БЖД метода
.pdfПрактическая работа №6 Исследование эффективности защиты
от электромагнитного излучения СВЧ-диапазона
Цель работы: изучить особенности интенсивности (плотности потока мощности) энергии СВЧ, ознакомиться с основными методами защиты от облучения.
Задание 1. Требуется рассчитать теоретическое значение плотности потока мощности в зависимости от расстояния от источника излучения и сравнить его с результатами измерения. Построить графики этих двух зависимостей и сделать вывод.
Указание по выполнению задания.
Рассчитать плотность потока мощности от прямого луча передающего устройства в зависимости от расстояния Х от излучателя σист.(х) можно по формуле
σист.(х) = |
Рист.G |
, |
(6.1) |
|
4πх2 |
|
|
где Рист. – мощность источника излучения, Рист. = 100 мкВт на частоте излучения 2ГГц; G – коэффициент направленности излучения, для рупорной антенны G = 30.
Если имеются результаты измерения мощности излучения в данной точке Ризм.(х), то рассчитать фактическое значение плотности потока мощности σизм.(х) можно по формуле
σизм.(х) = |
KPизм.(х) |
, |
(6.2) |
|
S |
|
|
где K – коэффициент затухания тракта передачи мощности от антенны до измерителя, K = 2; S – эффективная поглощающая поверхность антенны, для рупорных антенн соответствует ее геометрической поверхности и для данной работы принимается S = 884 см2.
Применение экранов приводит к ослаблению мощности СВЧ-излучения. Если имеются измерения мощности излучения до экрана Ризл. и после Росл., то оценить ослабление можно по коэффициенту ослабления Косл. в дБ
Косл. =10lg |
Ризл. |
(6.3) |
|
Росл. |
|
По формуле (6.1) рассчитать теоретическое значение σист.(х). Результаты записать в табл. 6.1. Для своего варианта (см. табл. 6.3) по заданным результатам измерения мощности излучения рассчитать значение плотности потока
41
мощности σизм.(х) по формуле (6.2). Результаты записать в табл. 6.1 и построить графики зависимостей σист.(х) и σизм.(х). Сделать вывод.
Задание 2. Определить коэффициенты ослабления СВЧ-излучения для 3-х типов экранов.
Указание по выполнению задания.
По формуле (6.3) рассчитать коэффициент ослабления для 3-х типов экранов, используя исходные данные своего варианта из табл. 6.3.
По результатам расчетов заполнить табл. 6.2 и сделать вывод об уровне защиты от СВЧ-излучения.
Таблица 6.1
Зависимость плотности потока мощности СВЧ-излучения от расстояния при прямом излучении
Расстояние х от излучателя до точки измерения, см
Параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
σист.(х),
мкВт/см2
Ризм.(х),
мкВт
σизм.(х),
мкВт/см2
Таблица 6.2
Расчет эффективности экранов
|
Мощность излучения, |
Коэффици- |
||
Защитное средст- |
мкВт |
|||
ент ослабле- |
||||
во |
До экрана, |
После эк- |
||
ния, Косл., дБ |
||||
|
Ризл. |
рана, Росл. |
|
|
Медная сетка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Алюминиевая |
|
|
|
|
фольга |
|
|
|
|
Стальной лист |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6.3
Исходные данные
42
|
До экра- |
После |
Расстояние х от излучателя до точки измерения, см |
||||||||
Вари- |
экрана |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
|
100 |
110 |
120 |
|
ант |
на Ризл, |
Росл. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ризм.(х), мкВт |
|
|
|
|||||
|
мкВт |
мкВт |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
100 |
20 |
100 |
90 |
80 |
70 |
60 |
|
50 |
40 |
30 |
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
90 |
50 |
90 |
80 |
70 |
60 |
50 |
|
40 |
30 |
20 |
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
80 |
40 |
80 |
75 |
70 |
65 |
60 |
|
55 |
50 |
45 |
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
70 |
35 |
70 |
63 |
58 |
52 |
45 |
|
40 |
33 |
25 |
|
|
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
60 |
20 |
60 |
50 |
40 |
35 |
30 |
|
25 |
20 |
15 |
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
50 |
25 |
50 |
45 |
42 |
37 |
33 |
|
29 |
26 |
22 |
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
40 |
15 |
40 |
36 |
33 |
30 |
25 |
|
21 |
15 |
10 |
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
30 |
7 |
30 |
28 |
25 |
22 |
18 |
|
16 |
11 |
7 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
80 |
35 |
50 |
45 |
42 |
37 |
33 |
|
29 |
26 |
22 |
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
90 |
40 |
70 |
63 |
58 |
52 |
45 |
|
40 |
33 |
25 |
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
43
1.Особенности биологического действия электромагнитных излучений СВЧ-диапазона на организм человека.
