6. Дослідження параметрів інфрачервоного випромінювання та ефективності тепловідбиваючих екранів. Дослідження способів захисту персоналу від іонізуючого випромінювання

Дослідження параметрів інфрачервоного випромінювання та ефективності тепловідбиваючих екранів

Вступ

Теплова радіація з густиною випромінювання 560–1050 Вт/м² є межею, яка переноситися людиною. Згідно діючим санітарним нормам допустима щільність потоку інфрачервоних випромінювань не повинна перевищувати 350 Вт/м² Інтенсивність теплового опромінення працюючих від нагрітих поверхонь технологічного устаткування, освітлювальних приладів та інсоляція від засклених огороджень не повинна перевищувати 35 Вт/м² – при опроміненні 50% та більше поверхні тіла, 70 Вт/м² – при величині опромінюваної поверхні від 25 до 50%, та 100 Вт/м² – при опроміненні не більше 25% поверхні тіла працюючого.

Теплова ізоляція є найефективнішим і найбільш економічним заходом щодо зменшення інфрачервоного випромінювання (зменшуються загальні тепловиділення, здійснюється запобігання опікам, скорочуються витрати палива). Згідно діючих санітарних норм температура нагрітих поверхонь устаткування та огороджень не повинна перевищувати 45°С.

Таблиця 5.6.1

Припустима тривалість дії на людину теплової радіації

Теплова радіація, Вт/м2	Тривалість дії радіації, с
280-560 (слабка)	Довготривала
560-1050 (помірна)	180-300
1050-1600 (середня)	40-60
Більше 3500 (дуже сильна)	2-5

Застосовують також внутрішню теплоізоляцію – футеровку для зниження температур робочих поверхонь конструкцій й устаткування.

Одним із способів захисту від інфрачервоних випромінювань є екранування. За принципом дії теплозахисні засоби можуть бути тепловідбивні – металеві листи (сталь, алюміній, цинк, поліровані або покриті білою фарбою тощо) одинарні або подвійні: загартоване скло з плівковим покриттям; металізовані тканини; склотканини; плівковий матеріал та ін.;

Для теплових екранів визначаютъ наступні параметри:

- кратність послаблень теплового потоку відбиваючим екраном визначається за формулою:

m= , (5.6.1)

де q₁₂ - густина теплового потоку між джерелом випромінювання і відбиваючим екраном;

q₂₃ - густина теплового потоку між екраном і об’єктом захисту від випромінювання;

- коефіцієнт пропускания теплового потоку:

τ= , (5.6.2)

- коефіцієнт ефективності екрана:

η=1– τ, (5.6.3)

Ефективність деяких теплових екранів наведена в таблиці 5.6.2.

Таблиця 5.6.2

Ефективність деяких видів теплових екранів

Тип екрану	Граничне теплове навантаження, qгр, Вт/м2	Ефективність екрана, η
Футеровані екрани: материал футеровки – цегла матерная футеровки – азбест	10500	0.3 0,6
Теплоізоляційні екрани: сітки чіпки (ланцюги) силікатні i кварцові стекла водяна плівка Тепловідвідні екрани	1050 4900 700-1400 1700 1400	0,67 0,7 0,7 0,9 0,9

Хід роботи

Визначити, на яку величину m можна послабити тепловий потік q Вт/м² відбиваючим екраном, виготовленим із матеріалу, зазначеному в таблиці 5.6.3.

Таблиця 5.6.3

Варіанти даних для дослідження ефективності тепло відбиваючих екранів

№ вар.	Густина теплового потоку між джерелом випромінювання і відбиваючим екраном, q12 Вт/м2	Тип екрану
1	1060	цегла
2	6800	азбест
3	720	сітка
4	3510	Чіпки (ланцюги)
5	690	Скло силікатне
6	970	Водяна плівка
7	7000	цегла
8	3600	азбест
9	970	сітка
10	4500	Чіпки (ланцюги)
11	990	Скло силікатне
12	1000	Водяна плівка
13	8000	цегла
14	6300	азбест
15	790	сітка
16	3200	Чіпки (ланцюги)
17	1000	Скло силікатне
18	1500	Водяна плівка
19	8000	цегла
20	5600	азбест
21	890	сітка
22	3500	Чіпки (ланцюги)
23	1290	Скло силікатне
24	1300	Водяна плівка
25	5900	цегла
26	8800	азбест
27	829	сітка
28	3258	Чіпки (ланцюги)
29	1022	Скло силікатне
30	1320	Водяна плівка

1) Визначити за таблицею 5.6.2 коефіцієнт ефективності теплового екрану з кварцового скла η

2) За формулою 5.6.3 визначити величину коефіцієнта пропускання теплового потоку τ.

