Лекции бжд. Ионизирующие излучения и обеспечение радиационной безопасности
Радиация в ХХ в. представляет собой растущую угрозу для всего человечества. Радиоактивные вещества, перерабатываемые в ядерную энергию, попадающие в строительные материалы и, наконец, используемые в военных целях, оказывают вредное воздействие на здоровье людей. Поэтому защита от ионизирующих излучений (радиационная безопасность ) превращается в одну из важнейших задач по обеспечению безопасности жизнедеятельности человека.
Радиоактивные вещества (или радионуклиды) – это вещества, способные испускать ионизирующее излучение. Причиной его является нестабильность атомного ядра, в результате которой оно подвергается самопроизвольному распаду. Такой процесс самопроизвольных превращений ядер атомов неустойчивых элементов называют радиоактивным распадом, или радиоактивностью.
Ионизирующее излучение – излучение, которое создается при радиоактивном распаде и образует при взаимодействии со средой ионы различных знаков.
Акт распада сопровождается испусканием излучений в виде гамма-лучей, альфа-, бета-частиц и нейтронов.
Радиоактивные излучения характеризуются различной проникающей и ионизирующей (повреждающей) способностью. Альфа-частицы обладают столь малой проникающей способностью, что задерживаются листом обыкновенной бумаги. Их пробег в воздухе равен 2-9 см, в тканях живого организма - долям миллиметра. Иными словами, эти частицы при наружном воздействии на живой организм неспособны проникнуть через слой кожи. Вместе с тем ионизирующая способность таких частиц чрезвычайно велика, и опасность их воздействия возрастает при попадании внутрь организма с водой, пищей, вдыхаемым воздухом или через открытую рану, так как они могут повредить те органы и ткани, в которые проникли.
Бета-частицы обладают большей, чем альфа-частицы, проникающей, но меньшей ионизирующей способностью; их пробег в воздухе достигает 15 м, а в тканях организма - 1-2 см.
Гамма-излучение распространяется со скоростью света, обладает наибольшей глубиной проникновения, и ослабить его может только толстая свинцовая или бетонная стена. Проходя через материю, радиоактивное излучение вступает с ней в реакцию, теряя свою энергию. При этом чем выше энергия радиоактивного излучения, тем больше его повреждающая способность.
Величина энергии излучения, поглощенная телом либо веществом, называется поглощенной дозой . В качестве единицы измерения поглощенной дозы излучения в системе СИ принят Грей (Гр). На практике используется внесистемная единица - рад (1 рад = 0,01 Гр). Однако при равной поглощенной дозе альфа-частицы дают значительно больший повреждающий эффект, чем гамма-излучение. Поэтому для оценки повреждающего действия различных видов ионизирующего излучения на биологические объекты применяют специальную единицу измерения - бэр (биологический эквивалент рентгена). В системе СИ единицей этой эквивалентной дозы является зиверт (1 Зв = 100 бэр).
Для оценки радиационной обстановки на местности, в рабочем или жилом помещении, обусловленной воздействием рентгеновского или гамма-излучения, используют экспозиционную дозу облучения . За единицу экспозиционной дозы в системе СИ принят кулон на килограмм (Кл/кг). На практике она чаще всего измеряется в рентгенах (Р). Экспозиционная доза в рентгенах достаточно точно характеризует потенциальную опасность воздействия ионизирующих излучений при общем и равномерном облучении тела человека. Экспозиционной дозе в 1 Р соответствует поглощенная доза, примерно равная 0,95 рад.
При прочих одинаковых условиях доза ионизирующего излучения тем больше, чем длительнее облучение, т.е. доза накапливается со временем. Доза, соотнесенная с единицей времени, называется мощностью дозы, или уровнем радиации. Так, если уровень радиации на местности составляет 1 Р/ч, это означает, что за 1 час нахождения в данной местности человек получит дозу в 1 Р.
Рентген является весьма крупной единицей измерения, и уровни радиации обычно выражаются в долях рентгена - тысячных (миллирентген в час - мР/ч) и миллионных (микрорентген в час - мкР/ч).
Для обнаружения ионизирующих излучений, измерения их энергии и других свойств применяются дозиметрические приборы: радиометры идозиметры.
Радиометр - это прибор, предназначенный для определения количества радиоактивных веществ (радионуклидов) или потока излучений.
Дозиметр - прибор для измерения мощности экспозиционной или поглощенной дозы.
Человек в течение всей жизни подвергается воздействию ионизирующего излучения. Это прежде всего естественный радиационный фон Земли космического и земного происхождения. В среднем доза облучения от всех естественных источников ионизирующего облучения составляет в год около 200 мР, хотя эта величина в разных регионах Земли может колебаться в пределах 50-1000 мР/год и более.
Естественный радиационный фон – излучение, создаваемое космическим излучением, природными радионуклидами, естественно распределенными в земле, воде, воздухе, и другими элементами биосферы (например, пищевыми продуктами).
Кроме того, человек встречается с искусственными источниками излучения (техногенный радиационный фон) . К нему относится, например, ионизирующее излучение, используемое в медицинских целях. Определенный вклад в техногенный фон вносят предприятия ядерно-топливного цикла и ТЭЦ на угле, полеты самолетов на больших высотах, просмотр телепрограмм, пользование часами со светящимися циферблатами и т.д. В целом техногенный фон колеблется от 150 до 200 мбэр.