2.Нормирование электромагнитных излучений. Допустимые нормы об-
лучения.
3.Основные средства защиты персонала.
4.Требования, предъявляемые к защитным экранам. Виды экранов. Материал для изготовления экранов.
5.Методы определения плотности потока мощности СВЧ-излучения.
44
Практическая работа №7 Оценка радиационной обстановки в чрезвычайных ситуациях
Цель работы: определить параметры зоны радиационного заражения в случае техногенной аварии или ядерного взрыва. Сделать вывод о характере зоны радиационного заражения.
Задание 1.
1.Определить размеры зон заражения и сделать схему зон радиоактивного заражения.
2.Определить уровень радиации (Р) через 1 час после взрыва по исходным данным.
3.Определить время, когда уровень радиации снизится до безопасного.
4.Определить дозу облучения (Д) людей, работающих на открытой местности в течение суток с начала заражения на объекте.
5.Определить дозу облучения специалистов, работающих на открытой местности, но в автотехнике, если кабины автомобилей загерметизированы. Ранее, 3 недели назад, ими уже была получена Д = 20 Р.
6.Определить выход специалистов из строя по дозе обучения, полученной во время работы (см. п. 5), и категорию работоспособности.
7.Определить коэффициент ослабления (Косл) противорадиационного укрытия (ПРУ), построенного для работников.
8.Определить режим защиты населения для заданного объекта.
9.Определить эталонную плотности радиоактивного загрязнения местности, а также плотность через 1 месяц после взрыва или аварии.
Указание по выполнению работы.
В оценке радиационной обстановки делается упор на прогнозирование радиационной обстановки с помощью справочных таблиц и теоретического лекционного материала.
Используя исходные данные своего варианта (см. табл. 7.1), справочные таблицы и приведенный пример рассчитать параметры зоны радиационного заражения в соответствии с заданием.
Пример. Исходные данные:
мощность взрыва – 1000 тыс. т;
скорость среднего ветра V – 50 км/ч;
расстояние до объекта S – 100 км от места взрыва.
