6.3.4. Средства защиты от инфракрасного, ультрафиолетового, лазерного и ионизирующего излучений
Наиболее распространенный и эффективный способ защиты от излучения - экранирование источников излучения. Экраны применяют как для экранирования источников излучения, так и для защиты инфракрасного излучения.
Кратность ослабления теплового потока защитным экраном
где q1,2 - плотность теплового потока между параллельными плоскостями 1 и 2, ε - степень черноты материала (табл. 6.5).
;
где qэ,2 - плотность теплового потока между экраном и плоскостью 2; С0 - коэффициент излучения абсолютно черного тела (5,67 Вт/(м2·К4)):
.
Таблица 6.5. Степень черноты ε полного излучения различных материалов
Материал |
t оC |
ε |
Алюминий полированный окисленный при температуре 600 оC Сталь листовая шлифованная оксленная шероховатая оцинкованная блестящая оцинкованная окисленная луженая блестящая Чугун шероховатый сильноокисленный расплавленный Золото полированное Медь полированная Асбестовый картон Кирпич динасовый шероховатый шамотный глазурованный магнезитовый силиманитовый красный шероховатый
|
225…575 200…600
940…1100 40…370 28 24 25
40…250 1300…1400 225…625 115 24
1000 1100 1500 1500 20 |
0,039…0,057 0,11…0,19
0,52…0,61 0,94…0,97 0,228 0,276 0,043…0,064
0,95 0,29 0,018…0,035 0,023 0,96
0,8 0,75 0,39 0,29 0,93
|
Кратность снижения температуры излучающей поверхности
.
Коэффициент пропускания теплового потока
.
Коэффициент эффективности экрана
.
При t1 > 400 °C можно допустить
.
При равенстве степеней черноты всех участвующих в теплообмене поверхностей m = 2.
В случае установки n экранов и при разных степенях черноты источника излучения и экрана
.
Если ε1,2 = εэ1, то
.
При заданной температуре экрана Tэ = T1/μ требуемое число экранов
.
Экран, отражая часть теплового потока обратно на источник излучения, повышает температуру последнего. Это повышение описывается эмпирической формулой
;
где t2 - температура неэкранированной поверхности.
Основной мерой защиты от УФ-излучений являются конструкторско-технологические решения, исключающие генерацию или снижение интенсивности излучения. Специальные меры защиты (экранирование, окраска стен в светлые тона) предупреждают распространение и уменьшают интенсивность этих излучений в помещениях. С этой целью глаза защищают очками или щитками со стеклами-светофильтрами, кожу - мазями с веществами-светофильтрами (салолом, салицилово-метиловым эфиром и др.) и спецодеждой из льняных и хлопчатобумажных тканей (с искростойкой пропиткой) и грубошерстного сукна. Руки защищают рукавицами.
При защите от лазерного излучения важными моментами являются определение безопасного для глаз расстояния R и ослабление излучения светофильтрами.
Если при прямом лазерном облучении невооруженного глаза (рис. 6.10) на поверхности роговицы площадью πr*2 приходится энергия ε, то энергетическая экспозиции Н = ε/πr*2. Как видно из рис. 6.10, а, расстояние до расчетной точки ввиду малости угла γ R = (r* – r)/γ. Поэтому опасное расстояние
,
где Н* - допустимое нормами значение Н для роговицы глаза.
Рис. 6.10. Схема воздействия на роговицу глаза лазерного излучения:
a – прямое облучение; б – диффузионное излучение
При облучении диффузным излучением отраженным от площадки, которая характеризуется углом θ (рис. 6.10, б) и коэффициентом отражения, опасное расстояние
.
При использовании для защиты светофильтра толщиной h коэффициент передачи через светофильтр τ = e–δ΄h = 10–δ΄h, где δ΄ и δ = δ΄ln10 - соответственно натуральный и десятичный показатели ослабления. В общем случае показатель ослабления светофильтра зависит от толщины h и спектра излучения. Поэтому при расчете ослабления пользуются оптической плотностью светофильтра D = lgl/τ. Она связана с эффективностью защиты соотношением e = 10lgkw = 10lgl/τ = 10D.Оптическую плотность D рассчитывают в зависимости от характера излучения.
Основные принципы обеспечения радиационной безопасности включают: уменьшение мощности источников до минимальных величин (защита количеством); защита временем; защита расстоянием и экранирование источников излучения материалами, поглощающими ионизирующие излучения.
Защита количеством подразумевает проведение работы с минимальными количествами радиоактивных веществ, т.е. пропорционально сокращает мощность излучения. Однако требования технологического процесса часто не позволяют сократить количество радиоактивного вещества в источнике, что ограничивает на практике применение этого метода защиты.
Защита временем основана на сокращении времени работы с источником, что позволяет уменьшить дозы облучения персонала. Этот принцип особенно часто применяется при непосредственной работе персонала с малыми активностями.
Защита расстоянием - достаточно простой и надежный способ защиты. Это связано со способностью излучения терять свою энергию во взаимодействиях с веществом: чем больше расстояние от источника, тем больше процессов взаимодействия излучения с атомами и молекулами, что в конечном итоге приводит к снижению дозы облучения персонала.
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 являются материалы с большим Z, например свинец, позволяющий добиться нужного эффекта по кратности ослабления при наименьшей толщине экрана. Более дешевые экраны делаются из просвинцованного стекла, железа, бетона, баррибетона, железобетона и воды.
Л.1 – стр.239-251, л.2 – стр.168-212, л.3 – стр.365-414.
Примерный круг вопросов для организации дискуссии:
Транспортный шум и методы его снижения
Электромагнитная экология и способы защиты от электромагнитных полей
Мобильная связь и здоровье человека. Анализ современных исследований