие пыли в воздухе, наличие заземленного оборудования.
Классификация электрических сетей
Все электрические сети можно разделить на 2 большие группы:
Сети с напряжением до 1000 В
Сети с напряжением свыше 1000 В
Кроме этого электрические сети делят в зависимости от заземления нейтрали:
С заземленной нейтралью
С изолированной нейтралью
В зависимости от количества проводов:
Трехпроводные
Четырехпроводные
Пяти проводные
Наиболее распространены
четырехпроводные сети с заземленной
нейтралью. Эти сети называются TNC.
1 буква Т терра (показывает, что электрические проводники заземлены)
2 буква N. Показывает, что электроустановка замыкается на нейтральный провод.
3 буква С. Показывает, что нулевой защитный и нулевой заземленный входит в один провод.
В настоящее время наиболее
широко стали применяться пяти проводные
сети. В этих сетях нулевой провод рабочий
и нулевой провод защитный разъединены.
Обозначаются TN-S.
Для переносного электрооборудования используется трехпроводная сеть с изолированной нейтралью Обозначается IT. Схема эффективна, если она на небольшой протяженности, хорошо обслуживается, находится в сухом помещение.
Технические способы обеспечения электробезопасности
Электробезопасность включает в себя следующие элементы:
Электрическая изоляция (не менее 500 кОм)
Зануление
Заземление
Защитное отключение
Электрическое разделение сетей
Применение малых напряжений
Ограждение токоведущих частей
Применение средств сигнализаций, блокировки, а также знаков безопасности и плакатов.
Технические способы обеспечения безопасности
Индивидуальные средства защиты
Организационные мероприятия
Нормативно-правовые акты
Зануление (Принципиальная схема зануления)
Зануление – это присоединение корпуса к заземленному нулевому проводу.
Принцип действия : превращение замыкания на корпус в короткое замыкание.
Область применения : Трехфазные четырехпроводные сети с глухо заземленной нейтралью
Защитное заземление
Защитное заземление – преднамеренное соединение корпуса с землей.
Принцип действия : снижение до безопасного значения тока через человека.
Область применения : трехфазные трехпроводные сети с изолированной нейтралью (для сетей до 1000 В).
Электрозащитные средства (называют средства индивидуальной защиты СИЗ)
Основные. Позволяют работать под напряжением. (Диэлектрические перчатки, изолирующие клещи и указатели напряжения)
Дополнительные. (диэлектрические калоши, изолирующие подставки, коврики)
Переносные средства, включающие в себя временные переносные ограждения и изолирующие накладки.
Переносные экранирующие средства
Средства изолирующие
Средства ограждающие
Средства экранирующие
Средства предохранительные
Это средства, которые защищают от поражающих факторов не электрической природы, возникающие при работе с электро оборудованием. (очки, щитки, предохранительные пояса, противогазы, невоспламеняющиеся рукавицы).
Организационные основы электробезопасности
Выше, мы рассмотрели технические основы безопасности, но как показывает анализ несчастных случаев, много людей гибнет из-за плохой организации электробезопасности.
К основным организационным мероприятиям отнесем:
труда и отдыха
Перехода на другие работы
Окончание работ
Оформление работ на электроустановках должно проводиться: по нарядам или распоряжению. Если работы проводятся больше 1 часа или в них участвуют больше трех человек, то должен быть выписан наряд на эти работы. Если работа меньше часа и менее трех человек, то распоряжение.
Люди, которые проводят электрические работы, обязаны иметь допуск к работе. Для этого им присваивается классификация. Их всего 5 групп.
Надзор за проведение работ
Соблюдение режима
Оказание первой помощи при поражении током
Первая помощь должна оказаться в течении 1 минуты .
Необходимо : установить наличие дыхания, пульса, шока; организовать вызов скорой помощи; проводить реанимационные мероприятия: восстановить дыхание, непрямой массаж сердца.
Ионизирующие излучения (ИИ) - излучения, взаимодействие которых со средой приводит к образованию ионов (электрически заряженных частиц) разных знаков из элекгрически нейтральных атомов и молекул.
ИИ делят на корпускулярные и электромагнитные.
К корпускулярным ИИ относятся альфа- (а) излучение - поток ядер атомов гелия; бета- (Р) излучение - поток электронов, иногда позитронов («положительных электронов»); нейтронное (п) излучение - поток нейтронов, возникающий в результате ряда ядерных реакций.
Электромагнитными ИИ являются рентгеновское (v) излучение - электромагнитные колебания с частотой 310 17 - 3 10 21 Гц, возникающие при резком торможении электронов в веществе; гамма-излучение - электромагнитные колебания с частотой 3-10 22 Гц и более, возникающие при изменении энергетического состояния атомного ядра, при ядерных превращениях или аннигиляции («уничтожении») частиц.
Характеристики ионизирующих излучений рассмотрены в учебнике .
