Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Энергетические загрязнения биосферы. Учебное пособие
.pdf
В таблице 8 приведены размеры СЗЗ и расстояния от границы населённых
Расстояние, м
Напряжение
высоковольтных
ЛЭП, кВ
1 Размеры ССЗ (при напряжённости более 1кВ/м):
75 (20*)
150 (30)
250 (40)
300 (55)
2 До границы населённых пунктов:
250
300
330
500
750
1150
750
1150
* Значения в скобках допускаются в сельской местности при
ограничении длительности работ, заземлении машин, инструктаже
населения.
пунктов до высоковольтных ЛЭП.
При проектировании жилых и административных зданий, расположенных в
зоне действия ЭМИ, учитывается экранирующая способность строительных
конструкций. Так, ЭМИ с длиной волны 3 см при прохождении кирпичной стены
толщиной 70 см ослабляется на 21 дБ, то есть плотность потока мощности
уменьшается более чем в 100 раз.
Напряжённость ЭМП ЛЭП может быть уменьшена удалением жилой
застройки от ЛЭП, применением экранирующих устройств (железобетонные
заборы), посадкой деревьев и кустарников высотой не менее 2 м.
Машины и механизмы на пневматическом ходу, находящиеся в СЗЗ ЛЭП,
должны быть заземлены, например, посредством металлической цепи, соединённой
с кузовом (рамой) машины и касающейся земли.
Таблица 8 – Размеры СЗЗ и расстояния от границы населённых пунктов до
высоковольтных ЛЭП
51
Напряжённость электрического поля в зданиях, оставляемых в СЗЗ
высоковольтных ЛЭП напряжением свыше 330 кВ и имеющих неметаллическую
кровлю, может быть снижена установкой заземлённой металлической сетки на
крыше зданий, заземлять сетку необходимо в двух местах. Если кровля здания
металлическая, её также заземляют в 2-х местах. Сопротивление заземления не
нормируется.
При проведении строительно-монтажных работ в СЗЗ необходимо заземлить
протяжённые металлические объекты (например, трубопроводы) не менее чем в 2-х
точках, сопротивление заземления не нормируется.
В период проведения сельскохозяйственных и других работ вблизи ЛЭП лица,
ответственные за организацию работ, должны провести инструктаж с работающими
и обеспечить выполнение мер защиты от ЭМП, которые регламентированы
Санитарными нормами и правилами.
На территории СЗЗ ЛЭП напряжение 750 кВ и выше запрещено выполнение
сельскохозяйственных и других работ лицами в возрасте до 18 лет.
Для ограничения уровня ЭМП, воздействующих на окружающую среду, могут
быть использованы средства, применяемые для уменьшения уровня ЭМП в цехах
предприятий: экранирование оборудования, специальная облицовка потолка и стен
рабочих помещений на основе материалов с большим содержанием углерода. Для
снижения излучаемой мощности поля важен правильный выбор типа оборудования,
генерирующего ЭМИ.
Появились новые средства электромагнитной защиты и профилактики, среди
наиболее доступных и эффективных следует считать: оснащение помещений
аппаратами аэроионопрофилактики «Элион-132», установку на экраны новейших
отечественных экранов «Синко», применение специальных спектральных очков для
постоянной работы, приём витаминных препаратов 12.
Совокупность этих средств позволит уменьшить вероятность
нервнопсихических расстройств, стрессов, сбоев, замкнутости, вредного действия
всех видов электромагнитных полей.
52
5 Лазерное излучение
Лазерное излучение – вынужденное (посредством лазера) испускание
атомами вещества порций-квантов электромагнитного излучения. Слово «лазер» –
аббревиатура, образованная из начальных букв английской фразы Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation (усиление света с помощью
индуцированного излучения). Следовательно, лазер или оптический квантовый
генератор – это генератор электромагнитного излучения оптического диапазона,
основанный на использовании вынужденного (стимулированного) излучения.
Лазерная установка включает активную (лазерную) среду с оптическим
резонатором, источник энергии ее возбуждения и, как правило, систему охлаждения.
