- •Предисловие
- •Введение основы безопасности жизнедеятельности. Основные понятия, термины и определения
- •Раздел I человек и техносфера
- •1. Основы физиологии труда и комфортные условия жизнедеятельности
- •1.1. Классификация основных форм деятельности человека
- •1.2. Пути повышения эффективности трудовой деятельности человека
- •1.3. Физиологическое действие метеорологических условий на человека
- •1.4. Профилактика неблагоприятного воздействия микроклимата
- •1.5. Промышленная вентиляция и кондиционирование
- •1.6. Влияние освещения на условия деятельности человека
- •2. Негативные факторы техносферы
- •2.1. Загрязнение регионов техносферы токсичными веществами
- •2.2. Энергетические загрязнения техносферы
- •2.3. Негативные факторы производственной среды
- •2.4. Негативные факторы при чрезвычайных ситуациях
- •3. Воздействие негативных факторов на человека и техносферу
- •3.1. Системы восприятия человеком состояния внешней среды
- •3.2. Воздействие негативных факторов и их нормирование
- •3.2.1. Вредные вещества
- •3.2.2 Вибрации и акустические колебания
- •3.2.3. Электромагнитные поля и излучения
- •3.2.4. Ионизирующие излучения
- •3.2.5. Электрический ток
- •3.2.6. Сочетанное действие вредных факторов
- •Раздел II опасности технических систем и защита от них
- •4. Анализ опасностей
- •4.1. Понятия и аппарат анализа опасностей
- •4.2. Качественный анализ опасностей
- •4.3. Количественный анализ опасностей
- •4.4. Анализ последствий чепе
- •5. Средства снижения травмоопасности технических систем
- •5.1. Взрывозащита технологического оборудования
- •5.2. Защита от механического травмирования
- •5.3. Средства автоматического контроля и сигнализации
- •5.4. Защита от опасностей автоматизированного и роботизированного производства
- •5.5. Средства электробезопасности
- •5.6. Средства защиты от статического электричества
- •6. Идентификация вредных факторов и защита от них
- •6.1. Состав и расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
- •6.2. Средства защиты атмосферы
- •6.3. Состав и расчет выпусков сточных вод в водоемы
- •6.4. Средства защиты гидросферы
- •6.5. Сбор и ликвидация твердых и жидких отходов
- •6.6. Защита от энергетических воздействий
- •6.6.1. Обобщенное защитное устройство и методы защиты
- •6.6.2. Защита от вибрации
- •6.6.3. Защита от шума, электромагнитных полей и излучений Уровень интенсивности в свободном волновом поле. Уравнение плоской волны, не затухающей с расстоянием, в комплексной форме имеет вид
- •6.6.4. Защита от ионизирующих излучений
- •7. Средства ивдивидуальной защиты
- •Раздел III чрезВычАйные ситуации
- •8. Защита в чрезвычайных ситуациях и ликвидация последствий
- •8.1. Общие сведения о чрезвычайных ситуациях
- •8.2. Устойчивость промышленных объектов
- •8.3. Прогнозирование параметров опасных зон
- •8.4. Ликвидация последствий чс
- •Раздел IV управление безопасностью жизнедеятельности
- •9. Правовые и организационные основы
- •9.1. Правовые и нормативно-технические основы
- •9.2. Организационные основы управления
- •9.3. Экспертиза и контроль экологичности и безопасности
- •9.4. Международное сотрудничество
- •1. Пыле- и туманоуловители для очистки газовых выбросов, применяемые в машиностроении и приборостроении
- •2. Определение размеров зон заражения сдяв
- •5. Перечень госТов рф комплекса гост р 22 опасность в чс
- •Список литературы Введение
- •Глава 1
- •Глава 2
- •Глава 3
- •Глава 4
- •Глава 5
- •Глава 6
- •Глава 7
- •Глава 8
- •Глава 9
- •Содержание
- •Раздел I 32
- •Раздел II 129
- •Раздел III 252
6.6.4. Защита от ионизирующих излучений
Если в момент времени t число нераспавшихся атомов радиоактивного источникаN= N(t),то за интервал времениdtраспадетсяdN атомов иактивность радионуклида* А= –N,а постоянная распада ω = –N/N.Отсюда следует:
A(t)=N(t)ω=N0ωe-ωt=Aoe-ωt (6.65)
* Здесь и далее приняты следующие обозначения, точка над некоторой величиной х = x(t) обозначает отношение приращения величины х за интервал времени dr к этому интервалу xo=dx/dt. Через xo обозначается значение величины х в начальный момент времени: xo = x(0).