45
|
|
|
|
Таблица 7.1 |
|
|
|
Исходные данные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
Мощность |
Скорость |
Расстояние от мес- |
Перекрытия |
|
варианта |
взрыва, тыс. т |
ветра V, км/ч |
та взрыва S, км |
ПРУ, см |
|
1 |
10 |
10 |
25 |
Глина – 25 |
|
Дерево – 20 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
2 |
10 |
25 |
20 |
Бетон –10 |
|
Грунт – 50 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
3 |
50 |
25 |
20 |
Бетон – 8 |
|
Глина – 30 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
4 |
20 |
10 |
30 |
Дерево – 30 |
|
Грунт – 60 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
5 |
500 |
50 |
50 |
Бетон –20 |
|
Грунт – 80 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дерево – 15 |
|
6 |
10 |
25 |
30 |
Глина – 30 |
|
|
|
|
|
Грунт – 50 |
|
7 |
200 |
25 |
80 |
Дерево – 20 |
|
Снег – 50 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
8 |
1000 |
10 |
80 |
Дерево – 21 |
|
Глина – 25 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
9 |
50 |
10 |
25 |
Дерево – 30 |
|
Кирпич – 40 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
10 |
200 |
50 |
50 |
Дерево – 23 |
|
Шлак – 26 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
1. Определить размеры зон заражения (см. табл. 7.2) и сделать схему радиоактивного заражения местности (в масштабе). Для заданных значений мощности взрыва и скорости ветра находим длину и ширину зон заражения:
А – длина 450 км, |
ширина – 31 км; |
|
Б – длина 150 км, |
ширина – 12 |
км; |
В – длина 75 км, |
ширина – 7,8 км; |
|
Г – длина 26 км, |
ширина – 4,2 |
км. |
По рис. 7.1 и табл. 7.2 делается схема зон заражения. Для этих данных выбираем масштаб (одинаковый для длины и ширины) и строим схему зоны радиоактивного заражения местности.
Рис. 7.1. Схема-шаблон нанесения прогнозируемых зон радиоактивного заражения
46
Таблица 7.2
Размеры зон заражения на следе облака (длина – максимальная ширина), км. Наземный взрыв
Мощность |
Скорость сред- |
|
Зона заражения |
|
|
|
|
|
|
||
взрыва, тыс. т |
него ветра, км/ч |
А |
Б |
В |
Г |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
10 |
32–15 |
12–7,5 |
6,3–4,8 |
2,6–2 |
|
25 |
44–11 |
14–4,8 |
6,6–2,7 |
– |
10 |
50 |
54–8,3 |
15–3,3 |
5,6–1,3 |
– |
|
75 |
61–7 |
15–2,5 |
– |
– |
|
100 |
65–6,3 |
14–1,9 |
– |
– |
|
10 |
43–16 |
15–8,1 |
8,4–5,3 |
3,5–2,6 |
|
25 |
58–12 |
18–5,3 |
8,8–3,1 |
– |
20 |
50 |
72–9,2 |
20–3,7 |
7,9–7,6 |
– |
|
75 |
81–7,9 |
20–2,8 |
5,3–0,4 |
– |
|
100 |
88–7 |
20–2,3 |
– |
– |
|
10 |
68–21 |
25–11 |
14–7,3 |
6,5–4,1 |
|
25 |
93–16 |
31–7,1 |
16–4,5 |
5,4–1,9 |
50 |
50 |
115–12 |
34–5,1 |
15–2,9 |
– |
|
75 |
130–11 |
35–4,1 |
14–1,9 |
– |
|
100 |
140–10 |
35–3,5 |
11–1,1 |
– |
|
10 |
140–31 |
54–16 |
32–11 |
16–6,8 |
|
25 |
195–24 |
68–11 |
37–7,1 |
16–4 |
200 |
50 |
245–20 |
78–8 |
39–5 |
12–2,2 |
|
75 |
280–18 |
83–6,7 |
38–4 |
– |
|
100 |
300–16 |
86–5,8 |
36–3,3 |
– |
|
10 |
210–44 |
85–22 |
51–15 |
27–9,9 |
|
25 |
295–33 |
105–15 |
60–10 |
28–6,2 |
500 |
50 |
350–29 |
125–12 |
65–7,3 |
24–4 |
|
75 |
415–26 |
135–9,7 |
65–5,9 |
20–2,6 |
|
100 |
450–24 |
140–8,5 |
63–5,1 |
13–1,1 |
|
10 |
255–48 |
100–23 |
61–16 |
31–10 |
|
25 |
355–38 |
130–16 |
71–11 |
32–6,6 |
1000 |
50 |
450–31 |
150–12 |
75–7,8 |
26–4,2 |
|
75 |
510–28 |
155–10 |
74–6,4 |
21–3 |
|
100 |
555–26 |
160–9 |
71–5,5 |
14–1,4 |
2. Определить уровень радиации Р (мощность дозы излучения) через 1 час после взрыва по заданному расстоянию S = 100 км на оси следа от места взрыва.
