Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Безопасность жизнедеятельности в условиях чрезвычайных ситуаций. Теория и практика. Учебное пособие.pdf
каждой точки, потенциально подверженной индуцированным токам, и
минимизировать прочие требования к защите от перенапряжений.
В 1971 году компания Lightning Eliminators & Consultants, Inc.
(США) разработала систему Dissipation Array ® System (DAS®),
позволяющую полностью исключить попадание молнии в
защищаемую область [17]. У нас в стране такая система получила
название «зеленая молниезащита». Работа системы основана на
принципе точечной разрядки, заключающемся в стекании заряда с
острия многочисленных иголок в окружающую атмосферу и создании
тем самым объёмного заряда, препятствующего развитию восходящих
лидеров и задерживающих движение нисходящих лидеров молнии
(рис. 4.5). В результате молниевый разряд не попадает в защищаемый
объект, а разряжается в незащищённой области.
Рис. 4.5 Предотвращение попадания молнии с помощью системы
Dissipation Array System компании LEC
DAS состоит из трёх основных элементов:
1. Ионизатор. Это основной элемент системы молниезащиты,
содержащий тысячи иголок, переносящих заряд, собранный системой
заземления в окружающую атмосферу, создавая тем самым облако
объёмногозаряда. При увеличении электромагнитного поля,
вызванного надвигающимся грозовым фронтом, традиционные
стержневые молниеприёмники формируют восходящие стримеры,
которые провоцируют удар молнии. Многоточечный ионизатор,
101
напротив, запускает процесс ионизации при несколько большей
напряжённости поля, но при его увеличении ионизационные токи
экспоненциально возрастают. Поскольку ионы распределяются по
большой площади, никаких стримеров не возникает.
2. Система заземления. Для работы системы необходимо
качественное заземление. Система сбора зарядов является источником
заряда, переносимого ионизатором в атмосферу. Как только
образуется положительный заряд, наведённый грозовым фронтом на
поверхность земли, его часть собирается системой сбора зарядов.
Система сбора зарядов подобна обычной системе заземления, но она
является приёмником, а не системой заземления для растекания токов
молний. По сути их назначения абсолютно противоположны.
3. Система переноса заряда. Система сбора зарядов соединена
с ионизатором с помощью низкоомного проводника, который
обеспечивает прямой перенос заряда к ионизатору. По сравнению с
традиционными молниеприёмниками этот проводник несёт
существенно меньший ток и предназначен не для переноса огромных
токов молнии, а для соединения частей системы в единое целое.
Максимальный ток не превышает нескольких миллиампер и не
вызывает никаких вторичных воздействий, имеющих место при
работе традиционных систем молниезащиты.
102
Глава 5.
ЗАЩИТА ОТ ПРОНИКАЮЩЕЙ РАДИАЦИИ
ОГРАЖДАЮЩИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ
5.1. Термины и определения
Защитное сооружение, обеспечивающее защиту от
воздействия ионизирующих излучений при радиационном заражении
местности и допускающее непрерывное пребывание людей в нем в
течение определенного времени, называется противорадиационном
укрытием (ПРУ) [18]. ПРУ защищают людей от внешнего γ- и
нейтронного излучения и непосредственного попадания
радиоактивной пыли, капель отравленных веществ и аэрозолей
бактериальных средств в органы дыхания, на кожу и одежду, а также
от светового излучения ядерного взрыва. При соответствующей
стойкости конструкции ПРУ могут частично защищать людей от
действия ударной волны и обломков разрушенных строений.
Степень ослабления проникающей радиации находящимися
над поверхностью земли стенами и покрытиями убежищ
определяется расчетом в зависимости от свойств материалов
ограждающих конструкций по снижению доз гамма-излучений,
нейтронов и проникающей радиации, а также от условий
размещения убежищ в окружающей застройке.
К помещениям, приспосабливаемым под противорадиационные укрытия, предъявляются следующие требования:
- наружные ограждающие конструкции зданий или
сооружений должны обеспечивать необходимую кратность
ослабления гамма-излучения;
- проемы и отверстия должны быть подготовлены для заделки
их при переводе помещения в режим укрытия;
- помещения должны располагаться вблизи мест пребывания
большинства укрываемых.