Техногенный радиационный фон – естественный радиационный фон, измененный в результате деятельности человека.
Таким образом, каждый житель Земли ежегодно в среднем получает дозу облучения в 250-400 мбэр. Это уже обычное состояние среды обитания человека. Неблагоприятного действия такого уровня радиации на здоровье человека не установлено.
Совершенно иная ситуация возникает при ядерных взрывах и авариях на атомных реакторах, когда образуются обширные зоны радиоактивного заражения (загрязнения) с высоким уровнем радиации.
Любой организм (растение, животное или человек) живет не изолированно, а так или иначе связан со всей живой и неживой природой. В этой цепочке путь радиоактивных веществ примерно следующий: растения усваивают их листьями непосредственно из атмосферы, корнями из почвы (почвенных вод), т.е. аккумулируют, и поэтому концентрация РВ в растениях выше, чем в окружающей среде. Все сельскохозяйственные животные получают РВ с пищей, водой, из атмосферы. Радиоактивные вещества, попадая в организм человека с пищей, водой, воздухом, включаются в молекулы костной ткани и мышц и, оставаясь в них, продолжают облучать организм изнутри. Поэтому безопасность человека в условиях радиоактивного загрязнения (заражения) окружающей среды достигается защитой от внешнего облучения, заражения радиоактивными осадками, а также защитой органов дыхания и желудочно-кишечного тракта от попадания РВ внутрь организма с пищей, водой ивоздухом. В общем, действия населения в районе заражения в основном сводятся к соблюдению соответствующих правил поведения и осуществлению санитарно-гигиенических мероприятий. При сообщении о радиационной опасности рекомендуется незамедлительно выполнить следующие из них:
1. Укрыться в жилых домах или служебных помещениях. Важно знать, что стены деревянного дома ослабляют ионизирующее излучение в 2 раза, а кирпичного - в 10 раз. Заглубленные укрытия (подвалы) еще больше ослабляют дозу излучения: с деревянным покрытием - в 7 раз, с кирпичным или бетонным - в 40-100 раз.
2. Принять меры защиты от проникновения в квартиру (дом) радиоактивных веществ с воздухом: закрыть форточки, вентиляционные люки, отдушины, уплотнить рамы и дверные проемы.
3. Создать запас питьевой воды: набрать воду в закрытые емкости, подготовить простейшие средства санитарного назначения (например, мыльные растворы для обработки рук), перекрыть краны.
4. Провести экстренную йодную профилактику (как можно раньше, но после специального оповещения!). Йодная профилактика заключается в приеме препаратов стабильного йода: таблеток йодистого калия или водно-спиртового раствора йода. Йодистый калий следует принимать после еды вместе с чаем или водой 1 раз в день в течение 7 суток по одной таблетке (0,125 г) на один прием. Водноспиртовой раствор йода нужно принимать после еды 3 раза в день в течение 7 суток по 3-5 капель на стакан воды.
Следует знать, что передозировка йода чревата целым рядом побочных явлений, таких, как аллергическое состояние и воспалительные изменения в носоглотке.
5. Начать готовиться к возможной эвакуации. Подготовить документы и деньги, предметы первой необходимости, упаковать лекарства, к которым вы часто обращаетесь, минимум белья и одежды (1-2 смены). Собрать запас имеющихся у вас консервированных продуктов на 2-3 суток. Все это следует упаковать в полиэтиленовые мешки и пакеты. Включите радиоточку для прослушивания информационных сообщений Комиссии по ЧС.
6. Постарайтесь соблюдать правила радиационной безопасности и личной гигиены, а именно:
Использовать в пищу только консервированные молоко и пищевые продукты, хранившиеся в закрытых помещениях и не подвергавшиеся радиоактивному загрязнению. Не пить молоко от коров, которые продолжают пастись на загрязненных полях: радиоактивные вещества уже начали циркулировать по так называемым биологическим цепочкам;
Не есть овощи, которые росли в открытом грунте и сорваны после начала поступления радиоактивных веществ в окружающую среду;
Принимать пищу только в закрытых помещениях, тщательно мыть руки с мылом перед едой и полоскать рот 0,5-процентным раствором питьевой соды;
Не пить воду из открытых источников и водопровода после официального объявления о радиационной опасности; накрыть колодцы пленкой или крышками;
Избегать длительных передвижений по загрязненной территории, особенно по пыльной дороге или траве, не ходить в лес, воздержаться от купания в ближайшем водоеме;
Переобуваться, входя в помещение с улицы (“грязную” обувь следует оставлять на лестничной площадке или на крыльце);
7. В случае передвижения по открытой местности необходимо использовать подручные средства защиты:
Органов дыхания - прикрыть рот и нос смоченными водой марлевой повязкой, носовым платком, полотенцем или любой частью одежды;
Кожи и волосяного покрова - прикрыться любыми предметами одежды - головными уборами, косынками, накидками, перчатками. Если вам крайне необходимо выйти на улицу, рекомендуем надеть резиновые сапоги.
Ниже приводятся меры предосторожности в условиях повышенной радиации, рекомендованные известным американским врачом Гейлом - специалистом по радиационной безопасности.
НЕОБХОДИМО:
1. Хорошее питание.
2. Ежедневный стул.