Лазерные лучи образуются за счет возбуждения некоторых оптически активных
материалов, их атомы легко возбуждаются при облучении вещества светом. Такими
активными материалами могут быть: рубин, газы, полупроводники, некоторые
жидкости. За счет монохроматичности лазерного луча и его малой расходимости
создаются исключительно высокие энергетические экспозиции, позволяющие
получить локальный термоэффект. Это является основанием для использования
лазерных установок при обработке материалов (резание, сверление, поверхностная
закалка и др.), в хирургии и т. д [8,13].
Лазерное излучение способно распространяться на значительные расстояния и
отражаться от границы раздела двух сред, что позволяет применять это свойство для
целей локации, навигации, связи и т. д. Путем подбора тех или иных веществ в
качестве активной среды лазер может индуцировать излучение практически на всех
длинах волн, начиная с ультрафиолетовых и кончая длинноволновыми
инфракрасными. Наибольшее распространение в промышленности получили
лазеры, генерирующие электромагнитные излучения с длиной волны 0,33; 0,49;
0,63; 0,69; 1,06; 10,6 мкм. Устройство лазера представлено на рисунке 1.
53
1 – активная среда;
2 – энергия накачки лазера;
3 – непрозрачное зеркало;
4 – полупрозрачное зеркало;
5 – лазерный луч
Рисунок 1 - Схема устройства лазера
В лазерах применяется вынужденное электромагнитное излучение молекул
активного вещества, которые приводятся в активное состояние между двумя
зеркалами. Сформированный при этом в лазере поток электромагнитного излучения
называется когерентным. Когерентное излучение может быть сфокусировано на
малую, сравнимую с длиной волны площадку. Плотность потока энергии может
достигать 10
10
– 1015 Вт/cм
2
, что больше плотности потока энергии на поверхности
Солнца.
Основные физические величины, характеризующие лазерное излучение:
- длина волны, мкм;
- энергетическая экспозиция, Дж/см2, – отношение энергии излучения,
определяемой на рассматриваемом участке к площади этого участка;
54
- энергетическая освещенность (плотность мощности), Вт/см2, – это
отношение потока излучения, падающего на рассматриваемый небольшой участок
поверхности, к площади этого участка;
- длительность импульса, с;
- длительность воздействия, с, – срок воздействия излучения на человека в
течение рабочей смены;
- частота повторения импульсов, Гц, – количество импульсов за 1 с.
5.1 Краткая характеристика различных типов лазеров и их применение
Типы лазеров различаются видом активного вещества и способом накачки.
В твердотельных лазерах в качестве активного вещества используются
кристаллы рубина, иттриево-алюминиевый гранат или стекло. Резонатор лазера
образован полированными торцевыми поверхностями кристалла, покрытыми
тонким слоем отражающего материала. Для возбуждения активного вещества
используются импульсные ксеноновые лампы. В режиме свободной генерации:
твердотельные лазеры генерируют импульсы длительностью от 0,1 до 1 мс, с
энергией десятки джоулей и мощностью в импульсе – десятки или сотни киловатт.
КПД твердотельных лазеров составляет обычно от 1 % до 2 %. Для получения очень
коротких импульсов длительностью от 1 до 20 нс используется режим модуляции
добротности. При этом мощность в импульсе может достигать от 10
9
до 10
10
Вт.
Угол расходимости луча в твердотельных лазерах составляет от 20° до 30°.
В газовых лазерах активным веществом является газ или смесь газов, которые
приводятся в возбужденное состояние с помощью газового разряда. Газовые лазеры
характеризуются малым углом расходимости луча – от 1° до 3°. Наибольшее
распространение получили лазеры на смеси гелия и неона с длиной волны
генерации 0,63 мкм и лазеры на углекислом газе с длиной волны 10,6 мкм.
Мощность гелий-неоновых лазеров невелика и составляет десятки или сотни
милливатт. Лазеры на углекислом газе, напротив, характеризуются большой
мощностью – сотни ватт в непрерывном режиме и высоким КПД – от 20 % до 30 %.
55
Мощность этих лазеров можно повысить, если использовать для возбуждения
активного вещества энергию сгорания окиси углерода в специальной камере,
напоминающей реактивный двигатель. При этом удастся получить мощность
генерации в импульсе до сотен киловатт. Лазеры такого типа называются
газодинамическими.