3) За формулою 5.6.2 визначити кратність послаблення теплового потоку, яку забезпечуватиме тепловідбиваючий екран.

4) За формулою 5.6.1 визначити q₂₃ – густину теплового потоку, який може діяти на об’єкт захисту від теплового випромінювання за відбиваючим екраном.

5) За таблицею 5.6.1 визначити припустиму тривалість дії на людину визначеної величини теплової радіації q₂₃.

Дослідження способів захисту персоналу від іонізуючого випромінювання

Вступ

Біологічна дія іонізуючих випромінювань на організм людини, в першу чергу, залежить від поглинутої енергії випромінювання.

Поглинута доза випромінювання Д – це фізична величина, яка дорівнює співвідношенню середньої енергії, переданої випромінюванням речовині в деякому елементарному об'ємі, до маси речовини в ньому.

Одиниця вимірювання поглинутої зони – грей, Гр. 1 Гр = 1 Дж/кг. Застосовується також позасистемна одиниця – рад. 1 рад = 0,01 Гр.

Однак поглинута доза не враховує того, що вилив однієї і тієї самої дози різних видів випромінювань на окремі органи і тканини, як і на організм в цілому, є неоднаковим. Наприклад, α-випромінювання спричиняє ефект іонізації майже у 20 разів більший, ніж β- та γ-випромінювання. Для порівняння біологічної дії різних видів випромінювань при вирішенні задач, пов'язаних із радіаційним захистом, НРБУ-97 уведено поняття еквівалентної дози в органі або тканині (Н_т), величина якої визначається як добуток поглинутої дози в окремому органі або тканині (Д_т) на радіаційний зважуючий фактор W , величина якого залежить від відносної біологічної ефективності іонізуючого випромінювання, тобто

Н_т= Д_т W (5.6.4)

Одиниця еквівалентної дози в системі СІ – зіверт, Зв. Позасистемна одиниця еквівалентної дози – бер – біологічний еквівалент рада. 1Зв=100 бер.

Основними документами, якими регламентується радіаційна безпека в Україні, є Норми радіаційної безпеки України (НРБУ-97) та Основні санітарні правила України (ОСПУ).

У НРБУ-97 виділяють три категорії осіб:

• категорія А – персонал, який безпосередньо працює з радіоактивними речовинами;

• категорія Б – персонал, що безпосередньо не працює із радіоактивними речовинами, але за умови розміщення їх на робочих місцях або місцях проживання може потрапити під дію опромінення;

• категорія В – все населення країни.

Для осіб категорій А і Б НРБУ-97 встановлюють ліміти ефективної й еквівалентної доз за календарний рік. Обмеження опромінення категорії В (населення) здійснюється введенням лімітів річної ефективної та еквівалентної доз для критичних груп осіб категорії Б. Останнє означає, що значення річної дози опромінення осіб, що входять до критичної групи, не повинно перевищувати ліміту дози, встановленого для категорії В (таблиця 5.6.4).

Таблиця 5.6.4

Ліміти доз сумарного внутрішнього і зовнішнього опромінення (ГДД)

Ліміти доз (ГДД), мЗв/рік	Категорія опромінюваних осіб
	А	Б		В
ЛДЕ (ліміт ефективної дози)	20	2		1
Ліміти еквівалентної дози:
ЛДlens (для кришталика ока)	150		15	15
ЛДskin„ (для шкіри)	500		50	50
ЛДехtrіт (для кістей і стіп)	500		50	–

Чисельні значення наведених у таблиці 5.6.4 основних дозових лімітів НРБУ-97 встановлюють на рівнях, що виключають можливість виникнення детерміністичних ефектів опромінення і одночасно гарантують настільки низьку ймовірність виникнення стохастичних ефектів опромінення, що вона є прийнятною як для окремих осіб, так і для суспільства в цілому.

Хід роботи

Визначити еквівалентну дозу опромінення якщо за таблицею 5.6.5 відомо, що поглинена доза Д_т складає: γ- випромінювання та, α-випромінювання, рад. Коефіцієнти біологічної дії W , відповідно 1 і 20. Порівняти отримані дози опромінення з гранично допустимою дозою (ГДД).

Таблиця 5.6.5