3. Отвары семян льна, чернослива, крапивы, слабительных трав.
4. Обильное питье, чаще потеть.
5. Соки с красительными пигментами (виноградный, томатный).
6. Черноплодная рябина, гранаты, изюм.
7. Витамины Р, С, В, сок свеклы, моркови, красное вино (3 ст. ложки ежедневно).
8. Редька тертая (утром натереть, вечером съесть и наоборот).
9. 4-5 грецких орехов ежедневно.
10. Хрен, чеснок.
11. Крупа гречневая, овсяная.
12. Хлебный квас.
13. Аскорбиновая кислота с глюкозой (3 раза в день).
14. Активированный уголь (1-2 шт. перед едой).
15. Витамин А (не более двух недель).
16. Квадемит (по 3 раза в день).
Из молочных продуктов лучше всего употреблять в пищу творог, сливки, сметану, масло. Овощи и фрукты очищать до 0,5 см, с кочанов капусты снимать не менее трех листов. Лук и чеснок обладают повышенной способностью к поглощению радиоактивных элементов. Из мясных продуктов преимущественно есть свинину и птицу. Мясные бульоны исключить. Мясо готовить таким образом: первый отвар слить, вновь залить его водой и варить до готовности.
ПРОДУКТЫ С АНТИРАДИОАКТИВНЫМ ДЕЙСТВИЕМ:
1. Морковь.
2. Растительное масло.
3. Творог.
4. Таблетки кальция.
НЕЛЬЗЯ УПОТРЕБЛЯТЬ В ПИЩУ:
2. Холодец, кости, костный жир.
3. Вишни, абрикосы, сливы.
4. Говядину: она более всего может быть заражена.
Тема 5. Защита от ионизирующих излучений.
Воздействие ионизирующих излучений на человека.
Ионизирующее излучение
Ионные пары
Разрыв молекулярных соединений
(свободные радикалы).
Биологический эффект
Радиоактивность - самораспад атомных ядер, сопровождающийся излучением гамма-квантов, выбрасыванием - и -частиц. При ежедневной длительности (несколько месяцев или лет) облучения в дозах превышающих ПДД, у человека развивается хроническая лучевая болезнь (1 стадия - функциональное нарушение центральной нервной системы, повышенная утомляемость, головные боли, снижение аппетита). При однократном облучении всего тела высокими дозами (>100 бэр) развивается острая лучевая болезнь. Доза 400-600 бэр - возникает смерть у 50% облученных. Первичный этап воздействия на человека - ионизация живой ткани, молекул йода. Ионизация приводит к разрыву молекулярных соединений. Образуются свободные радикалы (H, OH), которые вступают в реакции с другими молекулами, что разрушает тело, нарушает работу нервной системы. Радиоактивные вещества накапливаются в организме. Выводятся они крайне медленно. В дальнейшем возникает острая или хроническая лучевая болезнь, лучевой ожог. Отдаленные последствия - лучевая катаракта глаз, злокачественная опухоль, генетические последствия. Естественный фон (космическое излучение и излучение радиоактивных веществ в атмосфере , на земле, в воде). Мощность эквивалентной дозы 0,36 - 1,8 мЗв/год, что соответствует мощности экспозиционной дозы 40-200 мР/год. Рентгеновские снимки: черепа - 0,8 - 6 Р; позвоночника - 1,6 - 14,7 Р; легких (флюорография) - 0,2 - 0,5 Р; рентгеноскопия - 4,7 - 19,5 Р; желудочно-кишечного тракта - 12,82 Р; зубов -3-5 Р.
Различные виды облучения не одинаково воздействуют на живую ткань. Воздействие оценивают по глубине проникновения и количеству пар ионов, образующихся на одном см пути частицы или луча. - и -частицы проникают лишь в поверхностный слой тела, - на несколько десятков мкм и образует несколько десятков тысяч пар ионов на пути одного см. - на 2,5 см и образуют несколько десятков пар ионов на пути 1 см. Рентгеновское и - излучение обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием. - кванты, рентгеновское, нейтронное излучение с образованием ядер отдачи и вторичным излучением. При равных поглощенных дозах Д погл разные виды излучения вызывают не одинаковый биологический эффект. Это учитывается эквивалентной дозой
Д экв = Д погл * К i , 1 Кл/кг =3,876 * 10 3 Р
i =1
где Д погл - поглощенная доза разных излучений, рад;
К i - коэф качества излучения.
Экспозиционная доза Х - применяется для характеристики источника излучения по ионизирующей способности ед измерения кулон на кг (Кл/кг). Дозе 1 Р соответствует образование 2,083 * 10 9 пар ионов на 1 см 3 воздуха 1 Р = 2,58 * 10 -4 Кл/кг.
Единицей измерения эквивалентной дозы
излучения является зиверт (ЗВ
), спец. единица этой дозы - биологический эквивалент рентгена (БЭР)
1 ЗВ = 100 бэр. 1 бэр - доза эквивалентного излучения, которое создает такое же биологическое поражение, как и 1 рад рентгеновского или - излучения (1 бэр = 0,01Дж/кг). Рад - внесистемная единица поглощенной дозы
соответствует энергии 100 эрг поглощенной веществом массой 1г (1 рад = 0,01Дж/кг =2,388 * 10 -6 кал/г). Единица поглощенной дозы (СИ) - Грей
- характеризует поглощенную энергию в 1 Дж на массу в 1кг облученного вещества (1 Грей = 100 рад).
