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).

 

Бк = 1 распад/с.

 

Внесистемной единицей активности является ранее используемая величина Кюри (Ки). 1Ки = 3,7 • 10¹⁰Бк.

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 ά- 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:

. 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 <glossary:wordРиск> возможного вреда, причиненного дополнительным к естественному радиационному фону облучения.

. 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 <glossary:wordИсточники%20ионизирующих%20излучений> 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.

. Использование принципов защиты, применяемых при работе с источниками излучения в закрытом виде.

. Герметизация производственного оборудования с целью изоляции процессов, которые могут явиться источниками поступления радиоактивных веществ во внешнюю среду.

. Мероприятия планировочного характера. Планировка помещении предполагает максимальную изоляцию работ с радиоактивными веществами от других помещений и участков, имеющих иное функциональное назначение.

. Применение санитарно-гигиенических устройств и оборудования, использование специальных защитных материалов.

. 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.

. 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.

Электробезопасность

 

Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту работающих от воздействия электрического тока. Вопросам электробезопасности на производстве уделяется большое внимание, поскольку из общего числа смертельных несчастных случаев 20-40% происходит в результате поражения электрическим током.

Проходя через тело человека, ток оказывает следующее действие:

) термическое (ожоги и т.п.);

) электролитическое (разложение электролитов);

) механическое (судорожное сокращение мышц, отбрасывание, отдергивание);

) биологическое (спазм, судороги, специфическое воздействие на сердечнососудистую систему - эффект фибрилляции).

При воздействии электрического тока человек может получить:

) местные эл. травмы (эл. ожог, перегрев внутренних органов, эл. знаки - место входа эл. тока в организм, механические повреждения, металлизация кожи, электроофтальмия);

) общие эл. травмы (эл. удар - процесс возбуждения живых тканей организма эл. током, сопровождается судорожным сокращением мышц).

Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой.

Токовый ожог обусловлен прохождением тока непосредственно через тело человека в результате контакта человека с токоведущей частью и является средством преобразования электрической энергии в тепловую. Он возникает в электроустановках с напряжением 1-2 кВт и соответствует, как правило, ожогам 1или 2 степени.

Дуговой ожог обусловлен воздействием на тело электрической дуги, обладающей температурой свыше 3500⁰С и большой энергией. Он возникает в электроустановках с напряжением свыше 1000 В и соответствует ожогам 3 или 4 степени.

Электрический удар - это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц.

Минимальные значения токов, вызывающих основные реакции, называются пороговыми значениями токов.

Считается, что поражения переменным током сильнее, чем постоянным током.

Для переменных токов пороговые значения:

,6 - 1,5 мА - для ощутимых токов;

- 20 мА - для неотпускающих токов;

мА - для фибрилляционных токов.

В электроустановках за «смертельный» порог берется значения фибрилляционного тока.

Для каждого порогового значения тока существует минимальное допустимое время воздействия:

мин - для ощутимого тока;

сек - для неотпускающего тока;

сек - для фибрилляционного тока.

Факторы, влияющие на исход электротравм:

). Сила тока

). Время протекания

). Путь тока через организм человека

Наиболее часто встречающиеся пути:

. нога-нога- 0,4% энергии проходит через сердце.

. рука-рука- 0,4 - 3,3% (наиболее опасный путь прохождения)

. рука-нога- занимает промежуточное положение м/у 1 и 2

). Место вхождения тока в организм (действие тока на организм усиливается при замыкании контактов в акупунктурных точках (зонах))

). Состояние организма человека (прежде всего, нервной системы)

). Условия окружающей среды (температура, влажность)

Повышенная температура, влажность повышают опасность <glossary:wordОпасность> поражения эл. током. Чем ниже атмосферное давление, тем выше опасность <glossary:wordОпасность> поражения.

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ),все производственные помещения по опасности поражения электрическим током разделяются на три категории.

. Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием одного из следующих факторов (признаков): сырости, когда относительная влажность превышает 75 %; высокой температуры воздуха, превышающей 35° С; токопроводящей пыли; токопроводящих полов; возможности одновременного прикосновения к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой.

. Особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из трех условий: особой сырости, когда относительная влажность воздуха ближе к 100 %; химически активной среды, когда содержащиеся пары или образующиеся отложения действуют разрушающе на изоляцию и токоведущие части оборудования; двух и более признаков одновременно, свойственных помещениям с повышенной опасностью.

. Помещения без повышенной опасности, характеризующиеся отсутствием признаков повышенной и особой опасности.

Меры безопасности в электроустановках. В электроустановках применяют следующие технические защитные меры: малые напряжения, контроль повреждения изоляции, обеспечение недоступности токоведущих частей, защитные заземление и зануление, двойная изоляция и защитное отключение.

Малое напряжение - это номинальное напряжение не более 42 В между фазами и по отношению к земле, применяемое для уменьшения опасности поражения электрическим током. В производственных условиях ПУЭ предусматривают применение двух малых напряжений 12 и 36 (42) В.

Электрическая изоляция - это слой диэлектрика или конструкция, выполненная из диэлектрика, которыми покрывают поверхность токоведущих элементов или которыми токоведущие элементы отделяют от других частей.