Надежность защиты характеризуется коэффициентом
ослабления радиации К
и зависит от вида укрытия и его
осл
оборудования [19].
По защитным свойствам ПРУ делятся на 5 групп:
- П-1 (К
- П-2 (К
= 200; ∆РФ = 20 кПа = 0,2 кгс/см2);
осл
= 200);
осл
103
- П-3 (К
- П-4 (К
- П-5 (К
= 100; ∆РФ = 20 кПа = 0,2 кгс/см2);
осл
= 100);
осл
= 50).
осл
Коэффициент ослабления определяют при следующих
условиях:
- эффективный спектр γ- излучения с течением времени не
изменяется;
- выпавшие радиоактивные осадки равномерно
распределяются на горизонтальных поверхностях и проекциях
наклонных и криволинейных поверхностей;
- заражение вертикальных поверхностей (стен) не
учитывается.
Ограждающие конструкции убежищ должны обеспечивать
ослабление радиационного воздействия до допустимого уровня.
В соответствии с [18] защитные свойства ПРУ от гамма-излучений
оцениваются коэффициентом защиты K
. Коэффициент защиты
з
характеризует степень ослабления излучений и показывает, во
сколько раз доза радиации на открытой местности больше дозы
радиации, получаемой людьми, находящимися в помещении ПРУ:
K
= Dм/ Dп ≥ 50.
з
Коэффициент защиты определяют при следующих условиях:
- эффективный спектр гамма-излучения с течением времени,
если не считать естественный спад, а следовательно, и кратности
ослабления излучения защитными толщами, не изменяется;
- выпавшие радиоактивные осадки равномерно
распределяются на горизонтальных поверхностях и проекциях
наклонных и криволинейных поверхностей;
- заражение вертикальных поверхностей (стен) не
учитывается.
K
определяется для точки геометрического центра помещения
з
и на высоте 1 м над полом. Именно на этой высоте расположены у
человека среднего роста кроветворные органы, облучение которых
особенно опасно.
При расчете коэффициента защиты ПРУ, расположенных в
одноэтажных зданиях, на первых этажах многоэтажных зданий, не
полностью заглубленных подвальных и цокольных этажах, следует
104
учитывать, что общее излучение через любую стену прямо
пропорционально плоскому углу, описывающему эту стену из
расчетной точки в центре помещения. При прямоугольном
очертании ПРУ четыре плоских угла образуются от пересечения
диагоналей. Когда помещение укрытия имеет сложную форму в
плане в отличие от прямоугольного или отдельные отсеки с
ослабленными стенами, допускается оценку защитных свойств ПРУ
проводить по отсекам с разбивкой каждого из них на плоские углы.
Если проемы (световые отверстия, люки и т.д.) расположены на
разных уровнях от отметки пола, то приведенная величина
определяется как среднее суммы частных значений для каждого
уровня (линии) проемов, отверстий или полосы ослабленной стены.
При расчете коэффициента защиты следует учитывать снижение
дозы радиации от экранирующего влияния соседних зданий и
сооружений. Для заглубленных в грунт или обсыпных ПРУ (без
надстройки) с горизонтальными, наклонными тупиковыми или
вертикальными входами коэффициент защиты рассчитывают с
учетом кратности ослабления перекрытием первичного излучения,
высоты и ширины помещений, суммарной дозы радиации,
проникающей в помещение через входы, конструктивных
особенностей входа и его защитных свойств.
5.2. Расчет параметров радиационной защиты ПРУ
В качестве ПРУ можно использовать наземные этажи зданий и
строений и подвалы. Наиболее пригодны для этого каменные и
кирпичные здания, имеющие капитальные стены. Первые этажи
многоэтажных каменных домов ослабляют радиацию в 5-7 раз, а
верхние (за исключением последнего) – до 50 раз. Подвалы 2-3этажных каменных зданий ослабляют радиацию в 200-300 раз,
средняя часть подвала каменного здания в несколько этажей – в 5001000 раз, подвалы в деревянных домах – в 7-12 раз.