Нормирование ионизирующих облучений
Согласно нормам радиационной безопасности (НРБ- 76) для человека установлены предельно допустимые дозы облучения (ПДД). ПДД - это годовая доза облучения, которая при равномерном накоплении в течение 50 лет не вызовет неблагоприятных изменений здоровья облучаемого и его потомства.
Нормами установлены 3 категории облучения:
А - облучение лиц работающих с источниками радиоактивных излучений (персонал АЭС);
Б - облучение лиц работающих в соседних помещениях (ограниченная часть населения);
В - облучение населения всех возрастов.
Значения ПДД облучения (сверх естественного фона)
Однократная доза внешнего облучения допускается равной 3 бэр в квартал при условии, что годовая доза не привысит 5 бэр. В любом случае доза накопленная к 30 годам не должна превышать 12 ПДД т.е. 60 бэр.
Естественный фон на земле - 0,1 бэр/год (от 00,36 до 0,18 бэр/год).
Контроль облучения (службой радиационной безопасности или специальным работником).
Осуществляют систематическим измерением доз ионизирующих излучений источников на рабочих местах.
Приборы дозиметрического контроля основаны на ионизационном сцинтилляционном и фотографическом методах регистрации.
Ионизационный метод - основан на способности газов под действием радиоактивных излучений становится электропроводными (за счет образования ионов).
Сцинтилляционный метод - основан на способности некоторых люминесцирующих веществ, кристаллов, газов испускать вспышки видимого света при поглощении радиоактивного излучения (фосфор, флуор, люминофор).
Фотографический метод - основан на воздействии радиоактивного излучения на фотоэмульсию (почернение фотопленки).
Приборы: КПД - 6 (карманный индивидуальный дозиметр 0,02-0,2Р); счетчики Гейгера(0,2-2Р).
Радиоактивность - самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра элементов, сопровождающиеся испусканием ядерных излучений.
Известны 4 типа радиоактивности: альфа - распад, бета - распад, спонтанное деление атомных ядер, протонная радиоактивность.
Для измерения мощности экспозиционной дозы: ДРГ-0,1; ДРГ3-0,2;СГД-1
Дозиметры экспозиционной дозы накопительного типа: ИФК-2,3; ИФК-2,3М; КИД -2; ТДП - 2.
Защита от ионизирующих излучений
Ионизирующие излучения поглощает любой материал, но в различной степени. Используют следующие материалы:
к - коэфф. пропорциональности, к 0,44 * 10 -6
Источник - электровакуумный аппарат. Напряжение U = 30-800 кВ, ток анода I= десятки мА.
Отсюда толшина экрана:
d = 1/ * ln ((P 0 /P доп)*B)
На основании выражения построены номонограммы которые позволяют для необходимой кратности ослабления и заданного напряжения определять толщину экрана из свинца.
К осл = P 0 /P доп по К осл и U -> d
к = I*t*100/36*x 2 P доп
I - (мА)- ток в рентгеновской трубке
t (ч) в нед.
P доп - (мР/нед).
Для быстрых нейтронов с энерг.
J x =J 0 /4x 2 где J 0 - абсолютный выход неитронов в 1 сек.
Защита водой или парафином (из-за больш. колич. водорода)
Контейнеры для хранения и транспортировки - из смеси парафина с каким - либо веществом, сильно поглощающим медленные нейтроны (напр различные соединения бора).
Способы и средства защиты от радиоактивных излучений.
Радиоактивные вещества как потенциальные источники внутреннего облучения по степени опасности разделяют на 4 группы - А,Б,В,Г (в убывающем порядке по степени опасности).
Установлены “ Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений” - ОСП -72. Все работы с открытыми радиоактивными веществами разделяются на 3 класса (см табл). Сп и ср-ва защиты для работ с открытыми радиоактивными в-ми установлены в зависимости от класса (I,II,III) радиационной опасности работ с изотопами.
Активность препарата на рабочем месте мкКи
| Класс опасности работ | А | Б | В | Г |
| I | > 10 4 | >10 5 | >10 6 | >10 7 |
| II | 10 -10 4 | 100-10 5 | 10 3 - 10 6 | 10 4 - 10 7 |
| III | 0.1-1 | 1-100 | 10-10 3 | 10 2 -10 4 |
Работы с открытыми источниками класса I, II требуют специальных мер защиты и проводятся в отдельных изолированных помещениях. Не рассматриваются. Работы с источниками III класса проводятся в общих помещениях специально оборудованных местах. Для этих работ установлены следующие меры защиты:
1) На оболочке прибора мощность экспозиционной дозы должна быть 10 мр/ч;
На расстоянии 1 м от прибора мощность экспозиционной дозы 0,3 мр/ч;
Приборы помещаются в специальном защитном контейнере, в защитном кожухе;
Сокращают продолжительность работ;
Вывешивают знак радиационной опасности
Производство работ осуществляется по наряду, бригадой в составе 2 человек, с квалификационной группой - 4.
До работ допускаются лица старше 18 лет, специально обученные, медосмотры не реже 1 раза в 12 мес.
Применяются СИЗ: халаты, шапочки, из х.б. ткани, очки из стекла со свинцом, манипуляторы, инструмент.