По табл. 7.3 выбираем мощность дозы изучения.
47
Таблица 7.3
Мощность дозы излучения на оси следа облака через 1 час после взрыва, рад/ч.
Наземный взрыв. Скорость среднего ветра 10 км/ч
Расстояние от |
|
|
Мощность взрыва, тыс.т |
|
|
|||
центра взры- |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
20 |
50 |
100 |
200 |
500 |
1000 |
||
ва, км |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
20 |
30 |
56 |
155 |
325 |
680 |
1590 |
1980 |
|
25 |
19 |
36 |
105 |
225 |
485 |
1160 |
1490 |
|
30 |
12 |
25 |
72 |
160 |
360 |
880 |
1160 |
|
40 |
6,4 |
13 |
40 |
94 |
215 |
550 |
755 |
|
50 |
3,7 |
7,8 |
25 |
59 |
140 |
370 |
525 |
|
60 |
2,3 |
5 |
16 |
40 |
97 |
265 |
385 |
|
80 |
1,1 |
2,4 |
8,2 |
21 |
53 |
150 |
225 |
|
100 |
– |
1,3 |
4,7 |
12 |
32 |
93 |
145 |
|
Скорость среднего ветра 25 км/ч
Расстояние от |
|
|
Мощность взрыва, тыс.т |
|
|
|||
центра |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
20 |
50 |
100 |
200 |
500 |
1000 |
||
взрыва, км |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
20 |
41 |
70 |
170 |
325 |
610 |
1240 |
1400 |
|
25 |
28 |
49 |
120 |
240 |
470 |
990 |
1150 |
|
30 |
20 |
36 |
92 |
185 |
375 |
805 |
960 |
|
40 |
11 |
21 |
57 |
120 |
250 |
560 |
700 |
|
50 |
7,1 |
14 |
38 |
83 |
175 |
410 |
530 |
|
60 |
4,8 |
9,4 |
27 |
60 |
130 |
315 |
410 |
|
80 |
2,5 |
5 |
15 |
35 |
79 |
195 |
270 |
|
100 |
1,4 |
3 |
9,4 |
22 |
52 |
135 |
185 |
|
Скорость среднею ветра 50 км/ч
Расстояние от |
|
|
Мощность взрыва, тыс.т |
|
|
|||
центра взры- |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
20 |
50 |
100 |
200 |
500 |
1000 |
||
ва, км |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
20 |
44 |
70 |
150 |
270 |
480 |
880 |
920 |
|
25 |
32 |
52 |
120 |
215 |
390 |
745 |
805 |
|
30 |
24 |
40 |
94 |
175 |
325 |
640 |
705 |
|
40 |
15 |
26 |
63 |
125 |
240 |
480 |
555 |
|
50 |
9,9 |
18 |
45 |
90 |
180 |
375 |
450 |
|
60 |
7 |
13 |
33 |
69 |
140 |
300 |
370 |
|
80 |
3,9 |
7,5 |
20 |
43 |
91 |
205 |
260 |
|
100 |
2,4 |
4,8 |
13 |
29 |
64 |
150 |
195 |
|
В данном примере Р = 195 рад/ч (Рэт = 195 Р/ч).
3. Определить время, когда уровень радиации снизится до безопасного и
48
можно будет приступить к работе на открытой местности.
За безопасный уровень радиации берется мощность дозы излучения на внешней границе зоны А, который составляет 0,5 р/ч. Снижение уровня радиации на удалении S = 100 км от места взрыва должно составить соответственно К = Р/0,5. В данном примере К = 195/0,5 = 390 раз.
По табл. 7.4 определяется, что уровень радиации в данном примере снизится до безопасного через 6 суток.
