6. Список рекомендуемой литературы [1, 10, 16-18] Практическое занятие 6 Организационные мероприятия по защите персонала от воздействия электромагнитных полей

1. Целью практического занятия является закрепление знаний об источниках и способах защиты от электромагнитных излучения различной природы, а также методах обеспечения электробезопасности, а также получение практических навыков выполнния расчетов по обоснованию защитных мероприятий.

2. В результате выполнения практического занятия студенты овладевают основными методами защиты производственного персонала и населения от негативного воздействия электромагнитных излучений различной природы.

3. Актуальность темы практического занятия связана с тем, что у человека нет специального органа чувств для определения ЭМП (за исключением оптического диапазона, а биологическое действие отдельных видов ЭМП на организм человека очень высоко. Организационные мероприятия по обеспечению безопасности являются первоочередными среди всех возможных методов защиты,

4. Теоретическая часть

Электромагнитное поле (ЭМП) – это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между заряженной частицами. Переменное ЭМП представляет собой совокупность магнитного и электрического полей. Электрическое поле возникает при наличии напряжения на токоведущих частях, а магнитное – при прохождении тока по токоведущим частям. Электромагнитное поле обладает энергией и распространяется в виде электромагнитных волн. Скорость распространения колебаний в воздухе равна скорости света 3·10⁸ м/с.

Область распространения электромагнитных волн от источника излучения условно разделяют на три зоны: ближнюю (имеющую радиус менее 1/6 длины волны), промежуточную и дальнюю (расположенную на расстоянии более 1/6 длин волн от источника). В зоне индукции (ЭМ поле еще не сформировалось, электрическое и магнитное поля действуют отдельно), в зоне излучения ЭМ поле сформировано (таблица 6.1).

Таблица 6.1 – Зоны воздействия ЭМП

Ближняя зона	Промежуточная зона	Дальняя зона
Воздействие ЭМП характеризуется: -напряженностью электрической составляющей поля (Е, В/м) - напряженностью магнит-ной составляющей поля (Н, А/м)	Воздействие ЭМП характеризуется: -напряженностью электрической составляющей поля (Е, В/м) - напряженностью магнитной составляющей поля (Н, А/м) - плотностью потока энергии (П, Вт/м2)	Воздействие ЭМП оценивается плотностью потока энергии (П, Вт/м2)

Организационные мероприятия по защите персонала от воздействия электромагнитных полей (ЭМП) включают в себя:

- нормирование времени и интенсивности действия ЭМП;

- выбор режимов работы излучающего оборудования;

- рациональное размещение облучающих и облучаемых объектов: увеличение расстояний между ними, подъем антенн или диаграмм направленности и т. д. (защита расстоянием);

- ограничение времени и места нахождения в зоне воздействия ЭМП (защита временем);

- обозначение и ограждение зон с повышенным уровнем ЭМП;

- лечебно-профилактические мероприятия;

- обучение персонала безопасным приемам работы с источниками ЭМП.

Защита расстоянием – основывается на падении интенсивности излучения, которое обратно пропорционально квадрату расстояния и применяется, если невозможно ослабить ЭМП другими мероприятиями, в том числе и защитой временем. Необходимо отметить, что:

1.Этот вид защиты положен в основу зон нормирования излучений для определения необходимого разрыва между источниками ЭМП и жилыми домами, служебными помещениями и т. д.

2. Для каждой установки, излучающей электромагнитную энергию, определяются санитарно-защитные зоны, в которых ЭМП не превышает предельно допустимых уровней ПДУ.

Защита временем – применяется, когда нет возможности снизить интенсивность излучения в данной точке до ПДУ. В действующих санитарных нормах ПДУ предусмотрена зависимость между интенсивностью плотности потока энергии и временем облучения. Расчет допустимого времени пребывания (Т) персонала в ЭМПпромышленной частоты при напряженности от 5 до 20 кВ/м определяют по формуле:

,

(6.1)

где Е – напряженность электрического поля в контролируемой зоне, кВ/м.

Предельно допустимый уровень напряженности ЭП на рабочем месте в течение всей смены устанавливается равным 5 кВ/м. При напряженности ЭП от 20 до 25 кВ/м допустимое время пребывания составляет 10 мин. Пребывание в ЭП с напряженностью более 25 кВ/м без средств защиты не допускается. Если в течение рабочего дня персонал вынужден находится в зонах с различной напряженностью, то время его безопасного пребывания определяется по формуле:

,

(6.2)

где Т_пр – приведенное время, эквивалентное биологическому эффекту пребывания в ЭП нижней границы нормируемой напряженности, ч;

t_Е1, t_Е2, t_Еn – время пребывания в контролируемых зонах с напряженностями Е_1, Е_2, Е_n, ч;

Т_Е1, Т_Е2, Т_Еn–допустимое время пребывание для соответствующих зон, ч.

Отметим, что приведенное время не должно превышать 8 ч.

Оценку воздействия ЭМИ РЧ (60 кГц – 300 ГГц) осуществляют по энергетической экспозиции (ЭЭ) (таблицы 6.2 – 6.4), которая определяется интенсивностью ЭМИ РЧ и временем его воздействия на человека.