Стены помещения окрашены масляной краской на высоту больше 2 метров, полы стойкие к моющим средствам.
ТЕМА 6.
Эргономические основы охраны труда.
В процессе труда на человека воздействуют психофизические факторы, физические нагрузки, среда обитания и др.
Изучением совокупного воздействия этих факторов, согласованием их с человеческими возможностями , оптимизацией условий труда занимается эргономика.
Расчет категории тяжести труда.
Тяжесть труда подразделена на 6 категорий в зависимости от изменения функционального состояния человека по сравнению с исходным состоянием покоя. Категория тяжести труда определяется медицинской оценкой или эргономическим расчетом (результаты близки).
Порядок расчета следующий:
Составляется “ Карта условий труда на рабочем месте”, в которую заносят все биологически значимые показатели (факторы) условий труда с оценкой их по 6-ти бальной шкале. Оценка на основе норм и критериев. “Критерии для оценки условий труда по шестибальной системе”.
Баллы рассматриваемых факторов k i суммируют и находят усредненный балл:
k ср = 1/n i =1 n k i
Определяют интегральный показатель воздействия на человека всех факторов:
k = 19.7 k ср - 1.6 k ср 2
Показатель работоспособности:
k работ = 100-((k - 15,6)/0,64)
По интегральному показателю из таблицы находят категорию тяжести труда.
1 категория - оптимальные условия труда, т.е. такие, которые обеспечивают нормальное состояние организма человека. Опасные и вредные факторы отсутствуют. k 18 Работоспособность высокая, отсутствуют функциональные сдвиги по медицинским показателям.
3 категория - на грани допустимых. Если по расчету категория тяжести труда окажется выше 2 кат., то необходимо принимать технические решения по рационализации наиболее тяжелых факторов и доводить их до нормальных.
тяжести труда.
Показатели психофизиологической нагрузки: напряжение органов зрения, слуха, внимания, памяти; количество информации, проходящей через органы слуха, зрения.
Физическая работа оценивается по энергозатратам в Вт:
Условия окруж среды (микроклимат, шум, вибрация, состав воздуха, освещение и др.). Оцениваются по нормам ГОСТов ССБТ.
Безопасность труда (электробезопасность, облучение, взрыво- и пожаробезопасность). Оцениваются по нормам ПТБ и ГОСТов ССБТ.
Информационная нагрузка оператора определяется следующим образом. Афферентные (операции без воздействия.), эфферентные (операции по управлению).
Определяется энтропия (т.е. количество информации, приходящейся на одно сообщение) каждого источника информации:
Hj = - pi log 2 pi, бит/сигн.
где j - источников информации, в каждом по n сигналов (элементов);
Hj - энтропия одного (j- го) источника информации;
pi = k i /n - вероятность i -го сигнала рассматриваемого источника информации;
n - число сигналов от 1 источника информации;
ki - число повторений одноименных сигналов или однотипных элементов работы.
Определяется энтропия всей системы
число источников информации.
Определяется расчетный поток информации
Фрасч = H * N/t,
где N - общее число сигналов (элементов) всей операции (системы);
t - длительность операции, сек.
Проверяется условие Фмин Фрасч Фмакс, где Фмин =0,4 бит/сек, Фмакс = 3,2 бит/сек – наименьшее и наибольшее допустимые количества информации обрабатываемые оператором.
Кафедра БЖД
Контрольная работа
по дисциплине: Безопасность жизнедеятельности
на тему: Ионизирующие излучения
Пермь, 2004
Введение
Ионизирующим излучением называют излучения, взаимодействие которых со средой приводит к образованию электрических зарядов различных знаков.
Ионизирующее излучение – такое излучение, которым обладают радиоактивные вещества.
Под влиянием ионизирующих излучений у человека возникает лучевая болезнь.
Главной целью радиационной безопасности является охрана здоровья населения, включая персонал, от вредного воздействия ионизирующего излучения путем соблюдения основных принципов и норм радиационной безопасности без необоснованных ограничений полезной деятельности при использовании излучения в различных областях хозяйства, в науке и медицине.
Нормы радиационной безопасности (НРБ-2000) применяются для обеспечения безопасности человека в условиях воздействия на него ионизирующего излучения искусственного или природного происхождения.
Основные характеристики ионизирующих излучений
Ионизирующим излучением 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 при измерении плотности почв, обнаружении течей в газопроводах, измерении толщины листов, труб и стержней, антистатистической обработке тканей, полимеризации пластмасс, радиационной терапии злокачественных опухолей и др. Однако следует помнить, что источники ионизирующего излучения представляют существенную угрозу здоровью и жизни использующих их людей.
Существует 2 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.
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 нейрона.
Энергия альфа-частиц не превышает нескольких МэВ (мега-электрон-вольт). Излучаемые альфа-частицы движутся практически прямолинейно со скоростью примерно 20000 км/с.
Под длиной пробега частицы в воздухе или других средах принято называть наибольшее расстояние от источника излучения, при котором еще можно обнаружить частицу до ее поглощения веществом. Длина пробега частицы зависит от заряда, массы, начальной энергии и среды, в которой происходит движение. С возрастанием начальной энергии частицы и уменьшением плотности среды длина пробега увеличивается. Если начальная энергия излучаемых частиц одинакова, то тяжелые частицы обладают меньшими скоростями, чем легкие. Если частицы движутся медленно, то их взаимодействие с атомами вещества среды более эффективно и частицы быстрее растрачивают имеющийся у них запас энергии.