4. Определить дозу облучения (Д) людей, работающих на открытой местности в течение суток с начала заражения на объекте. Заражение на объекте начнется через Тзар = S/V. В данном примере Тзар = 100/50 = 2 ч после взрыва.
Таблица 7.4
Значении коэффициента К, показывающего, во сколько раз уменьшились мощность дозы излучения и плотность радиоактивного загрязнения за время от момента
«1 час после взрыва»
Время после взрыва, ч |
К |
Время после взрыва, сут. |
К |
10 |
16 |
10 |
720 |
12 |
20 |
20 |
1650 |
24 |
45 |
30 |
2650 |
В данном примере она составит 174 Р (пересечение граф «Время начала облучения» – 2 ч, «Продолжительность пребывания» – 24 ч). При уровне радиации 195 Р/ч доза будет больше (195/100 = 1,95) в 1,95 раза и составит Д = 174 · 1,95 = 339,3 Р.
Таблица 7.5
Дозы радиации (Р), получаемые на открытой местности при уровне радиации 100 Р/ч на 1ч после взрыва
Время начала облучения с |
|
Время пребывания, ч |
|
момента взрыва, ч |
12 |
|
24 |
1 |
200 |
|
237 |
2 |
140 |
|
174 |
3 |
110 |
|
142 |
4 |
92 |
|
122 |
5 |
78 |
|
108 |
6 |
69 |
|
96 |
8 |
55 |
|
80 |
10 |
46 |
|
69 |
По табл. 7.5 определяем дозу при уровне радиации 100 Р/ч на 1 ч после взрыва.
5. Определить дозу облучения специалистов, работающих в автотехнике
49
на открытой местности. Ранее, 3 недели назад, ими была получена доза облучения 20 Р. Работы начнутся через 10 ч после взрыва, продолжительность работ составит 12 ч, кабины загерметизированы.
По табл. 7.5 определяется, что доза облучения через 10 ч при условии 12ти часовой работы и уровне радиации 100 Р/ч составит Д = 46 Р.
Тогда доза облучения для данного примера составит 46 · 1,95 = 89,7 Р. Коэффициент ослабления кабин равен 2 (см. табл. 7.6), следовательно,
доза облучения с учетом ослабления кабины в данном примере составит |
Д = |
89,7/2 = 44,9 Р. |
|
По табл. 7.7 находим остаточную дозу облучения от 20 Р через 3 недели. |
|
Она составит 20 · 0,6 = 12 Р. |
|
Тогда общая суммарная доза облучения в данном примере составит |
Д = |
44,9+12 = 56,9 Р. |
|
Таблица 7.6 Среднее значение коэффициентов ослабления дозы радиации (Косл)
Наименование укрытия и транспортных средств |
|
Косл |
|
Открытое расположение на местности |
|
1 |
|
Лес летом |
|
2 |
|
Транспортные средства |
|
|
|
Автомобили, автобусы, тракторы и пассажирские вагоны |
|
|
2 |
Промышленные и административные |
|
здания |
|
Производственные одноэтажные здания |
|
7 |
|
Производственные и административные трехэтажные |
|
6 |
|
здания |
|
||
|
|
||
Защитные сооружения |
|
|
|
Открытые окопы |
|
3 |
|
Перекрытые щели |
|
50 |
|
Убежища |
|
100 и более |
|
Таблица 7.7
Относительная доля остаточной доли радиации
Время облучения |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
(недель) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Остаточная доза |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
радиации, доля от |
0,9 |
0,75 |
0,6 |
0,5 |
0,42 |
0,35 |
0,3 |
0,25 |
0,2 |
0,17 |
|
полученной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Определить выход людей из строя при внешнем облучении (в %) по табл. 7.8. В данном примере он равен 0%.
Определить работоспособность людей в зависимости от полученной дозы и времени облучения по табл. 7.9. В данном примере работоспособность людей
50