Радиационная безопасность

Виды ионизирующих излучений

Под ионизирующим излучением понимается такое излучение, при котором воздействие со средой образуются ионы.

Ионизирующие излучения делятся на два вида: корпускулярная и фотонная.

Корпускулярное излучение – излучение частиц с массой больше 0 (альфа излучение – поток ядер Гелия; бета излучение – поток электронов или позитроны; нейтронное излучение; излучение протонов).

Фотонное излучение – электромагнитные излучения с массой покоя частицы равной нулю (гамма излучение, характеристическое излучение, тормозное излучение). Совокупность характеристического и тормозного излучения, которые возникает в рентгеновских аппаратах, называют рентгеновским излучением.

Характеристика источника ионизирующих излучений

Источник ионизирующего излучения – это вещества и аппараты, которые генерируют, ионизирующие излучение. Характеристика источника является его активность. Активность – это количество частиц, возникающее в единицу времени (распад в секунду).

A = dN/dt (распад/секунда)

1 Бк – 1 распад/сек

1 Ku (кюри) =3,7*10¹⁰ Бк –активность источника в котором за 1 секунду происходит 3,7*10¹⁰ распада. Часто вместо активность используется её производная. Удельная активность A_уд =А/m (Бк/кг)

Объемная активность А_об = А/V (Бк/м²)

Поверхностная активность А_пов = А/S (Бк/м²)

Активность источника меняется в соответствии с законом радиоактивного распада (экспоненциальная зависимость)

A_t =

λ (постоянная радиоактивности) - доля ядер радиоактивного вещества распадающегося за единицу времени

Дозовые характеристики ионизирующих излучений

Доза ионизирующего излучения - мера воздействия излучения на человека

Доза ионизирующих излучений 4х типов: экспозиционная, поглощённая, эквивалентная и эффективная дозы. При изменении ионизирующих излучений легче всего определить электрический эффект т излучения.

Экспозиционная доза (Х) – количество электричества образованное единицей массы вещества, при прохождения через него ионизирующего излучения (dQ/dm). Измеряется в рентгенах (Р), в системе СИ 1Ku/кг = 4000 Р. С 1990 года экспозиционную дозу не рекомендуют использовать, так как она сильно зависит от вида излучения и его энергетических характеристик (используют керма дозу).

Поглощенная доза (D) – количество энергии поглощенное единицей массы вещества при прохождения через него ионизирующего излучения (dW/dm). Измеряется в радах, в системные единицы 1Грей = 1 Дж/кг = 100рад

Эквивалентная доза (H_{T, R}=К_R*D_{T, R}) – эффект воздействия ионизирующего излучения на человека, зависит не только от количества поглощенной энергии, но и от вида излучения.

Поэтом был введен коэффициент учета вида облучения, за эквивалент был принят гамма излучение, поэтому Кγ = К_β = 1; K_n = 5…10; К_d = 20

Индексы в H_{T, R}: T – ткань, R - вид излучение.

Измеряется биологический эквивалент рада (бэр), в системе СИ зиверт, 1Зв = 10 бэр.

Эффективная доза (Е) – оказалось что эффект воздействия ионизирующего излучения на человека, зависит не только от вида излучения, но и от вида ткани, которая облучается. Е =

При равномерном облучении:

Связь активности и мощности дозы

Для того чтобы охарактеризовать пользуются дозой, а для того чтобы охарактеризовать поле ионизирующих излучений пользуются понятием мощности дозы (доза полученная за единицу времени). Возникает очень важная задача определить мощность дозы в любой точки пространства от определенного источника ионизирующего излучения

A(ИИ) R(растояние) P (точка расчета)

Ученые установили, что мощность дозы в любой точке пространства прямо пропорциональная активности источника и обратно пропорциональна квадрату расстояния до этого источника.

Гамма коэффициент – коэффициент пропорциональности которая позволяет связать мощность дозы с активностью.

P =

Ослабление интенсивности ионизирующего излучения

Часто на практике возникает задача по определению ослабляющей способности различных материалов. Была установлена зависимость, что активность источника ослабляется материалом по экспоненциальной зависимости.

А = А₀е^-μd

d – толщина материала

μ - характеристика поглощающей способности данного материала

Облучение человека в повседневных условиях

В повседневных условиях на человека действую: фоновое облучение и бытовое облучение. Фоновое облучение складывается из двух составляющих: естественный радиоактивный фон и техногенное изменённый радиоактивный фон.

Естественный радиоактивный фон – фон из космоса и земли.

Техногенное изменённый радиоактивный фон – фон от ядерных взрывов и радиоактивных объектов.

Бытовое облучение делится на два: медицинское облучение (1милизиверт) и облучение бытовой аппаратуры.