Защитные свойства повышаются с увеличением толщины стен,
перекрытий, дверей, закладыванием окон и других элементов. Для
этого снаружи вокруг стен, которые выступают над поверхностью
земли, устраивают земляное обсыпание, закладывают оконные и
лишние дверные створы, перекрытия засыпают землей. При этом
следует иметь в виду, что дополнительное засыпание землей
105
перекрытий требует, как правило, предыдущего усиления
конструкций.
Расчетные формулы для определения коэффициентов
противорадиационной защиты являются эмпирическими и учитывают
две группы факторов, влияющих на ослабление радиоактивных
излучений: барьерную и геометрическую защиты [4].
Первая группа характеризует ослабление радиоактивного
излучения при проникании его сквозь толщу ограждающих
конструкций. Различают первичное излучение, проникающее через
наружные стены и перекрытия, непосредственно соприкасающиеся с
зараженной местностью, и вторичное излучение, проникающее через
внутренние стены иперекрытия здания.
Сущность барьерной защиты состоит в следующем. При
взаимодействии фотонов электромагнитного гамма-излучения с
материалом ограждающих конструкций происходит ионизация атомов
вещества. Гамма-излучение рассеивается в толще материала и теряет
значительную часть своей энергии. Степень ослабления излучения
зависит от того, сколько электронов вещества вступят во
взаимодействиес гамма-фотонами. Это можно оценить произведением
количестваэлектронов в единице объема материала ограждающих
конструкцийна его толщину. Для таких материалов ограждающих
конструкций, как кирпич, бетон, железобетон, а также для грунта
безразмерные атомные характеристики (отношение удвоенного
атомного номера к атомному весу) близки к единице. Поэтому степень
(кратность) ослабления излучения материалом стены или перекрытия
оценивают одной переменной величиной - произведением объемного
веса на толщину конструкции.
Коэффициент защиты K
для помещений, укрытий в
з
одноэтажных зданиях определяют по формуле
K
= (0,65·K1·Kст·K
з
)/[V1·K1·Kст + (1- Kш)·(K0·Kст + 1)·Kм·K
пер
]. (56)
пер
Коэффициенты геометрической защиты учитывают размеры
здания и окружающей застройки, влияющие на ослабление
радиоактивных излучений, проникающих в помещение ПРУ.
K
– коэффициент, учитывающий долю радиации,
1
проникающей через наружные и внутренние стены, и рассчитываемый
по формуле
106
K1 = 360º/(36º + Σαi ) , (57)
где α
– плоский угол с вершиной в центре помещений, против
i
которого расположена i-я стена укрытия, град (рис.5.1). При этом
учитывают наружные и внутренние стены зданий, суммарный вес 1 м
которых в одном направлении G
менее 1000 кгс.
с
2
= 1.
1
Рис. 5.1 Схематический план здания
Например, если суммарный вес 1 м
стен помещения превышает G
(1000 кгс), учитывается только угол α и
с
2
в направлении внутренних
вес наружной стены. При этом принимается K
Величина угла αнаходится через его тангенс, определяемый по
известной длине и ширине помещения ПРУ:
tg
=
.
2
K
– кратность ослабления стенами первичного излучения в
ст
зависимости от суммарной массы ограждающих конструкций G
с
определяемая по табл. 5.1.
K
– кратность ослабления первичного излучения
пер
перекрытием, определяемая по табл. 5.1.
Коэффициент K
следует принимать при расположении низа
0
оконного проема (светового отверстия) в наружных стенах на высоте
от пола помещения укрытия h
= 1 м равным 0,8 а; 1,5 м – 0,15 а; 2 м и
н
более – 0,09 а. В случае наличия в стенах незащищенных дверных
проемов коэффициент K
принимают равным а [18].
0
,
107
Коэффициент а определяют по формуле
Кратность ослабления γ– излучения радиоактивно
зараженной местности
стеной K
перекрытием K
перекрытием
1
1500 (150)
2 2 7
2
2000 (200)
4
3,4
10
3
2500 (250)
5,5
4,5
15
4
3000 (300)
8 6 30
5
3500 (350)
12
8,5
48
6
4000 (400)
16
10
70
7
4500 (450)
22
15
100
8
5000 (500)
32
20
160
9
5500 (550)
45
26
220
10
6000 (600)
65
38
350
11
6500 (650)
90
50
500
12
7000 (700)
120
70
800
13
8000 (800)
250
120
2000
14
9000 (900)
500
220
4500
15
10000 (1000)
1000
400
10000
16
11000 (1100)
2000
700
≥ 104
17
12000 (1200)
4000
1100
≥ 104
18
13000 (1300)
8000
2800
≥ 104
19
15000 (1500)
≥ 104
4500
≥ 104
а = S
, (58)
0/Sп
где S
незаложенных проемов и отверстий); S
– площадь оконных и дверных проемов (площадь
0
– площадь пола укрытия.