В полупроводниковых лазерах активным веществом является
полупроводниковый кристалл размером около 1 мм
3
. Резонатор лазера образован
торцевыми поверхностями кристалла. Возбуждение лазера осуществляется
электрическим током, проходящим через кристалл. Максимальная мощность
составляет около 100 Вт в импульсном режиме и несколько ватт в непрерывном.
Вследствие малых размеров резонатора угол расходимости луча равен нескольким
градусам.
В жидкостных лазерах в качестве активного вещества используются обычно
органические красители. Возбуждение активного вещества осуществляется или
когерентным излучением другого лазера, или некогерентным излучением
импульсных ламп. Особенностью жидкостных лазеров является возможность при
соответствующем выборе активного вещества получить когерентное излучение с
волной почти любой длины – от 0,34 до 11,75 мкм. Энергия излучения в импульсе
до 10 Дж.
Лазеры широко применяются в самых различных областях человеческой
деятельности благодаря таким уникальным свойствам, как высокая степень
когерентности и монохроматичности излучения, малая расходимость луча, острая
фокусировка излучения и возможность получения огромной плотности потока
энергии, которые не встречаются у природных источников.
Благодаря монохроматичности излучения лазеры используются в качестве
генераторов сигнала в волоконно-оптических линиях связи, дальномерах, измерителях скорости жидкостей и газов, голографических установках.
Возможность острой фокусировки лазерного излучения позволила создать
лазерный «скальпель» и перейти к бескровным операциям в медицине, открыла
новые направления в микрохирургии глаза. Острая фокусировка в сочетании с
56
большой мощностью излучения используется в технологических процессах при
резке, сварке и прошивке отверстий в самых разнообразных, в том числе и очень
твердых материалах, в установках для управляемого термоядерного синтеза.
В настоящее время на основе применения лазеров в химическом анализе
разработано большое количество аналитических методов (лазерное возбуждение
флуоресценции, лазерная фотоакуптическая спектроскопия, лазерный микроанализ,
лазерный масс-спектрометрический анализ и др.).
5.2 Воздействие лазерного излучения на человека
Воздействие на человека (при работе с лазерными установками) оказывают
прямое (непосредственно из лазера), рассеянное и отраженное излучения. Степень
неблагоприятного воздействия зависит от параметров излучения, прежде всего от
длины волны, мощности (энергии) излучения, длительности воздействия, частоты
следования импульсов, а также от размеров облучаемой области и анатомо-
физиологических особенностей облучаемой ткани (глаза, кожа). Энергия лазерного
излучения, поглощенная тканями, преобразуется в другие виды энергии: тепловую,
механическую, энергию фотохимических процессов, что может вызывать ряд
эффектов: тепловой, ударный, светового давления.
В настоящее время доказано, что на месте воздействия луча лазера возникает
первичный биологический эффект – ожог с резким повышением температуры.
Локальное повышение температуры приводит к вскипанию тканевой, межтканевой
и клеточной жидкости, образованию пара и огромному давлению.
Последующий взрыв и ударная волна распространяются на окружающие ткани,
вызывая их гибель.
Лазерное излучение представляет опасность для глаз. Могут быть поражены
сетчатка, роговица, радужка, хрусталик. Короткие импульсы (от 0,1 до 14 с),
которые генерируют лазеры, способны вызвать повреждения за значительно более
короткий промежуток времени, чем тот, который необходим для срабатывания
защитных физиологических механизмов (мигательный рефлекс 0,1 с). Отражающая
57
способность кожного покрова в видимой области спектра высокая. Лазерное
излучение дальней инфракрасной области начинает сильно поглощаться кожей,
возникает опасность ожогов. Данные исследований свидетельствуют о том, что Л. и.
видимой области спектра вызывает сдвиги в функционировании эндокринной и
иммунной систем, центральной и периферической нервной системы, белкового,
углеводного и липидного обмена. Длительное хроническое действие излучения
длиной волны 1,06 мкм вызывает вегетативно-сосудистые нарушения. Практически
все исследователи, изучавшие состояние здоровья лиц, обслуживающих лазеры,
подчеркивают более высокую частоту обнаружения у них астенических и
вегетативно-сосудистых расстройств. Наиболее характерными у работающих с
лазерами являются астения и вегетососудистая дистония, которые относятся к
вторичным биологическим эффектам.