Биологическое действие ИИ на организм человека характеризуется следующими особенностями. Наши органы чувств не приспособлены к восприятию ИИ, поэтому человек не может обнаружить их наличие и действие на организм. Различные органы и ткани человека имеют неодинаковую чувствительность к действию облучения. Имеется латентный (скрытый) период проявления действия ИИ, характеризующийся тем, что видимое развитие лучевого заболевания проявляется нс сразу, а спустя некоторое время (от нескольких минут до десятков лет в зависимости от дозы облучения, радиочувствительности органа и наблюдаемой функции). Действие даже от малых доз облучения может накапливаться. Суммирование (кумуляция) доз происходит скрытно. Последствия облучения могут проявиться непосредственно у самого облученного (соматические эффекты) или у его потомства (генетические эффекты).
К соматическим эффектам относятся локальные лучевые повреждения (лучевой ожог, катаракта глаз, повреждение половых клеток и др.); острая лучевая болезнь (при однократном облучении большой дозой за короткий промежуток времени, например при аварии); хроническая лучевая болезнь (при облучении организма в течение продолжительного времени); лейкозы (опухолевые заболевания кроветворной системы); опухоли органов и клеток; сокращение продолжительности жизни.
Генетические эффекты - врожденные уродства- возникают в результате мутаций (наследственных изменений) и других нарушений в половых клеточных структурах, ведающих наследственностью.
В отличие от соматических генетические эффекты действия радиации обнаружить трудно, так как они действуют на малое число клеток и имеют длительный скрытый период, измеряемый десятками лет после облучения. Тают опасность существует даже при очень слабом облучении, которое хотя и не разрушает клетки, но способно вызвать мутации хромосом и изменить наследственные свойства. Большинство подобных мутаций проявляется только в том случае, когда зародыш получает от обоих родителей хромосомы, поврежденные одинаковым образом. Мутации могут быть вызваны космическими лучами, а также естественным радиационным фоном Земли, на долю которого, по оценкам специалистов, приходится 1% мутаций человека. Ежеминутно в каждом килограмме тканей любого живого организма естественной радиацией повреждается примерно миллион клеток. Подавляющее их большинство самозалсчивастся примерно за десять минут, эволюция «научила» этому наши клетки, потому что радиация сопровождает жизнь на Земле с момента ее зарождения.
Проявление генетических эффектов мало зависит от мощности дозы, а определяется суммарной накопленной дозой, независимо от того, получена она за 1 сутки или 50 лет. Полагают, что генетические эффекты не имеют дозового порога. Генетические эффекты определяются только эффективной коллективной дозой (чсл.-Зв), а выявление эффекта у отдельного индивидуума практически не предсказуемо.
В отличие от генетических эффектов, которые вызываются малыми дозами радиации, соматические эффекты всегда начинаются с определенной пороговой дозы, при меньших дозах повреждения организма нс происходит. Другое отличие соматических повреждений от генетических заключается в том, что организм способен со временем преодолевать последствия облучения, тогда как клеточные повреждения необратимы.
Облучение источниками ИИ может быть внешним и внутренним. Внешнее облучение производится источниками, находящимися вне организма, внутреннее - источниками, попавшими в организм через органы дыхания, желудочно- кишечный тракт и кожу или се повреждения.
К основным правовым нормативам в области радиационной безопасности относятся нормы радиационной безопасности ПРБ- 99/2009 и Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.6.1.2523-09.
Нормы радиационной безопасности устанавливают три категории облучаемых лиц: категория А - профессиональные работники, работающие непосредственно с источниками ИИ; категория Б - лица, которые нс работают непосредственно с источниками ИИ, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться промышленному облучению; третья категория - остальное население.
Основные пределы доз (ПД), установленные в соответствии с ПРБ-99/2009 для персонала категории А и для населения, приведены в табл. 12.
Дозы облучения, как и все остальные допустимые производные уровни персонала группы Б, не должны превышать 1/4 значений для персонала группы А
Обеспечение радиационной безопасности определяется следующими основными принципами:
- ? принципом нормирования - непрсвышсние допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения;
- ? принципом обоснования - запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза нс превышает риск возможного вреда, причиненного дополнительным к естественному радиационному фону облучения,
- ? принципом оптимизации - поддержание на возможно низком и достижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании любого источника ионизирующего излучения.
Основные пределы доз
Таблица 12
В целях социально-экономической оценки воздействия ионизирующего излучения на людей для расчета вероятностей потерь и обоснования расходов на радиационную защиту при реализации принципа оптимизации НРБ-99/2009 вводят, что облучение в коллективной эффективной дозе в 1 чел.-Зв приводит к потенциальному ущербу, равному потере 1 чел.-года жизни населения. Величина денежного эквивалента потери 1чсл.-года жизни населения устанавливается методическими указаниями федерального органа Роспотребнадзора в размере не менее 1 годового душевого национального дохода.
Эквивалентную дозу излучения можно снизить различными способами.
- 1. Уменьшить активность источника ИИ («защита количеством»).
- 2. Использовать в качестве источника излучения нуклид (изотоп) с меньшей энергией («защита мягкостью излучения»).
- 3. Уменьшить время облучения («защита временем»);
- 4. Увеличить расстояние от источника излучения («защита расстоянием»).