Блокировки безопасности - это устройства, предотвращающие попадание людей под напряжение в результате ошибочных действий. По принципу действия различают механическую, электрическую и электромагнитную блокировки.

Механическая блокировка применяется в электрических аппаратах (рубильниках, пускателях, автоматических выключателях), а также в комплектных распределительных устройствах. Блокировка выполняется с помощью самозапирающихся замков, стопоров, защелок и других механических приспособлений, которые стопорят поворотную часть механизма в отключенном положении.

Электрическая блокировка применяется в технологических электроустановках напряжением до 1000 Вив испытательных стендах при любых напряжениях. Блокировка отключает напряжение от электроустановки при открывании дверей ограждений и дверец кожухов или при снятии крышек.

Электромагнитная блокировка (ЭМБ) выключателей, разъединителей и заземляющих ножей широко применяется при различных схемах соединения оборудования и обеспечивает определенную последовательность включения и отключения этих аппаратов.

Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и к другим нетоковедущим частям электроустановок, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам. При этом все металлические нетоковедущие части электроустановок соединяются с землей с помощью заземляющих проводников и заземлителя..

Заземлитель - это проводник или совокупность металлически соединенных проводников, находящихся в соприкосновении с землей или ее эквивалентом. Заземлители бывают искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные - находящиеся в земле металлические предметы иного назначения.

Защитное зануление, так же как и защитное заземление, предназначено для устранения опасности поражения электрическим током при замыкании на корпус электроустановок. Защитное зануление <glossary:wordЗащитное%20зануление> осуществляется присоединением корпуса и других конструктивных нетоковедущих частей электроустановок к неоднократно заземленному нулевому проводу. Защитное зануление <glossary:wordЗащитное%20зануление> превращает пробой на корпус в короткое замыкание между фазным и нулевым проводами и способствует протеканию тока большой силы через устройства защиты сети, а в конечном итоге быстрому отключению поврежденного оборудования от сети.

Системы защитного отключения - это специальные электрические устройства, предназначенные для отключения электроустановок в случае появления опасности пробоя на корпус. Так как основной причиной замыкания на корпус токоведущих частей оборудования является нарушение изоляции, то системы защитного отключения <glossary:wordСистемы%20защитного%20отключения> осуществляют постоянный контроль за сопротивлением изоляции или токами утечки между токоведущими и нетоковедущими деталями конструкции оборудования. При достижении опасного уровня оборудование отключается до того момента, когда произойдет пробой на корпус и появится реальная опасность <glossary:wordОпасность> поражения электрическим током.

Средство защиты - это средство, предотвращающее или уменьшающее воздействие на одного или более работающих опасных и (или) вредных производственных факторов. По характеру применения средства защиты подразделяются на две категории: средства коллективной защиты и средства индивидуальной защиты.

Электрозащитные средства это переносимые и перевозимые, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля.

К электрозащитным средствам (ЭЗС) относятся: изолирующие штанги (оперативные, для наложения заземления, измерительные), изолирующие клещи (для операций с предохранителями) и электроизмерительные, указатели напряжения, указатели напряжения для фазировки и т.д.; изолирующие устройства и приспособления для ремонтных работ под напряжением выше 1000 В и слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками для работы в электроустановках напряжением до 1000 В; диэлектрические перчатки, боты, сапоги, изолирующие накладки и подставки, индивидуальные экранирующие комплекты; переносные заземления; оградительные устройства и диэлектрические колпаки, плакаты безопасности (Приложение 2).

Кроме перечисленных ЭЗС при работах с электроустановками применяются средства индивидуальной защиты: очки, каски, противогазы, рукавицы, предохранительные монтерскне пояса и страховочные канаты.

По условиям применения ЭЗС разделяют на основные и дополнительные. Основные ЭЗС - это средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок, что позволяет прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Дополнительные ЭЗС - это средства защиты, служащие для защиты от напряжения прикосновения и шага, которые сами не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током, а применяются исключительно совместно с основными ЭЗС.

Плакаты и знаки безопасности (Приложение 3) служат для предупреждения об опасности поражения электрическим током, для запрещения контактов с коммутационной аппаратурой, для определения места работы и т.п.

Плакаты выполняются переносными и подразделяются на предупреждающие, запрещающие, предписывающие и указательные. Предупреждающие плакаты служат для предупреждения об опасности приближения к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Запрещающие плакаты служат для запрещения действия с коммутационными аппаратами, при ошибочном включении которых может быть подано напряжение на место работ. Предписывающие плакаты служат для указания работающему персоналу места, подготовленного к работе, или безопасного доступа к нему Указательный плакат «Заземлено» указывает на недопустимость подачи напряжения на заземленный участок электроустановки. Знаки безопасности служат для предупреждения об опасности поражения электрическим током (Осторожно! Электрическое напряжение).

Следует отметить, что в условиях среды обитания, особенно в производственных условиях, человек подвергается, как правило, многофакторному воздействию, эффект которого может оказаться более значительным, чем при изолированном действии того или иного фактора.