А = ωМп/а
Из выражения (6.65) видно, что постоянная распадаω связана сполупериодом распадаT1/2T1/2 –время, за которое распадается половина атомов источника:N(t)=No/2) соотношением ω =ln2/T1/2.
Защита от γ-излучения.Мощность (поглощенной)дозыγ-излучения в воздухеD(аГр/с) прямо пропорциональна активностиА(Бк) точечного нуклида и обратно пропорциональна квадрату расстояния r (м) от изотропного источника до приемника:
Рис. 6.55. Схема
прохождения излучений сквозь защиту
где Г – керма-постоянная, (аГр • м2)(c• Бк). Интегрируя выражение (6.66), можно найти дозу в воздухе за некоторый интервал времениТ
Формулы (6.66) и (6.67) справедливы для расчета полей излучения точечных источников* в непоглощающей и нерассеивающей среде. Они позволяют выбрать такие значения А, r, t,при которых будут соблюдаться установленные нормами предельно допустимые уровни излучения. Если нормам удовлетворить нельзя, то между источником и приемником γ-излучения располагают защиту.
Точечным источником обычно можно считать источник, размеры которого значительно меньше расстояния до приемника и длины свободного пробега в материале источника (можно пренебречь ослаблением излучения в источнике).
При прохождении излучением защитной среды приемник регистрирует (рис. 6.55) как непровзаимодействовавшие со средой излучение 1, так и однократно2и многократно3и4рассеянное излучение. Излучение5...9не достигает приемника: излучение 5,6из-за поглощения в среде, излучение 7,8из-за направления траектории за защитной средой не на приемник, а излучение9 –вследствие отражения. В первом приближении расчет защиты можно произвести, учитывая только нерассеянное излучение. Мощность дозы излученияDпри установке защитного экрана толщинойh(см. рис. 6.55) претерпевает изменение на расстояниигпо экспоненциальному закону:
при
отсутствии защиты при
наличии защиты
где δ – линейный коэффициент ослабления.
Определяя коэффициент защиты в виде kw=D+/D- находят эффективность защиты
e=10lgkw≈4,34бh
Чтобы учесть рассеянное излучение, мощность поглощенной дозы представляют в виде суммы
где D и B –соответственно мощность дозы нерассеянного излучения при наличии защиты и некоторая прибавка к этой мощности, учитывающая наличие рассеянного излучения; безразмерная величинаВ=B(δh,ε,z)называетсяфактором накопления.Фактор накопления зависит от всех характеристик источника и защитной среды, в том числе от толщины экрана. Его обычно определяют экспериментально и представляют в видеВ= (1+ΔD˜/D˜), где ε иz –соответственно энергия у-квантов и атомный номер защитной среды. В табл. 6.12 приведены значения фактора накопления и линейного коэффициента ослабления для некоторых материалов. С учетом рассеянного излучения коэффициент и эффективность защиты равны:
В качестве примера вычислим коэффициент и эффективность защиты для свинцового экрана толщиной h= 13 см при работе с точечным радионуклидным источником. Пользуясь табл. 6.12, определяем, что без учета рассеянного излученияе= 4,34 0,77 • 13,0 = 43,4 дБ{kw» 2,2 • 104), а с учетом рассеянного излученияе= 43,4-–101g3,74 ≈ 37,7 дБ(kw »5.9 • 103).
Для случая, когда линия И–П (см. рис. 6.55) нормальна к поверхности защитного устройства (экрана).