Если защита количеством, мягкостью излучения, временем или расстоянием невозможна, то используют экраны («защита экранированием»). Экранирование- основное защитное средство, позволяющее снизить ИИ на рабочем месте до любого уровня.
Защита от внутреннего облучения состоит в предотвращении или ограничении (требуемом санитарными нормами) попадания радиоактивного вещества внутрь организма. Наиболее важные защитные меры здесь: поддержание необходимой чистоты воздуха в помещениях путем эффективной вентиляции их; подавление и улавливание радиоактивной пыли, чтобы исключить накопление радиоактивных веществ на различных плоскостях; соблюдение правил личной гигиены.
К числу основных профилактических мероприятий относятся правильный выбор планировки помещений, оборудования, отделки помещений, технологических режимов, рациональная организация рабочих мест, соблюдение мер личной гигиены работающими, рациональные системы вентиляции, защиты от внешнего и внутреннего облучения, сбора и удаления радиоактивных отходов.
К средствам индивидуальной защиты от ИИ относятся:
- 1) изолирующие пластиковые пнсвмокостюмы с принудительной подачей воздуха в них;
- 2) специальная одежда хлопчатобумажная (халаты, комбинезоны, полукомбинезоны) и пленочная (халаты, костюмы, фартуки, брюки, нарукавники);
- 3) респираторы и шланговые противогазы для защиты органов дыхания;
- 4) специальная обувь (сапоги резиновые, пленочные туфли, парусиновые чехлы на обувь);
- 5) резиновые перчатки и рукавицы из просвинцованной резины с гибкими нарукавниками для защиты рук;
- 6) пневмошлемы и шапочки (хлопчатобумажные, из просвинцованной резины) для защиты головы;
- 7) щитки из оргстекла для защиты лица;
- 8) очки для защиты глаз: из обычного стекла при альфа- и мягком бета-излучении, из силикатного и органического стекла (плексигласа) - при бета-излучении высокой энергии, из свинцового стекла - при гамма-излучении, из стекла с боросиликатом кадмия или с фтористыми соединениями - при излучении нейтронов.
Работа № 14
ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ
Общие сведения
Излучения, взаимодействия которых со средой приводят к образованию ионов разных знаков и радикалов, называются ионизирующими. При этом различают корпускулярное и фотонное излучения. Корпускулярное излучение представляет собой поток элементарных частиц: a – и b – частицы, нейтроны, протоны, мезоны и др. Элементарные частицы возникают при радиоактивном распаде, ядерных превращениях или генерируются на ускорителях. Заряженные частицы в зависимости от величины кинетической энергии могут вызывать непосредственно ионизирующее излучение при столкновении с веществом. Нейтроны и другие нейтральные элементарные частицы при взаимодействии с веществом непосредственно ионизации не производят, но в процессе взаимодействия со средой они высвобождают заряженные частицы (электроны, протоны и т.д.), способные ионизировать атомы и молекулы среды, через которую они проходят. Такие излучения принято называть косвенными ионизирующими излучениями.
К фотонному излучению относят: гамма-излучение, характеристическое, тормозное, рентгеновское излучения. Указанные излучения представляют собой электромагнитные колебания очень высоких частот (Гц), которые возникают при изменении энергетического состояния атомных ядер (гамма - излучение), перестройке внутренних электронных оболочек атомов (характеристическое), взаимодействии заряженных частиц с электрическим полем (тормозное) и других явлениях. Фотонное излучение также является косвенно ионизирующим. Кроме ионизирующей способности к основным характеристикам ионизирующих излучений относятся энергия, измеряемая в электрон – вольтах, и проникающая способность.
Источником излучения называют объект, содержащий радиоактивный материал или техническое устройство, испускающее или способное в определенных условиях испускать излучение. К числу таких объектов относятся: радионуклиды, ядерные устройства (ускорители, атомные реакторы), рентгеновские трубки.
Технологии, методики и приборы, использующие ионизирующие излучения, получили широкое распространение в промышленности, в медицине и науке. Это, в первую очередь, атомные электростанции, надводные и подводные корабли с атомными установками, рентгеновские установки для медицинского, научного и промышленного назначения и др.
^
Биологическое воздействие излучений.
Излучение является вредным фактором для живой природы и, особенно, человека. Биологически вредное воздействие излучения на живой организм определяется в первую очередь дозой поглощенной энергии и производимым при этом эффектом ионизации, т. е. плотностью ионизации. Большая часть поглощенной энергии расходуется на ионизацию живой ткани, что нашло свое отражение и в определении излучений как ионизирующих.
Ионизирующие излучения оказывают на биологическую ткань прямое и непрямое воздействие. Прямое - разрыв внутриатомных и внутримолекулярных связей, возбуждение атомов или молекул, образование свободных радикалов. Наиболее важное значение имеет радиолиз воды. В результате радиолиза образуются высокореактивные радикалы, которые вызывают вторичные реакции окисления по любым связям, вплоть дo изменения химического строения ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) с последующими генными и хромосомными мутациями. В этих явлениях и заключается опосредованное (непрямое) действие излучения. При этом следует отметить, что особенность воздействия ионизирующих излучений состоит в том, что в химические реакции, индуцированные реактивными радикалами, вовлекаются сотни и тысячи молекул, не затронутых непосредственно излучением. Таким образом, результат воздействия ионизирующих излучений в отличие от других видов излучений зависит в большей степени от формы, в которой их энергия передается биологическому объекту.