Фоновое облучение ≈ 2 МЗв/год ( 15мкР/ч)

Бытовое облучение ≈ 1МЗв/год

Часто возникает вопрос как перевезти рентгены в зиверты и греи: 1рентген = 1 рад = 1 бэр

1 грей = 100 рентген; 1 зиверт = 1грей.

Требования к ограничению облучения

В России радиационную безопасность регулируют 3 основных закона:

1. Федеральный закон №3 «О Радиационной безопасности населения»

2. НРБ – 99/2009 – нормы радиационной безопасности

3. Санитарные правила «ОСПОРБ 99/2010» - основные правила обеспечения радиационной безопасности

Основным критерием облучения – основные пределы доз (ОПД)

Все тело (эффективная доза)

Три категории людей:

- Персонал группы А - люди работающие на радиационных опасных объектах и обслуживающие ИИ (20 мЗв/год)

- Персонал группы Б - люди работающие на радиационных опасных объектах, но не обслуживают источники (5мЗв/год)

- Все население – остальные люди (1мЗв/год)

Если на территории доза получаемая больше 30мЗв/месяц то с такой территории отселяют. В помещениях уровень радиации не должен превышать на 20 мкР/ч чем на улице.

Дополнительное загрязнение кожи

А_пов = 200 расп/(мин*см^2) - бетта

А_пов = 2 расп/(мин*см^2) - альфа

При строительстве сталкиваются с ИИИ

1. строительный материалы

2. дефектоскопы

3. пожарный извещатель

4. радон в подвалах

5. РИТЭГи – радиозотопный теормоэелектрический генератор

Техника безопасности

Техника безопасности - комплекс мероприятий входящих в охрану труда предназначенной для защиты от травм. Технику безопасности на производстве часто называют производственной безопасностью. Техника безопасности включает 4ре основных мероприятия:

1. электробезопасность

2. безопасность при эксплуатации подъемно-транспортных машин и механизмов (ПТМ)

3. безопасность при эксплуатации сосудов под давлением и газового хозяйства

4. пожарная безопасность

Электробезопасность

Электробезопасность – система мероприятий и средств, обеспечивающая защиту от поражения:

• электрического тока

• электрической дуги

• электромагнитного поля

• статического электричества

На земле в среднем погибает 6 человек

В России 20 человек

Воздействие электрического тока на человека

воздействие электрического тока на человека приводит к электро-травмам. Электро-травмы бывают двух типов: местные (травмы в месте соприкосновения) и общие (поражение всего организма).

Виды местных электро-травм:

• электрический ожог

• электрический знак

• металлизация кожи

Виды общих травм:

• электрический удар

• электрический шок

Электрический удар делят на пять степеней:

1 степень – когда возникают судороги

2 степень – судороги и боль

3 степень – судороги и потеря сознания (сосудистая система и дыхание работают)

4 степень – потеря сознания (отключается либо дыхание или сосудистая система)

5 степень – потеря сознания (не работают дыхание и сосудистая система- клиническая смерть)

Факторы определяющие исход поражения электрическим током

Поражение электрическим током зависит от многих факторов, выделим из них 12 основных.

Важное значение для поражения человека электрическим током: ( сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорционально сопротивлению)

Сила тока, проходящая через человека при его поражении, прямо пропорциональна напряжению соприкосновения и обратно пропорциональная сопротивлению тела человека.

Первый фактор (важный) – Сила тока

Выделяют 3 пороговых тока:

• порог ощущения (тока-ощущение) I_{h ощ} = 1мА – легкий удар без травм

• порог не отпускающий (ток не отпускающий) I_{h но}= 10мА – при соприкосновении не может отойти от источника самостоятельно

• порог фибрилицонный (фибрилиционный ток) I_{h ф} = 100мА – приводит к остановке сердца и смерти

Второй фактор – напряжение соприкосновения

Напряжение между двумя точками сети, к которым дотронулся человек, считается, что допустимое напряжение, при котором человек не умирает 20В

Третий фактор – сопротивление тела человека

сопротивление тела человека колеблется от R_h = 30 – 100кОм. В аварийных ситуациях сопротивления тела человека принимается 1 кОм, а в нормах сопротивление человека считается 6,7 кОм

Четвертый фактор – длительность воздействия электрического тока на человека

Допустимое время воздействия электрического тока на человека определяется особенностями кардио-цикла человека (t_доп = 0,2 – 1 с).

Пятый фактор – путь электрического тока через человека

Путь, проходящий от одной руки к другой через сердце наиболее опасный, а через ноги представляет меньшую опасность.

Шестой фактор - род тока

Самый опасный переменный, затем постоянный.

Седьмой фактор - частота тока

Наиболее опасный в диапазоне от 20 до 100 Гц. С увеличением частоты тока уменьшается вероятность электрического удара и больше электрического ожога

Восьмой фактор – контакт в точках акупунктуры

Сопротивление тела человека определяется сопротивлением кожи. Но на теле человека есть точки, где сопротивление очень мало и равно 10м.