п
Таблица 5.1
Кратность ослабления γ– излучения радиоактивно зараженной
местности
Вес 1 м2
ограждающих
конструкций
G
Варианты
, Н (кгс)
с
(первичного
излучения)
ст
(первичного
излучения)
пер
подвала K
п
(вторичного
излучения)
П р и м е ч а н и е. Для промежуточных значений веса 1 м2 ограждающих конструкций
, K
коэффициенты K
и Kп следует принимать по интерполяции
ст
пер
108
V1 – коэффициент, зависящий от высоты и ширины помещения
Высота
м
Коэффициент V1 при ширине помещения (здания)
3 м
6 м
12 м
18 м
24 м
48 м
2
0,06
0,16
0,24
0,38
0,38
0,5 3 0,04
0,09
0,19
0,27
0,32
0,47 6 0,02
0,03
0,09
0,16
0,2
0,34
12
0,01
0,02
0,05
0,06
0,09
0,15
и принимаемый по табл. 5.2.
K
– коэффициент, учитывающий снижение дозы радиации в
м
зданиях, расположенных в районе застройки, от экранирующего
действия соседних строений. При разработке типовых проектов
допускается определять защитные свойства помещений,
предназначенных под противорадиационные укрытия, при
усредненных значениях коэффициента K
, равных:
м
0,5 – для производственных и вспомогательных зданий внутри
промышленного комплекса;
0,7 – для производственных и вспомогательных зданий,
расположенных вдоль магистральных улиц или в городской застройке
жилыми каменными зданиями;
1,0 – для отдельно стоящих зданий и зданий в сельских
населенных пунктах;
Kш – коэффициент, зависящий от ширины здания и
принимаемый по первой строке табл.5.2.
Таблица 5.2
Коэффициент V
помещения,
при ширине помещения (здания)
1
П р и м е ч а н и я . 1. Для промежуточных значений ширины и высоты помещений
коэффициент V
обсыпных сооружений высоту помещений следует принимать до верхней отметки
обсыпки.
принимают по интерполяции. 2. Для заглубленных в грунт или
1
5.3. Способы повышения защитных свойств помещений ПРУ
Варианты повышения защитных свойств помещений ПРУ
необходимо разрабатывать в тех случаях, когда определенный по
приведенным выше формулам первоначальный коэффициент защиты
оказалсяменьше указанного в задании на проектирование (K
Возможны следующие проектные решения по повышению
коэффициента защиты.
109
з
< K
з.зад
).
Для ПРУ в первом этаже многоэтажных зданий:
1. Заделка оконных и дверных проемов в ограждающих
конструкциях, при этом в расчетных формулах изменяются значения
K
и повышается Kз. Окна заделывают на высоту 1,7 м от пола с
0
оставлением отверстия высотой 0,3 м сверху или полностью.
2. Устройство пристенных экранов из кирпича, камней,
мешков с песком, бревен у наружных стен зданий на высоту не менее
1,7 м от отметки пола помещения с одновременной заделкой оконных
проемов на всю толщину стен (рис. 5.2). В расчетных формулах за
счет увеличения суммарного веса стены и экрана значительно
повышаются коэффициенты K
и Kз .
ст
Рис. 5.2. Повышение защитных свойств ПРУ: 1- заделка оконных и дверных
проемов; 2 – введение пристенного экрана; 3 – герметизация проемов
3. Герметизация смежных и лежащих выше над укрытием
помещений с заделыванием лишних проемов и с навеской на
оставшиеся проемы в наружных стенах щитов, занавесей,
уплотнением притворов внутренних дверей и др. Это позволяет не
вводить в формулы коэффициенты герметизации.
110