В диапазоне частот 60 кГц – 300 МГц интенсивность ЭМП характеризуется напряженностью электрического и магнитного полей. Энергетическая экспозиция (нагрузка) определяется по формулам:

ЭЭЕ=Е2Т,	(6.3)
ЭЭН= Н2Т,	(6.4)

где ЭЭ_Е, ЭЭ_Н – энергетическая экспозиция, создаваемая электрическим и магнитным полем, (В/м)²ч, (А/м)²ч соответственно;

Е – напряженность электрического поля, В/м;

Т – время воздействия, ч;

Н – напряженность магнитного поля, А/м.

Таблица 6.2 – ПДУ энергетических экспозиций ЭМП диапазона частот более 30 кГц – 300 ГГц

Параметр и еди-ница измерения	ЭЭпду в диапазонах частот, МГц
	≥ 0.03 –3	≥ 3 –30	≥ 30 –50	≥ 50 –300	≥ 300 –3.106
ЭЭЕ, (В/м)2ч	20 000	7 000	800	800	-
ЭЭН, (А/м)2ч	200	-	0.72	-	-
ЭЭППЭ,(мкВт/см2)ч	-	-	-	-	200

Таблица 6.3 – ПДУ воздействия ЭМИ радиочастотного диапазона на человека

Диапазон частот	ПДУр	ПДУ ж
30 – 300 кГц	20 В/м	25 В/м
0,3 – 3 МГц	10 В/м	15 В/м
3 – 30 МГц	4 В/м	10 В/м
30 – 300 МГц	2 В/м	3 В/м
300 МГц – 300 ГГц	3 мкВт/см2	10 мкВт/см2

Таблица 6.4 – Максимальные ПДУ напряженности и плотности потока энергии ЭМП диапазона частот более 30 кГц – 300 ГГц

Параметр и еди-ница измерения	Максимально допустимый уровень в диапазоне частот, МГц
	≥ 0.03 –3	≥ 3 –30	≥ 30 –50	≥ 50 –300	≥ 300 –3.106
Е, В/м	500	300	80	80	-
Н, А/м	50	-	3.0	-	-
ППЭ,мкВт/см2	-	-	-	-	1000

Рабочие места по обслуживанию радиотехнических и электронных устройств ВЧ и УВЧ находятся в ближней зоне и на оператора оказывают воздействие как электрическая, так и магнитная составляющая поля. Расчет напряженности поля в зоне излучения для электрической составляющей может производиться по формуле Шулейкина-Вандер-Поля:

,

(6.5)

где E – напряженность электрической составляющей ЭМП, В/м;

P – мощность передатчика, Вт;

Ga – коэффициент усиления антенны;

F – множитель ослабления для потерь электромагнитной энергии в почве, который зависит от параметров почвы, длины волны и расстояние от антенны до точки измерения:

,

(6.6)

x – «численное значение»:

– для длинных и средних волн (30 кГц – 3 МГц) (6.7)

– для коротких волн (3 – 300МГц) (6.8)

где λ – длина волны, м;

ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды;

σ – радиопроницаемость почвы, вдоль которой распространяется волна (таблица 6.5).

Таблица 6.5 – Основные параметры различных поверхностей

№	Вид поверхности	ε	σ, см/м
1	Влажная почва, ровная поверхность	5 – 15	0,0013
2	Влажная почва с низкой растительностью	4	0,01
3	Сухая почва, песок	2 – 10	0,001
4	Почва, покрытая лесом	4	0,001
5	Крупные города	3 – 5	0,00075

Предельно допустимый уровень ЭМП для средств связи и телевизионного вещания определяется по формуле:

,

(6.9)

где Е_пду– значение предельно допустимого уровня напряженности электрического поля, В/м;

f – частота, МГц.

В диапазоне частот 300 МГц – 300 ГГц (СВЧ) нормируется плотность потока энергии П_пди энергетическая нагрузка на человека за рабочий день Э_пд.. Значение плотности потока энергии не должно превышать 10 Вт/м², даже при кратковременном нахождении людей в данной зоне. В случае если плотность потока меньше указанной величины, то можно рассчитать допустимое время (Т_пд) нахождения людей в этой зоне:

, ч

(6.10)

гдеЭ_пд – нормативная величина энергетической нагрузки за рабочий день, Вт·ч/м² (таблица 6.3);

П – значение плотности потока энергии ЭМП в зоне нахождения человека, при равномерном распределении электромагнитного поля в пространстве, Вт/м²

,

(6.11)

где Р – мощность источника излучения, Вт;

d – расстояние от антенны до точки измерения, м.

Радиус опасной для оператора зоны определяется по формуле:

,

(6.12)

где П_пд – предельно допустимое значение плотности потока энергии в заданном диапазоне частот.

Для уменьшения воздействия ЭМП радиочастот эффективно применение следующих мер: уменьшение напряженности и плотности потока энергии ЭМП; экранирование рабочих мест; удаление рабочего места от источника ЭМП; рациональное размещение оборудования, излучающего электромагнитную энергию; установление рациональных режимов работы оборудования и обслуживающего персонала; применение предупреждающей сигнализации.