Длина пробега альфа-частиц в воздухе обычно менее 10 см. 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 или позитронов, 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).
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 (кило-электрон-Вольт) = 10 3 эВ), 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. Нейтронное излучение обладает высокой проникающей способностью и представляет для человека наибольшую опасность из всех видов корпускулярного излучения. Мощность нейтронного потока измеряется плотность потока нейтронов.
Гамма-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 – 3 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. Рентгеновское излучение представляет 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 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), равная отношению средней энергии dE, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе облученного вещества в этом объеме dm:
До недавнего времени за количественную характеристику только рентгеновского и гамма-излучения, основанную на их ионизирующем действии, принималась экспозиционная доза Х – отношение полного электрического заряда dQ ионов одного знака, возникающих в малом объеме сухого воздуха, к массе воздуха dm в этом объеме, т.е.
Для оценки возможного ущерба здоровья 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 Q (безразмерный) в данной точке ткани человеческого тела, т.е.:
Существует еще одна характеристика ионизирующего излучения – мощность дозы Х (соответственно поглощенной, экспозиционной или эквивалентной) представляющая собой приращение дозы за малый промежуток времени dx, деленное на этот промежуток dt. Так, мощность экспозиционной дозы (х или w, Кл / кг · с) составит:
Х = W = dx / dt
Биологическое действие рассмотренных излучений на организм человека различно.
Альфа-частицы, проходя через вещество и сталкиваясь с атомами, ионизируют (заряжают) их, выбивая электроны. В редких случаях эти частицы поглощаются ядрами атомов, переводя их в состояние с большей энергией. Эта избыточная энергия способствует протеканию различных химических реакций, которые без облучения не идут или идут очень медленно. 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 H 2 O 2 , заряженных частиц (ионов) OH – и HO – 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 с 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 облучениемпонимают воздействие на организм ионизирующих излучений от внешних по отношению к нему источников.Внутреннее облучениеосуществляется 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, изъявлением 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).
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 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.
Низкий 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-76, «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений» ОСП72-80. В соответствии с этими нормативными документами нормы облучения установлены для следующих трех категорий лиц:
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 времяТ (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 течении 70 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами. В табл.1 приведены основные дозовые пределы внешнего и внутреннего облучений в зависимости от радиочувствительности органов.
Таблица 1 – Основные значения дозовых пределов внешнего и внутреннего облучений
Ионизирующее излучение
Ионизирующие излучения -- это электромагнитные излучения, которые создаются при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образуют при взаимодействии со средой ионы различных знаков.
Источники ионизирующих излучений. На производстве источниками ионизирующих излучений могут быть используемые в технологических процессах радиоактивные изотопы (радионуклиды) естественного или искусственного происхождения, ускорительные установки, рентгеновские аппараты, радиолампы.
Искусственные радионуклиды в результате ядерных превращений в тепловыделяющих элементах ядерных реакторов после специального радиохимического разделения находят применение в экономике страны. В промышленности искусственные радионуклиды применяются для дефектоскопии металлов, при изучении структуры и износа материалов, в аппаратах и приборах, выполняющих контрольно-сигнальные функции, в качестве средства гашения статического электричества и т. п.
Естественными радиоактивными элементами называют радионуклиды, образующиеся из находящихся в природе радиоактивных тория, урана и актиния.
Виды ионизирующих излучений. В решении производственных задач имеют место разновидности ионизирующих излучений как (корпускулярные потоки альфа-частиц, электронов (бета-частиц), нейтронов) и фотонные (тормозное, рентгеновское и гамма-излучение).
Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, испускаемых главным образом естественным радионуклидом при радиоактивном распаде, Пробег альфа-частиц в воздухе достигает 8--10 см, в биологической ткани нескольких десятков микрометров. Так как пробег альфа-частиц в веществе невелик, а энергия очень большая, то плотность ионизации на единицу длины пробега у них очень высока.
Бета-излучение -- поток электронов или позитронов при радиоактивном распаде. Энергия бета-излучения не превышает нескольких Мэв. Пробег в воздухе составляет от 0,5 до 2 м, в живых тканях -- 2-- 3 см. Их ионизирующая способность ниже альфа-частиц.
Нейтроны -- нейтральные частицы, имеющие массу атома водорода. Они при взаимодействии с веществом теряют свою энергию в упругих (по типу взаимодействия биллиардных шаров) и неупругих столкновениях (удар шарика в подушку).
Гамма-излучение -- фотонное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер, при ядерных превращениях или при аннигиляции частиц. Источники гамма-излучения, используемые в промышленности, имеют энергию от 0,01 до 3 Мэв. Гамма-излучение обладает высокой проникающей способностью и малым ионизирующим действием.
Рентгеновское излучение -- фотонное излучение, состоящее из тормозного и (или) характеристического излучения, возникает в рентгеновских трубах, ускорителях электронов, с энергией фотонов не более 1 Мэв. Рентгеновское излучение, так же как и гамма-излучение, имеет высокую проникающую способность и малую плотность ионизации среды.
