Меры защиты от СВЧ – излучения.

Основным же вредным фактором, влияющим на человека при работе на стендах, является электромагнитное излучение сверхвысокой частоты. Электромагнитное поле высокой мощности и частоты вредно для человека и поэтому необходимо оценить его напряженность вблизи места, где работают люди. Утечки электромагнитного излучения могут происходить через конструктивные щели волноводов, через диэлектрики, имеющиеся в конструкции, а также через окно вывода энергии.

Высокочастотное излучение воздействует на организм человека и может изменять условно-рефлекторную деятельность, кровяное давление, пульс и дыхание. При частых облучениях происходят стойкие функциональные изменения в центральной нервной и сердечно-сосудистой системах. Степень воздействия СВЧ поля на организм человека зависит от интенсивности облучения, его длительности и частоты источника.

Одним из наиболее важных биофизических аспектов защиты от электромагнитных полей является выбор критерия интенсивностей электромагнитных полей, потенциально опасных для человека, и формы их представления так, например нормирования. В качестве нормированных параметров электромагнитных полей в диапазоне f > 300 мГц нормируется плотность потока мощности. В диапазоне СВЧ ближняя зона (зона индукции) расположена в непосредственной близости у излучателя, и рабочие места попадают в дальнюю зону (зону дифракции).

В общем случае – границей между промежуточной и дальней зоной является величина: R = l / 2p.

Для прибора, работающего в сантиметровом диапазоне волн, интенсивность облучения на рабочих местах регламентируется в единицах энергетической нагрузки. Для приборов со скважностью менее 50, к которым относится наш клистрон, нормированное значение допустимой энергетической нагрузки на организм:

W _дoп = 2 Вт час / кв.м.

Рассчитаем предельно допустимую плотность потока мощности:

ППМ _доп = W _дoп / Т,

где Т – время пребывания в зоне облучения [час].

На стенде работы ведутся полный рабочий день – 8 часов, поэтому: ППМ _доп = 0,25 Вт / кв.м.

Основными источниками СВЧ излучения в клистроне являются:

– зазор между коллектором и электродинамической системой,

– щели и места слабого уплотнения элементов СВЧ тракта.

Утечки СВЧ излучения через диэлектрики, входящие в конструкцию прибора, предотвращаются стальными экранами, предусмотренными конструкцией. Если они все же отсутствуют, то их уровень много меньше уровня излучения из зазоров и щелей.

Величины зазоров не превышают 1 мм. При длине волны 100 мм рабочее место находится в дальней зоне – зоне дифракции. В этой зоне векторы электрического и магнитного полей колеблются в фазе. А электромагнитное поле сформировано в виде волн накладывающихся друг на друга и образующих дифракционные максимумы и стоячие волны. На практике эффективность воздействия поля в дальней зоне оценивается по плотности потока мощности излучения, проходящей за секунду через единицу поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Максимальное значение плотности потока мощности можно приближенно вычислить по формуле:

ППМ = РG / 4 p L r²,

где Р – излучаемая мощность,

r – расстояние до излучателя,

G – коэффициент направленности излучателя, зависящий от геометрических размеров излучателя. Если размеры малы, то его можно считать точечным и тогда G = 1.

Применяя указанную формулу, найдем для одного импульса

ППМ = 16 кВт / кв.м., что больше допустимого значения.

Следовательно, необходимо разработать меры защиты от СВЧ излучения. Для этого рассчитаем необходимую величину ослабления поля и коэффициент эффективности экрана:

Для защиты человека от высоких уровней СВЧ трактов необходимо предотвращать появление щелей и зазоров между соединяемыми фланцами СВЧ трактов. Для этого следует устанавливать прокладки из мягких металлов, например, свинца. Если фланцевое соединение часто разбирают, то нужно устанавливать специальные пружинные прокладки.

Защита от СВЧ применяется для обеспечения безопасности персонала и населения, находящихся в зоне действия мощных источников СВЧ. В широком понимании под защитой подразумевают любые мероприятия, направленные на снижение интенсивности СВЧ и электромагнитных полей.

Для защиты от СВЧ излучения нужно использовать следующие типы защиты:

1. Защита временем – ограничение времени пребывания людей в зоне с повышенным СВЧ излучением.

2. Защита расстоянием – увеличение расстояния от источника излучения до рабочего места. Рассчитаем расстояние от источника излучения до рабочего места:

После подстановки данных найдем, что расстояние между источником и рабочими местами должно составлять не менее 1 метра. Граница зоны безопасного расстояния отмечается ограждением или предупредительным знаком.

3. Защита пониженной мощностью.

Ясно, что в данном случае этот тип защиты является наиболее эффективным. Поэтому рассчитаем экран из алюминия, который установим между СВЧ трактом и рабочим местом на расстоянии 20 см от источника излучения. Толщину экрана можно рассчитать по формуле:

где c – электрическая проводимость материала (для алюминия 3,54 + 5 1/Ом см)

m – магнитная проницаемость материала 4 p 10 – 9 ГН / см.

После подстановки данных найдем, что для экранировки требуется лист алюминия толщиной 0,008 мм. Используем для защитного экрана лист толщиной 0,5 мм, свернутый в цилиндр и надетый сверху на СВЧ тракт.

4. Защита экранами.

5. Рациональная планировка рабочего места.

6. Применение средств, индивидуальной зашиты.

7. Уменьшение составляющих напряженностей электрического и магнитного полей в зоне излучения – уменьшение плотности потока энергии.

4.5. Температура, влажность, давление [ 11 ].

Системы вентиляции и отопления в цехе динамических испытаний должны обеспечивать параметры микроклимата в соответствии с требованием ГОСТ 12.1.005-88 [12], а также в соответствии с главой СНиП 2-33-75 "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха".

– температура воздуха: в тёплый период года 23 – 25 ⁰С,

в холодный период года 22 – 24 ⁰С;

– влажность: 40 – 60 %;

– давление: нормальное по ГОСТ 12.1.005-88.

Для поддержания заданных значений температуры и влажности в помещениях применяют кондиционирование и вентиляцию. Кондиционирование воздуха должно обеспечивать автоматическое поддержание параметров микроклимата в необходимых пределах в течении всех сезонов года, очистку воздуха от пыли и вредных веществ, создание небольшого избыточного давления в чистых помещениях для исключения поступления неочищенного воздуха. Рекомендуемая интенсивность вентиляции для цеха составляет 0,5 – 1 куб.м. свежего воздуха в минуту на каждый квадратный метр пола.