Негативные последствия воздействия ионизирующих излучений на организм человека условно делятся на соматические и генетические. Генетические эффекты воздействия излучений проявляются в отдаленные промежутки времени у потомства облученных. Соматические последствия, в зависимости от степени и характера облучения, могут проявляться непосредственно в виде острой или хронической формы лучевой болезни. Лучевая болезнь, в первую очередь, характеризуется изменением состава крови (уменьшением числа лейкоцитов в крови – лейкопенией), а также появлением тошноты, рвоты и подкожных кровоизлияний, изъязвлений. Острая форма лучевой болезни возникает у человека при однократном облучении свыше 100 P (рентген) – 1 степень лучевой болезни, а при 400 P (3-я степень) наблюдается 50% смертельных случаев, что связано в первую очередь с потерей иммунитета. При экспозиционной дозе свыше 600 Р (4-я степень) погибают 100% облученных. В отношении поражения от ионизирующего излучения природа поставила человека в самые тяжелые условия по сравнению с другими живыми существами. Так, средние смертельные дозы (50%) составляют: обезьяна-550 , кролик - 800, черви - 20000 , а амеба - 100000, вирусы - более 1000000 P.
^
Единицы доз.
Общей единицей (мерой) воздействия ионизирующего излучения на человека является доза. Различают следующие основные виды доз: поглощенная, эквивалентная, эффективная, экспозиционная.
^ Доза поглощенная (D) – величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу:
Где 
– средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме, 
– масса вещества в этом объеме.
^
Доза эквивалентная (Н)
– сумма поглощенных доз в органах или тканях, умноженных на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения 
:
| |
где
- средняя поглощенная доза в органе или ткани i - того ионизирующего излучения.Взвешивающие коэффициенты учитывают относительную опасность различных видов излучения в индуцировании неблагоприятных биологических эффектов и зависят от ионизирующей способности излучений. Для различных видов излучения значения взвешивающих коэффициентов составляют:
Фотоны любых энергий, электроны ………………………1
Нейтроны с энергией менее 10 кэВ…………………………5
От 10 кэВ до 100 кэВ……………….10
Альфа-частицы………………………………………………20
^
Доза эффективная (Е)
– величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты:
 |
где
- взвешивающий коэффициент для органа или ткани, который характеризует относительный риск на единицу дозы по выходу отдаленных последствий при облучении данного органа по отношению к облучению всего тела. При облучении организма в целом =1, а при облучении отдельных органов составляет: гонады (половые железы) - 0,2; желудок – 0,12; печень – 0,05; кожа – 0,01 и т.д. 
-
эквивалентная доза в соответствующем органе или ткани.^
Экспозиционная доза (X)
- это количественная характеристика фотонного излучения, основанная на его ионизирующем действии в сухом атмосферном воздухе и представляющая собой отношение суммарного заряда (dQ) ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении всех вторичных электронов и позитронов, которые были образованы фотонами в малом объеме воздуха, к массе воздуха (dm) в этом объеме (справедливо для фотонного излучения с энергией до 3 МэВ):
| |
На практике в качестве характеристики ионизирующего излучения широко используется единица рентген (Р), которая является внесистемной единицей экспозиционной дозы (при прохождении излучения через 1 куб.см воздуха создаются ионы, несущие заряд в 1 электростатическую единицу каждого знака). Экспозиционную дозу в рентгенах и поглощенную дозу в радах для биологических тканей можно считать совпадающими с погрешностью до 5%, которая вызвана тем, что экспозиционная доза не учитывает ионизацию, обусловленную тормозным излучением электронов и позитронов.
Единицы измерения доз в системе СИ и внесистемные единицы измерения приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Доза | Единицы СИ | Внесистемные единицы |
| Поглощенная | Дж/кг, Грей (Гр) | 1 рад=0,01 Гр |
| Эквивалентная | Грей   = Зиверт (Зв) | 1 бэр=0,01 Зв |
| Эффективная | Зиверт  =
Зиверт (Зв) | |
| Экспозиционная | Кулон/кг, (Кл/кг) | Рентген (Р) 1Р=2,58 ∙ 10 -4 Кл/кг 1 Р = 1 рад = 0,013 Зв (в биол.тканях) |
Для характеристики изменения дозы во времени вводится понятие мощности дозы. Мощность экспозиционной, поглощенной и эквивалентной доз соответственно определяются:
 |
Характеристикой активности радионуклида (самопроизвольного распада) является отношение числа спонтанных ядерных превращений, происходящих в источнике за единицу времени. Единицей радиоактивности является беккерель (Бк)
. Беккерель равен активности радионуклида в источнике, в котором за время 1с происходит одно спонтанное ядерное превращение. Внесистемная единица активности - кюри (Ки).