Девятый фактор - внимание

Если человека более внимателен, то токи внутри человека более высокие и при воздействии внешних токов они их нейтрализуют.

Десятый фактор – индивидуальные свойства человека

Зависит от размера человека (высокий/низки; толстый/худой), пола (м/ж).

Одиннадцатый фактор – метод включения

Двухфазное прикосновение самое опасное (смертельное)

Однофазное прикосновение менее опасное (но может привести к травмам)

Двенадцатый фактор – условие внешней среды

по условиям внешней среды все помещения делятся на 4ре класса

1 класс – помещение без повышенной опасности

2 класс – помещение с повышенной опасностью

3 класс – помещение особо опасные

4 класс – помещение с особо неблагоприятными условиями

Признаки повышенной опасности:

• температура свыше 35 градусов

• влажность воздуха более 75%

• наличие токопроводящей пыли

• токопроводящие полы

• возможность одновременного прикосновения к заземленному объекту и электрической установки

Признаки особой опасности:

• влажность около 100%

• в воздухе химически - активная среда

• наличие 2х или более признаков повышенной опасности

Помещение с особо неблагоприятными условиями

• работа внутри металлических сосудов

• работа в выемках грунта

• работа в шахтах и трубах

• работа под открытым небом

Электрические сети

TN-C (заземленная, с нейтральным проводом, защитный и рабочий провод совмещены)

А

Б

С

PEN

TN-S (заземленная, с нейтральным проводом, с разделенным рабочим и защитным проводом)

А

Б

С

N

PE

Классификация электрических сетей

Электрические сети делят на три группы:

• по напряжению: до 1000 В и свыше 1000В

• сеть с заземленной нейтралью и сети с изолированной нейтралью

• 3х проводные, 4х проводные, 5ти проводные сети

Система обеспечения электробезопасности

Условно в систему электробезопасности можно включить 4ре компонента:

1. технические способы, реализованные в электроустановках

2. электрозащитные средства

3. организационные мероприятия

4. нормативно техническая документация

Технические способы

• хорошая изоляция (не менее 500 кОм)

• защитное зануление (превратить неисправность в короткое замыкание)

• защитное заземление (используется в 3х проводных сетях; основано на снижении тока идущего через человека)

• защитное отключение (сократить время прохождения через человека до времени менее 0,2 секунды; пробки)

• электрическое разделение сетей (уменьшение размеров)

• применение малых напряжениях (до 20В)

• ограждение тока-ведущих частей

• применение систем сигнализации, блокировки, знаков и плакатов

Электрозащитные средства

• средства изолирующие (индивидуальные средства бывают: основными (клещи) и дополнительными(колоши, перчатки))

• средства ограждения (переносные, накладки)

• средства экранирования

• средства предохранительные

Организационные мероприятия

• оформление работ (оформляются либо распоряжением (менее часа и менее 3х людей), либо нарядом (больше 1го часа или участвует более 3х человек))

• допуски по 5ти группам электробезопасности

• надзор за проведением работ

• соблюдение режимов ( режим труда и отдыха, режим перехода на другие работы, режим окончания работ)

Нормативно техническая документация

НТД включает государственные стандарты, а также правила устройства эксплуатации и техники безопасности.

• ГОСТ (12) Электробезопасность

• ГОСТ (12) изделия электротехнические

• ГОСТ (12) испытания

• ГОСТ (12) Средства защиты

• ПУЭ (устройства)

• ПЭ (эксплуатация)

• ПТБ (техника безопасности)

Система обеспечения электробезопасности

Нормативно техническая документация

Организационные мероприятия

Электрозащитные средства

Технические способы

- ГОСТ (12. …)

- ПУЭ

- ПЭ

- ПТБ

- организация работ

- допуск по 5 груп

- надзор за пров. работами

- соблюдение режимов

- средства изолир (основ, доп)

- ср. ограж. (перенос. наклад)

- ср эранирующие

- средства предохраняющие

- изоляция

- зануление

- заземление

- отключение

- эл. разд. сет.

- мал. напр.

- ограж. ток. частей

- применение сигн, зак и плак.

Защита от Статического электричества

Статическое электричество – это совокупность явлений, связанных с возникновением и сохранением свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектриков, полупроводников или изолированных проводников (Стат. Эл. связано с возникновением электростатических полей, т.е. полей неподвижных электрических зарядов).

Воздействие статического электричества на организм человека проявляется:

— либо в виде слабого, длительно протекающего тока;

— либо в форме кратковременного разряда через тело человека;

— вредное воздействие на организм человека оказывает и электрическое поле повышенной напряженности. Оно вызывает функциональные изменения центральной нервной, сердечно-сосудистой и некоторых других систем организма.

Кроме воздействия на человека, статическое электричество может нарушать технологические процессы, создавать помехи в электронных приборах, вызывать взрывы.