Ионизирующего излучения характеризуется целым рядом специальных характеристик. Количество радионуклида принято называть активностью. Активность -- число самопроизвольных распадов радионуклида за единицу времени.
Единицей измерения активности в системе СИ является беккерель (Бк).
1Бк = 1 распад/с.
Внесистемной единицей активности является ранее используемая величина Кюри (Ки). 1Ки = 3,7 * 10 10 Бк.
Дозы излучения. Когда ионизирующее излучение проходит через вещество, то на него оказывает воздействие только та часть энергии излучения, которая передается веществу, поглощается им. Порция энергии, переданная излучением веществу, называется дозой. Количественной характеристикой взаимодействия ионизирующего излучения с веществом является поглощенная доза.
Поглощенная доза D n -- это отношение средней энергии?E , переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к единице массы?m вещества в этом объеме
В системе СИ в качестве единицы поглощенной дозы принят грей (Гр), названный в честь английского физика и радиобиолога Л. Грея. 1 Гр соответствует поглощению в среднем 1 Дж энергии ионизирующего излучения в массе вещества, равной 1 кг; 1 Гр = 1 Дж/кг.
Доза эквивалентная Н T,R - поглощенная доза в органе или ткани D n , умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения W R
Н T,R = W R * D n ,
Единицей измерения эквивалентной дозы является Дж/кг, имеющий специальное наименование - зиверт (Зв).
Значения W R для фотонов, электронов и мюонов любых энергий составляет 1, а для Ь- частиц, осколков тяжелых ядер - 20.
Биологическое действие ионизирующих излучений. Биологическое действие радиации на живой организм начинается на клеточном уровне. Живой организм состоит из клеток. Ядро считается наиболее чувствительной жизненно важной частью клетки, а основными его структурными элементами являются хромосомы. В основе строения хромосом находится молекула диоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), в которой заключена наследственная информация организма. Гены расположены в хромосомах в строго определенном порядке и каждому организму соответствует определенный набор хромосом в каждой клетке. У человека каждая клетка содержит 23 пары хромосом. Ионизирующее излучение вызывает поломку хромосом за которым происходит соединение разорванных концов в новые сочетания. Это и приводит к изменению генного аппарата и образованию дочерних клеток, неодинаковых с исходными. Если стойкие хромосомные поломки происходят в половых клетках, то это ведет к мутациям, т. е. появлению у облученных особей потомства с другими признаками. Мутации полезны, если они приводят к повышению жизнестойкости организма, и вредны, если проявляются в виде различных врожденных пороков. Практика показывает, что при действии ионизирующих излучений вероятность возникновения полезных мутаций мала.
Помимо генетических эффектов, которые могут сказываться на последующих поколениях (врожденные уродства), наблюдаются и так называемые соматические (телесные) эффекты, которые опасны не только для самого данного организма (соматическая мутация), но и его потомства. Соматическая мутация распространяется только на определенный круг клеток, образовавшихся путем обычного деления из первичной клетки, претерпевшей мутацию.
Соматические повреждения организма ионизирующим излучением являются результатом воздействия излучения на большой комплекс -- коллективы клеток, образующих определенные ткани или органы. Радиация тормозит или даже полностью останавливает процесс деления клеток, в котором собственно и проявляется их жизнь, а достаточно сильное излучение в конце концов убивает клетки. К соматическим эффектам относят локальное повреждение кожи (лучевой ожог), катаракту глаз (помутнение хрусталика), повреждение половых органов (кратковременная или постоянная стерилизация) и др.
Установлено, что не существует минимального уровня радиации, ниже которого мутации не происходит. Общее количество мутаций, вызванных ионизирующим излучением, пропорционально численности населения и средней дозе облучения. 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 человеко-зиверты (чел-Зв), а выявление эффекта у отдельного индивидуума практически непредсказуемо.
В отличие от генетических эффектов, которые вызываются малыми дозами радиации, соматические эффекты всегда начинаются с определенной пороговой дозы: при меньших дозах повреждения организма не происходит. Другое отличие соматических повреждений от генетических заключается в том, что организм способен со временем преодолевать последствия облучения, тогда как клеточные повреждения необратимы.
К основным правовым нормативам в области радиационной безопасности относятся Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» №3-ФЗ от 09.01.96 г., Федеральный закон «О санитарно-эпиде-миологическом благополучии населения» № 52-ФЗ от 30.03.99 г., Федеральный закон «Об использовании атомной энергии» № 170-ФЗ от 21.11.95 г., а также Нормы радиационной безопасности (НРБ--99). Документ относится к категории санитарных правил (СП 2.6.1.758 -- 99),утвержден Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 2 июля 1999 года и введен в действие с 1 января 2000 года.
Нормы радиационной безопасности включают в себя термины и определения, которые необходимо использовать в решении проблем радиационной безопасности. Они также устанавливают три класса нормативов: основные дозовые пределы; допустимые уровни, являющиеся производными от дозовых пределов; пределы годового поступления, объемные допустимые среднегодовые поступления, удельные активности, допустимые уровни загрязнения рабочих поверхностей и т. д.; контрольные уровни.
Нормирование ионизирующих излучений определяется характером воздействия ионизирующей радиации на организм человека. При этом выделяются два вида эффектов, относящихся в медицинской практике к болезням: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая катаракта, аномалии развития плода и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).