1 Ки = 3,700 10 10 Бк Активность радионуклидов зависит от времени. Время, в течение которого распадается половина исходных атомов, называется периодом полураспада. Так, например, период полураспада йода 
8,05 суток, а у урана 
- 4,5 млрд. лет
^
Нормы радиационной безопасности.
Основным документом, регламентирующим допустимые уровни воздействия излучений на организм человека, в нашей стране, является «Нормы радиационной безопасности» (НРБ - 99). С целью снижения необоснованного облучения нормирование осуществляется дифференцированно для различных категорий облучаемых лиц, в зависимости от условий контакта с источниками излучений и места проживания. Нормы устанавливают следующие категории облучаемых лиц:
Персонал (группы А и Б);
Все население, включая лиц из персонала вне сферы и условий их производственной деятельности.
Нормы облучения также дифференцированы в отношении различной радиочувствительности органов и частей тела человека.
Предельно допустимая доза (ПДД) - наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, которое при рaвномерном воздействии в течение 50 лет не вызовет в состоянии здоровья персонала неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.
Предел дозы (ПД) - предельная эквивалентная доза за год для ограниченной части населения. ПД устанавливают меньшим, чем ПДД в 10 раз для предотвращения необоснованного облучения этого контингента людей. Значения ПДД и ПД в зависимости от группы критических органов приведены ниже в таблице 2.
Закономерности биологического эффекта излучения на живую ткань определяют основные принципы защиты - снижение плотности потока излучения и времени его действия. Время контакта с излучением в режиме нормальной эксплуатации установки является регулируемым и контролируемым параметром. Плотность облучающего потока зависит от мощности источника, его физических характеристик и инженерной защиты источника.
Таблица 2.
^ Основные пределы доз
* Примечание: дозы облучения для персонала группы Б не должны превышать ¼ значений для персонала группы А.
^
Защитные мероприятия.
Под инженерной защитой понимают любую среду (материал), расположенную между источником и зоной размещения людей или оборудования для ослабления потоков ионизирующих излучений. Защиту принято классифицировать по назначению, типу, компоновке, форме и геометрии. По назначению защиту подразделяют на биологическую, радиационную и тепловую.
Биологическая защита должна обеспечивать уменьшение дозы облучения персонала до предельно допустимых уровней. При радиационной защите должна быть обеспечена степень радиационных повреждений различных объектов, подвергающихся облучению, до допустимых уровней. Тепловая защита обеспечивает снижение радиационного энерговыделения в защитных композициях до допустимых уровней.
Основными свойствами излучений, определяющими условия безопасности обращения с ними, являются ионизирующая и проникающая способность. Ионизирующая способность излучения отражена в значении взвешивающего коэффициента, а проникающая - характеризуется величиной линейного коэффициента поглощения.
Закон ослабления излучения в веществе, в зависимости от его толщины (х), можно записать в следующем виде:
где n - скорость счета импульсов тока при наличии защитного материала толщиной х, имп/с,
n ф - скорость счета импульсов тока за пределами зоны влияния источника излучения, т.е. фона, имп/с,
n о - скорость счета импульсов тока без защитнoго материала, имп/с.
Из формулы (2) выводим выражение для расчета линейного коэффициента ослабления:
представленной по результатам измерений ослабления излучения за различными толщинами для одного материала. В этом случае эта зависимость будет иметь вид прямой с наклоном определяемым значением линейного коэффициента ослабления, т.е. m = tq а.
Поглощение излучения в веществе зависит от природы излучения, а также от состава и плотности самого вещества. Ниже в таблице 3 представлена зависимость коэффициента ослабления для излучения фотонной природы:
Поглощение корпускулярных ионизирующих излучений происходит значительно интенсивнее фотонных. Это можно объяснить либо наличием у частиц, ионизирующих вещество, электрического заряда, либо при его отсутствии наличием значительной массы ионизирующих частиц (нейтронов). Поглощение корпускулярных излучений удобно характеризовать величиной свободного пробега частиц в веществе.
Таблица 3
| Энергия гамма-излучения, МэВ | Коэффициент ослабления, см -1 |
|||
| Воздух | оргстекло | железо | свинец |
|
| 0,1 | 0,198 | 0,172 | 2,81 | 59,9 |
| 0,5 | 0,111 | 0,006 | 0,82 | 1,67 |
| 1,0 | 0,081 | 0,07 | 0,45 | 0,75 |
| 2,0 | 0,057 | 0,05 | 0,33 | 0,51 |
| 5,0 | 0,036 | 0,03 | 0,24 | 0,48 |
| 10,0 | 0,026 | 0,022 | 0,23 | 0,62 |
В таблице 4 представлены харaктерные значения свободных пробегов частиц в воздухе для a -, b - и протонного излучений.
Таблица 4
| Вид ионизирующего излучения | Диапазон энергии, МэВ | Диапазон свободных Пробегов, см |
| a | 4,0 -10,0 | 2,5-10,6 |
| b | 0,01-8,00 | 22-1400 |
| протонное | 1,0-15,0 | 0,002-0,003 |
^
Геометрическое ослабление излучений.
Для точечных источников поток излучения, кроме указанной выше закономерности ослабления при прохождении в веществе, будет ослабляться за счет геометрической расходимости, подчиняющейся закону обратных квадратов
 , |
где I - мощность источника, R - расстояние от источника.