Персонал, обслуживающий лазеры, подвергается воздействию следующих
опасных и вредных производственных факторов:
- прямое лазерное излучение;
- отраженное и рассеянное лазерное излучение;
- световое излучение от импульсных ламп накачки и зоны взаимодействия
лазерного излучения с материалами мишени;
- ультрафиолетовое излучение от ламп накачки;
- шум (иногда до 100 дБ);
- вибрация;
- ионизирующие излучение;
- электромагнитные поля ВЧ и СВЧ - диапазона от генераторов накачки;
- высокое напряжение в электрической цепи питания ламп накачки, поджига
и газового разряда;
- инфракрасное излучение и тепловыделение от оборудования и нагретых
поверхностей;
- запыленность и загазованность рабочей зоны продуктами взаимодействия
лазерного луча с мишенью;
- токсичные вещества, используемые в конструкции лазера.
58
Степень воздействия лазерного излучения на организм человека зависит:
- от интенсивности излучения;
- частоты повторения импульсов;
- времени воздействия;
- от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и
органов.
5.3 Нормирование и дозиметрия лазерного излучения
Нормирование лазерного излучения производится по СанПиН 5804 - 91
«Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров».
Предельно допустимые уровни лазерного излучения установлены для двух
условий облучения - однократного и хронического при облучении глаз и кожи.
За предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерных излучений принимаются
энергетические экспозиции облучаемых тканей. ПДУ относятся к спектральному
диапазону от 0,2 до 20 мкм и регламентируются на роговице, сетчатке и коже в
зависимости от длины волны, длительности импульса, частоты повторения
импульсов, длительности воздействия [8].
По степени опасности генерируемого излучения лазеры подразделяются на
четыре класса:
Лазер I класса – это полностью безопасный лазер.
Лазер II класса – его выходное излучение опасно при облучении кожи или
глаз человека коллимированным пучком. (Коллимированное лазерное излучение лазерное излучение, заключенное в ограниченном телесном угле). Диффузноотраженное излучение безопасно и для кожи и для глаз.
Лазер III класса – выходное излучение опасно при облучении глаз
коллимированным и диффузно-отраженным излучением на расстоянии 10 см от
отражающей поверхности и при облучении кожи коллимированным излучением.
Лазер IV класса – диффузно-отраженное излучение представляет опасность
для глаз и кожи.
59
Дозиметрия лазерного излучения – комплекс методов определения значений
параметров излучения в заданной точке пространства с целью выявления степени
опасности и вредности его для организма человека. Методы дозиметрического
контроля установлены в Методических указаниях № 5309-90 для органов и
учреждений санитарно-эпидемиологических служб по проведению
дозиметрического контроля и гигиенической оценке лазерного излучения.
При гигиенической оценке лазерных установок требуется измерять не
параметры излучения на выходе лазеров, а интенсивность облучения критических
органов человека (глаза, кожа), влияющую на степень биологического действия. Эти
измерения проводят в конкретных точках (зонах), в которых программой работы
лазерной установки определено наличие обслуживающего персонала и в которых
уровни отраженного или рассеянного лазерного излучения невозможно снизить до
нуля. Лазерный дозиметр ИЛД-2М (ИЛД-2) обеспечивает измерение параметров
излучения в спектральных диапазонах от 0,49 до 1,15 мкм и от 2,0 до 11,0 мкм,
позволяет измерять энергию и энергетическую экспозицию от моноимпульсного и
импульсно-периодического излучения, мощность и облученность от непрерывного
лазерного излучения. Наличие других вредных и опасных производственных
факторов в значительной степени определяется классом опасности лазера.
5.4 Средства защиты от лазерного излучения
Средства защиты должны снижать уровни лазерного излучения,
действующего на человека до величины ниже ПДУ. Они не должны уменьшать
эффективность технологического процесса и работоспособность человека [5,8].
Средства защиты от лазерного излучения подразделяются на коллективные и
индивидуальные.
К средствам индивидуальной защиты от лазерного излучения относят:
- средства защиты глаз и лица: защитные очки, щитки, насадки;
- средства защиты рук;
- специальную одежду.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]