Таблица 6.12. Фактор накопления линейный коэффициент ослабления некоторых материалов, используемых при защите от излучений
Материал
|
е=4МэВ
|
8, см-1
|
Дозовый фактор накопления В при δh
| |||
I
|
4
|
10
|
20
| |||
Вода
|
0,05
|
0,20
|
4,42
|
22,6
|
90,9
|
323
|
|
0,50
|
0,10
|
2,44
|
12,8
|
62,9
|
252
|
|
1,00
|
0,07
|
2,08
|
7,68
|
26,1
|
74,0
|
|
5,00
|
0,03
|
1,57
|
3,16
|
6,27
|
11,41
|
|
10,00
|
0,02
|
1,37
|
2,25
|
3.86
|
6,38
|
Алюминий
|
0,05
|
0,86
|
1,70
|
6,20
|
12
|
19
|
|
0,50
|
0,22
|
2,37
|
9,47
|
38,9
|
141
|
|
1,00
|
0,16
|
2,02
|
6,57
|
21.2
|
58,5
|
|
5,00
|
0,08
|
1,48
|
2,96
|
6,19
|
11,9
|
|
10,00
|
0,06
|
1,28
|
2,12
|
3,96
|
7,32
|
Свинец
|
0,05
|
82.1
|
–
|
–
|
–
|
–
|
|
0,50
|
1,70
|
1,24
|
1,69
|
2,27
|
2,73
|
|
1,00
|
0,77
|
1,37
|
2,26
|
3,74
|
5,86
|
|
5,10
|
0,48
|
1,21
|
2,08
|
5,55
|
23,6
|
|
10,00
|
0,55
|
1,11
|
1,58
|
4,34
|
39,2
|
Защита от нейтронного излучения.Пространственное распределение плотности потока (мощности дозы) нейтронов в большинстве случаев можно описать экспериментальной зависимостью φ = φ0с8h. В расчетах вместо линейного коэффициента ослабления δ часто используютмассовый коэффициент ослабленияδ=δ/p, где р–плотность защитной среды. Тогда произведение6hможет быть представлено в виде δh=δ*∙(ph)=δ*m*гдеm, –поверхностная плотность экрана. С учетом этого
где LиL* –соответственно линейная и массоваядлина релаксации нейтронов в среде. На длине релаксации, т. е. при h = Lили приm*=L*, плотность потока (мощность дозы) нейтронов ослабляется вераз(kw=е).Некоторые значеният*иL*,для разных защитных сред даны в табл. 6.13.
Таблица 6.13. Длины релаксации нейтронов в среде в зависимости от среды и энергии нейтронов
Среда
|
ε=4МэВ
|
ε=14... 15 МэВ
| ||||
m* г/см2
|
L* r/см2
|
Θ
|
m* , г/см2
|
L* г/см2
|
Θ
| |
Вода Углерод Железо Свинец
|
90 118 350 565
|
6,2 19 59,5 169
|
5,4 1,4 4,9 4,0
|
120 118 430 620
|
14,2 32,9 64,2 173
|
3 1,3 2,7 2,9
|
Так как длина релаксации зависит от толщины защиты, плотность потока (мощность дозы) нейтронов обычно определяют по формуле
где ∆ hi ит –соответственно толщинаi-го слоя защиты, при которой длина релаксации может быть принята постоянной, равнойLi, и число слоев, на которые разбита защита.
На начальном участке толщиной (2...3)L закон ослабления может отличаться от экспоненциального, что учитывают коэффициентом θ (см. табл. 6.13), на который умножаются правые части соотношений (6.68) и (6.69).
При проектировании защиты от нейтронного излучения необходимо учитывать, что процесс поглощения эффективен для тепловых, медленных и резонансных нейтронов, поэтому быстрые нейтроны должны быть предварительно замедлены. Тяжелые материалы хорошо ослабляют быстрые нейтроны. Промежуточные нейтроны эффективнее ослаблять водородосодержащими веществами. Это означает, что следует искать такую комбинацию тяжелых и водородосодсржащих веществ, которые давали бы наибольшую эффективность (например, используют комбинации Н2О +Fe, Н2О+Pb).
Защита от заряженных частиц.Для защиты от α и β-частиц излучения достаточно иметь толщину экрана, удовлетворяющую неравенству:h > Ri,,гдеRi, –максимальная длина пробега α (i= α) или β(i= β) частиц в материале экрана. Длину пробега рассчитывают по эмпирическим формулам. ПробегRα-частиц (см) при энергии ε= 3...7 МэВ и плотности материала экрана ρ(г/см3)
Максимальный пробег β-частиц
2,5ε
в экране из аллюминия 450ε
в воздухе
Обычно слой воздуха в 10 см, тонкая фольга, одежда полностью экранируют α-частицы, а экран из алюминия, плексигласа, стекла толщиной несколько миллиметров полностью экранируют поток β-частиц. Однако при энергии β-частиц ε> 2 МэВ существенную роль начинает играть тормозное излучение, которое требует более усиленной защиты.