Геометрически источники могут быть точечными и протяженными. Протяженные источники представляют собой суперпозицию точечных источников и могут быть линейными, поверхностными или объемными. Физически точечным можно считать такой источник, максимальные размеры которого много меньше расстояния до точки детектирования и длины свободного пробега в материале источника.
Для точечного изотропного источника определяющую роль в ослаблении плотности излучения в воздухе играет геометрическое расхождение. Ослабление за счет поглощения в воздухе, например, для источника с энергией, равной 1 МэВ на расстоянии 3 м, составляет 0,2%.
^
Регистрация излучений. Оборудование и порядок исследований
.
Применяемые в области радиационного контроля приборы по своему назначению подразделяются на дозиметры, радиометры и спектрометры. Дозиметры служат для измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения или ее мощности. Радиометры служат для измерения плотности потока излучений и активности радионуклидов. Спектрометры служат для измерения распределения излучений по энергии частиц или фотонов.
Основа регистрации любого вида излучений – его взаимодействие с веществом детектора. Под детектором понимается устройство, на вход которого поступают ионизирующее излучение и на выходе появляются регистрируемый сигнал. Тип детектора определяется природой сигнала - при световом сигнале детектор называется сцинтилляционным, при импульсах тока - ионизационным, при появлении пузырьков пара - пузырьковая камера, а при наличии капелек жидкости - камера Вильсона. Вещество, в котором происходит преобразование энергии ионизирующего излучения в сигнал, может быть газом, жидкостью или твердым телом, что и дает соответствующее название детекторам: газовые, жидкостные и твердотельные.
В данной работе применяется прибор, совмещающий функции дозиметра и радиометра - переносной геологоразведочный СРП-68-01. Прибор состоит из выносного блока детектирования БДГЧ-01, переносного пульта, который содержит схему измерения и стрелочный прибор.
В СРП-68-01 используется сцинтилляционный детектор на основе неорганического монокристалла натрий-йод (NaI). Принцип работы детектора заключается в следующем. Излучение, взаимодействуя с веществом сцинтиллятора, создает в нем вспышки света. Фотоны света попадают на фотокатод и выбивают из него фотоэлектроны. Ускоренные и умноженные электроны собираются на аноде. Каждому электрону, поглощенному в сцинтилляторе, соответствует импульс тока в анодной цепи фотоэлектронного умножителя, следовательно, измерению может подлежать как среднее значение анодного тока, так и число импульсов тока в единицу времени. В соответствии с этим различают токовый (интегрирующий) и счетный режимы сцинтилляционного дозиметра.
Стрелочный прибор в измерительном комплексе позволяет снимать значения для двух режимов работы дозиметра:
Мощность экспозиционной дозы, мкР/ч;
Средняя скорость счета импульсов тока, имп/с.
В качестве источника ионизирующего излучения в работе используется контрольная калибровочная метка, которая содержит радионуклид 60 Co с энергией гаммa - квантов:1.17 МэВ и 1.37 МэВ.
Экспериментальные исследования выполняются на лабораторном стенде, основу которого составляет сцинтилляционный геологоразведочный прибор СРП-68-01. Схема стенда представлена на рис. 1 и 2.
Рис.1. Блок-схема установки
Здесь: 1 - переносной пульт измерения; 2 –измерительная линейка; 3 –исследуемые материалы, 4 - радиоактивный источник; 5 -трубка детектора; 6 - защитный экран.
Рис. 2. Передняя панель измерительного прибора.
Здесь: 1 - переключатель рода работ; 2 - переключатель пределов и режимов измерений; 3 - измерительная шкала пересчетного прибора; 4 - регулятор уровня звукового сигнала.
Следует заметить, что число актов радиационного распада и число зарегистрированных радиометром импульсов тока являются случайными величинами, подчиняющимися закону Пуассона. По этой причине каждое измерение следует повторять пять раз с интервалом в минуту и за результат принимать среднее значение.
Для подготовки установки к измерениям необходимо:
включить пульт измерения путем установки переключателя рода работ (п.1 на рис.2) в положение «5»;
освободить измерительное окно на радиоактивном источнике, сняв защитный экран.
1. Измерения мощности экспозиционной дозы в зависимости от расстояния от источника излучений:
Установить переключатель пределов и режимов измерений (п.2 на рис.2) в нижнее положение «mR/ч», в котором измеряется мощность экспозиционной дозы в мкР/ч;
Снять значения мощности экспозиционной дозы с измерительной шкалы пересчетного прибора (п.3 на рис.2), двигая трубку детектора (п.2 на рис.1) вдоль измерительной линейки, в зависимости от расстояния до кассеты в соответствии с вариантом задания. Измерения при расстояниях более 60 см необходимо выполнить дополнительно на режимах измерения - имп/с, т.е. переключатель пределов и режимов измерений (п.2 на рис.2) необходимо установить в положение (S -1). При этом расстоянии значения мощности экспозиционной дозы и скорости счета будут соответствовать уровню фона в помещении.