Обеспечение радиационной безопасности определяется следующими основными принципами:
1. Принцип нормирования -- непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения.
2. Принцип обоснования -- запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда, причиненного дополнительным к естественному радиационному фону облучения.
3. Принцип 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.
Приборы контроля ионизирующих излучений. Все используемые в настоящее время приборы можно разбить на три основные группы: радиометры, дозиметры и спектрометры. Радиометры предназначены для измерения плотности потока ионизирующего излучения (альфа- или бета-), а также нейтронов. Эти приборы широко используются для измерения загрязнений рабочих поверхностей, оборудования, кожных покровов и одежды персонала. Дозиметры предназначены для изменения дозы и мощности дозы, получаемой персоналом при внешнем облучении главным образом гамма-излучением. Спектрометры предназначены для идентификации загрязнений по их энергетическим характеристикам. В практике применяются гамма-, бета- и альфа-спектрометры.
Обеспечение безопасности при работе с ионизирующими излучениями. Все работы с радионуклидами правила подразделяют на два вида: на работу с закрытыми источниками ионизирующих излучений и работу с открытыми радиоактивными источниками.
Закрытыми источниками ионизирующих излучений называются любые источники, устройство которых исключает попадание радиоактивных веществ в воздух рабочей зоны. Открытые источники ионизирующих излучений способны загрязнять воздух рабочей зоны. Поэтому отдельно разработаны требования к безопасной работе с закрытыми и открытыми источниками ионизирующих излучений на производстве.
Главной опасностью закрытых источников ионизирующих излучений является внешнее облучение, определяемое видом излучения, активностью источника, плотностью потока излучения и создаваемой им дозой облучения и поглощенной дозой. Основные принципы обеспечения радиационной безопасности:
Уменьшение мощности источников до минимальных величин (защита, количеством); сокращение времени работы с источниками (защита временем); увеличение расстояния от источника до работающих (защита расстоянием) и экранирование источников излучения материалами, поглощающими ионизирующие излучения (защита экранами).
Защита экранами -- наиболее эффективный способ защиты от излучений. В зависимости от вида ионизирующих излучений для изготовления экранов применяют различные материалы, а их толщина определяется мощностью излучения. Лучшими экранами для защиты от рентгеновского и гамма-излучений является свинец, позволяющий добиться нужного эффекта по кратности ослабления при наименьшей толщине экрана. Более дешевые экраны делаются из просвинцованного стекла, железа, бетона, барритобетона, железобетона и воды.
Защита от открытых источников ионизирующих излучений предусматривает как защиту от внешнего облучения, так и защиту персонала от внутреннего облучения, связанного с возможным проникновением радиоактивных веществ в организм через органы дыхания, пищеварения или через кожу. Способы защиты персонала при этом следующие.
1. Использование принципов защиты, применяемых при работе с источниками излучения в закрытом виде.
2. Герметизация производственного оборудования с целью изоляции процессов, которые могут явиться источниками поступления радиоактивных веществ во внешнюю среду.
3. Мероприятия планировочного характера. Планировка помещении предполагает максимальную изоляцию работ с радиоактивными веществами от других помещений и участков, имеющих иное функциональное назначение.
4. Применение санитарно-гигиенических устройств и оборудования, использование специальных защитных материалов.
5. Использование средств индивидуальной защиты персонала. Все средства индивидуальной защиты, используемые для работы с открытыми источниками, разделяются на пять видов: спецодежда, спецобувь, средства защиты органов дыхания, изолирующие костюмы, дополнительные защитные приспособления.
6. Выполнение правил личной гигиены. Эти правила предусматривают личностные требования к работающим с источниками ионизирующих излучений: запрещение курения в рабочей зоне, тщательная очистка (дезактивация) кожных покровов после окончания работы, проведение дозиметрического контроля загрязнения спецодежды, спецобуви и кожных покровов. Все эти меры предполагают исключение возможности проникновения радиоактивных веществ внутрь организма.
Службы радиационной безопасности. Безопасность работы с источниками ионизирующих излучений на предприятиях контролируют специализированные службы -- службы радиационной безопасности комплектуются из лиц, прошедших специальную подготовку в средних, высших учебных заведениях или специализированных курсах Минатома РФ. Эти службы оснащены необходимыми приборами и оборудованием, позволяющими решать поставленные перед ними задачи.
Основные задачи, определяемые национальным законодательством по контролю радиационной обстановки в зависимости от характера проводимых работ, следующие:
Контроль мощности дозы рентгеновского и гамма-излучений, потоков бета-частиц, нитронов, корпускулярных излучений на рабочих местах, смежных помещениях и на территории предприятия и наблюдаемой зоны;
Контроль за содержанием радиоактивных газов и аэрозолей в воздухе рабочих и других помещений предприятия;
Контроль индивидуального облучения в зависимости от характера работ: индивидуальный контроль внешнего облучения, контроль за содержанием радиоактивных веществ в организме или в отдельном критическом органе;
Контроль за величиной выброса радиоактивных веществ в атмосферу;
Контроль за содержанием радиоактивных веществ в сточных водах, сбрасываемых непосредственно в канализацию;
Контроль за сбором, удалением и обезвреживанием радиоактивных твердых и жидких отходов;
Контроль уровня загрязнения объектов внешней среды за пределами предприятия.
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.