Установить трубку детектора вдоль измерительной линейки на расстоянии 1,5 см от источника излучения и трубка должна находится в этом положении постоянно в течении всей серии измерений по п. 2 (для обеспечения одинаковой степени ослабления излучения из-за геометрической расходимости);
Установить переключатель пределов и режимов измерений (п.2 на рис.2) в положение «S -1 », в котором идет счет импульсов тока в имп/с;
Снять значение плотности потока в отсутствии защитных материалов между измерительным окном и детектором;
Снять значение плотности потока для различных образцов материалов в соответствии с вариантом задания, устанавливаемых между измерительным окном и детектором;
Снять значение плотности потока для различных материалов в соответствии с вариантом задания, устанавливаемых между измерительным окном и детектором. При этом образец необходимой толщины собирается из ряда образцов.
^
Обработка результатов опытов и расчетные задания
Измерения мощности экспозиционной дозы в зависимости от расстояния от источника излучений:
2. Измерения плотности потока гамма - квантов за слоем защитных материалов:
^ Условия безопасности при проведении работ.
Активность источника по паспорту составляла 0,04 мкKu. Источник защищен свинцовым экраном, обеспечивающий мощность эквивалентной дозы на поверхности не более 0,6 мкЗв/ч, и на расстоянии 0,4м от источника уровень излучения от него близок к фону. Указанные параметры источника и условия его защиты в соответствии с НРБ -96 обеспечивают безопасность исполнителя в ходе выполнения исследований.
^
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
| Параметры | Значения по вариантам |
|||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
|
| Измерения по п.1 Значения расстояний от источника излучений до детектора, см | 0; 4; 8;15; 25;45;70 | 0; 5; 10;20; 35; 50; 75 | 0; 6; 12; 18;25;40;65 | 0;4;9;18; 28;40;65 |
| Измерения по п.2 Наименование защитных материалов и значения толщин, мм | Орг.стек. -15 | Орг.стек. | Орг.стек. -15 | Орг.стек |
| Расчет эффективной дозы: Расстояние до источника излучения, см Время облучения, час | ||||
^ Вопросы для самоконтроля
1. Какие известны группы ионизирующих излучений? Какие существуют ионизирующие излучения? Их основные характеристики.
2. Воздействие ионизирующих излучений на биологическую ткань. Особенности этого воздействия.
3. Признаки лучевой болезни. Степени лучевой болезни.
4. От чего зависит степень воздействия ионизирующих излучений на организм человека?
5. Дозы ионизирующих излучений. Их физический смысл. Единицы измерения доз. Соотношения между единицами доз.
6. Нормирование ионизирующих излучений. От чего зависят предельно допустимые дозы.
7. Что понимается под инженерной защитой от ионизирующих излучений?
8. Какие материалы обеспечивают наилучшую защиту от воздействия 
частиц, 
частиц, 
излучения и почему?
9. Какие известны методы регистрации ионизирующих излучений?
Ефремов С.В., Малаян К.Р., Малышев В.П., Монашков В.В. и др.
Безопасность . Лабораторный практикум.
Учебное пособие
Корректор
Технический редактор
Директор Издательства Политехнического университета ^ А.В. Иванов
Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97
Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции
ОК 005-93, т. 2; 95 3005 – учебная литература
Подписано в печать 2011. формат 60х84/16.
Усл.печ.л. . Уч.изд.л. . Тираж 200. Заказ
_________________________________________________________________________
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет.
Издательство Политехнического университета,
Член Издательско-полиграфической ассоциации университетов России.
Адрес университета и издательства:
195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29.
Ионизирующее излучение вызывает в организме цепочку обратимых и необратимых изменений. Пусковым механизмом воздействия являются процессы ионизации и возбуждения атомов и молекул в тканях. Диссоциация сложных молекул в результате разрыва химических связей - прямое действие радиации. Существенную роль в формировании биологических эффектов играют радиационно-химические изменения, обусловленные продуктами радиолиза воды. Свободные радикалы водорода и гидроксильной группы, обладая высокой активностью, вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов и других элементов биоткани, что приводит к нарушению биохимических процессов в организме. В результате нарушаются обменные процессы, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму. Это приводит к нарушению деятельности отдельных функций и систем организма.
Индуцированные свободными радикалами химические реакции развиваются с большим выходом, вовлекая в процесс сотни и тысячи молекул, не задействованных излучением. В этом состоит специфика действия ионизирующего излучения на биологические объекты. Эффекты развиваются в течение разных промежутков времени: от нескольких секунд до многих часов, дней, лет.
Ионизирующая радиация при воздействии на организм человека может вызвать два вида эффектов, которые клинической медициной относятся к болезням: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, аномалии в развитии плода и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).
Острые поражения развиваются при однократном равномерном гамма-облучении всего тела и поглощенной дозе выше 0,5 Гр. При дозе 0,25-0,5 Гр могут наблюдаться временные изменения в крови, которые быстро нормализуются. В интервале дозы 0,5-1,5 Гр возникает чувство усталости, менее чем у 10% облученных могут наблюдаться рвота, умеренные изменения в крови. При дозе 1,5- 2,0 Гр наблюдается легкая форма острой лучевой болезни, которая проявляется продолжительной лимфопенией, в 30-50% случаев - рвота в первые сутки после облучения. Смертельные исходы не регистрируются.
Лучевая болезнь средней тяжести возникает при дозе 2,5- 4,0 Гр. Почти у всех облученных в первые сутки наблюдаются тошнота, рвота, резко снижается содержание лейкоцитов в крови, появляются подкожные кровоизлияния, в 20% случаев возможен смертельный исход, смерть наступает через 2-6 недель после облучения. При дозе 4,0-6,0 Гр развивается тяжелая форма лучевой болезни, приводящая в 50% случаев к смерти в течение первого месяца. При дозах, превышающих 6,0 Гр, развивается крайне тяжелая форма лучевой болезни, которая почти в 100% случаев заканчивается смертью вследствие кровоизлияния или инфекционных заболеваний. Приведенные данные относятся к случаям, когда отсутствует лечение. В настоящее время имеется ряд противолучевых средств, которые при комплексном лечении позволяют исключить летальный исход при дозах около 10 Гр.
Хроническая лучевая болезнь может развиться при непрерывном или повторяющемся облучении в дозах, существенно ниже тех, которые вызывают острую форму. Наиболее характерными признаками хронической лучевой болезни являются изменения в крови, ряд симптомов со стороны нервной системы, локальные поражения кожи, поражения хрусталика, пневмосклероз (при ингаляции плутония-239), снижение иммунореактивности организма.
Степень воздействия радиации зависит от того, является облучение внешним (при попадании радиоактивного изотопа внутрь организма) или внутренним. Внутреннее облучение возможно при вдыхании, заглатывании радиоизотопов и проникновении их в организм через кожу.
Некоторые радиоактивные вещества поглощаются и накапливаются в конкретных органах, что приводит к высоким локальным дозам радиации. Кальций, радий, стронций и др. накапливаются в костях, изотопы йода вызывают повреждение щитовидной железы, редкоземельные элементы вызывают преимущественно опухоли печени. Равномерно распределяются изотопы цезия, рубидия, вызывая угнетение кроветворения, атрофию семенников, опухоли мягких тканей. При внутреннем облучении наиболее опасны альфа-излучающие изотопы полония и плутония.
Способность вызывать отдаленные последствия: лейкозы, злокачественные новообразования, раннее старение - одно из коварных свойств ионизирующего излучения.
Гигиеническая регламентация ионизирующего излучения осуществляется Нормами радиационной безопасности НРБ-99 (Санитарными правилами СП 2.6.1.758-99). Основные дозовые пределы облучения и допустимые уровни устанавливаются для следующих категорий облучаемых лиц:
- - персонал - лица, работающие с техногенными источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);
- - все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.
Для категорий облучаемых лиц устанавливают три класса нормативов: основные пределы доз - ПД (табл. 3.13), допустимые уровни, соответствующие основным пределам доз, и контрольные уровни.
Таблица 3.13. Основные пределы доз (извлечение из НРБ-99)
* Для лиц группы Б все дозовые пределы не должны превышать 0,25 дозовых пределов группы А.
Доза эквивалентная НТ н - поглощенная доза в органе или ткани От н, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения УЯ:
Единицей измерения эквивалентной дозы является Дж o кг-1, имеющий специальное наименование - зиверт (Зв).
Значения №д для фотонов, электронов и мюонов любых энергий составляет 1, для а- частиц, осколков деления, тяжелых ядер - 20.
Доза эффективная - величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы в органе НхТ на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани ]¥т:
где НхТ- эквивалентная доза в ткани Г за время т.
Единица измерения эффективной дозы так же, как эквивалентной дозы, - Дж o кг" (зиверт).
Значения У/у для отдельных видов ткани и органов приведены ниже.
Вид ткани, орган: ¥т
гонады..............................................................................................0,2
костный мозг...............................................................................0,12
печень, грудная железа, щитовидная железа...................0,05
кожа................................................................................................0,01
Основные пределы доз облучения не включают в себя дозы от природного и медицинского облучения, а также дозы, полученные вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.
Эффективная доза для персонала не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) - 7 мЗв.
В табл. 3.14 приведены значения допустимого радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи, спецодежды, спецобуви, средств индивидуальной защиты персонала.
Таблица 3.14. Допустимые уровни радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи, спецодежды, спецобуви и средств индивидуальной защиты, част/(см-1 - мин) (извлечение из НРБ-99)
|
Объект загрязнения |
а-активные нуклиды |
(і-активные нуклиды |
|
|
отдельные |
прочие |
||
|
Неповрежденная кожа, полотенца, спецбелье, внутренняя поверхность лицевых частей средств индивидуальной защиты |
|||
|
Основная спецодежда, внутренняя поверхность дополнительных средств индивидуальной защиты, наружная поверхность спецобуви |
|||
|
Наружная поверхность дополнительных средств индивидуальной защиты, снимаемой в сан шлюзах |
|||
|
Поверхности помещений периодического пребывания персонала и находящегося в них оборудования |
|||