Лазерное излучение

Лазеры применяют в гидромелиоративном производстве при трассировке каналов под дождевальные машины, для сварки и резки металлов, получения малых отверстий, неразрушающего контроля железобетонных изделий.

Принцип действия лазеров основан на использовании вынужденного электромагнитного излучения, возникающего в результате возбуждения квантовой системы. Лазерное излучение является электромагнитным излучением, генерируемым в диапазоне длин волн 0,2-1000 мкм, который в соответствии с биологическим действием подразделяется на ряд областей спектра: 0,2-0,4 мкм – ультрафиолетовая область; 0,4-0,7 – видимая; 0,75-1,4 – ближняя инфракрасная, свыше 1,4 мкм – дальняя инфракрасная область.

Лазерное излучение характеризуется следующими параметрами: энергией излучения и импульса, мощностью и плотностью излучения, длиной волны.

Специфическими свойствами светового излучения лазера являются острая направленность, монохроматичность, большая мощность. Фокусирование луча лазера позволяет получить очень высокую плотность излучения – 10¹¹-10¹⁴ Вт/см², тогда как для испарения самых твердых материалов достаточно лишь 109 Вт/см².

При эксплуатации лазерных установок на организм работающих воздействуют как опасные, так и вредные производственные факторы. Однако главную опасность представляют излучения – прямое, рассеянное и отраженное. Причем, отраженный луч лазера так же опасен, как и прямой.

Под действием луча может сильно измениться состояние поверхности, и шероховатая или матовая поверхность станет зеркальной.

«Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров» установлены предельно допустимые уровни облучения для роговицы, сетчатки глаз и кожи. Для защиты от лазерных лучей применяется комплекс технических, санитарно-гигиенических и организационных мероприятий. В частности, не следует превышать предельно допустимых уровней облучения; лазерная установка должна иметь защитные экраны; поверхности помещений и оборудования должны окрашиваться в темные тона и тем самым исключать отражение лазерного луча.

Работающие с лазерными установками должны применять противолазерные очки из сине-зеленого или оранжевого стекла и халаты из хлопчатобумажной или бязевой ткани светло-зеленого или голубого цвета.

В соответствии с ГОСТ 12.1.040-83 ССБТ «Лазерная безопасность. Общие положения» на предприятиях, применяющих лазерные установки, необходимо разработать инструкции по безопасному их применению и необходимые меры защиты, установить требования к персоналу, обслуживающему лазеры (ГОСТ 12.3.002-85), разработать регламент контроля опасных и вредных производственных факторов.

Ионизирующие излучения

Ионизирующие излучения – это рентгеновские и гамма-лучи, являющиеся электромагнитными колебаниями с ультракороткой длиной волны, а также альфа- и бета-частицы, позитроны и нейтроны. Все эти виды излучений имеют место при естественном самопроизвольном распаде ядер некоторых радиоактивных элементов (радий, торий) или получаются искусственно – рентгеновские лучи, позитроны.

Ионизирующие излучения применяют в гидромелиоративном производстве для определения плотности, влажности и однородности бетонов и грунтов, выявления дефектов в отливках, поковках и сварных швах, при испытаниях масел двигателей внутреннего сгорания, а также для исследования фильтрации воды в грунтах.

Опасность контакта человека с ионизирующими излучениями состоите том, что они не обнаруживаются ни одним из органов чувств. Поэтому необходимо знать, как действует тот или иной вид излучения на организм человека и каковы могут быть последствия.

Механизм ионизирующего действия радиоактивных лучей cостоит в следующем. При прохождении в тканях нейтральные атомы или молекулы приобретают положительный или отрицательный заряд и превращаются в ионы. α-частицы вызывают наибольшую плотность ионизации, β-частицы представляют собой поток электронов, который выбрасывается из атомных ядер и несет определенную энергию, однако их ионизирующие свойства выражены слабее, чем у α-частиц. Позитронные частицы отличаются от β-частиц положительным знаком заряда. γ-лучи и рентгеновские лучи обладают меньшей плотностью ионизации, но большей проникающей способностью.

Ионизирующее излучение может быть внешним и внутренним. При внешнем облучении α-частицы почти не проникают в ткани. β-частицы обладают большей проникающей способностью. Самая высокая проникающая способность у γ- и рентгеновских лучей. Даже в материалах, которые хорошо их поглощают и применяются как средства защиты от ионизирующих излучений (свинец, бетон, вода), эти лучи проходят расстояние в несколько десятков сантиметров. Интенсивность излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника.

Наибольшей пронимающей способностью обладает нейтронное излучение. Проходя через ткани, нейтроны образуют в них радиоактивные вещества (наведенная активность).

Внутреннее облучение происходит при попадании радиоактивных веществ в желудочно-кишечный тракт, органы дыхания, при всасывании через поврежденную кожу. В этом случае наиболее опасны α-излучатели. При попадании в пищеварительный тракт или в легкие радиоактивные газы или пыль не только облучают эти органы и близлежащие ткани, но всасываются и током крови распространяются по всему организму. При этом радиоактивный натрий, например, распределяется в организме равномерно, другие накапливаются в так называемых критических органах и тканях: радий и стронций – в костях, радиоактивный йод – в щитовидной железе. Длительность задержки радиоактивных веществ в организме определяется скоростью их выведения или распада. Интересно отметить, что активность излучения радиоактивного газа торона уменьшается вдвое в течение минуты, а такого элемента, как радий, - за период около 1600 лет.

Устанавливаются три группы критических органов и тканей:

I группа – все тело, гонады и красный костный мозг;

II группа – мышки, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики слез и др. органы, за исключением тех, которые относятся к I и III группам;

III группа – кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, солена, и стопы.

Радиоактивные вещества выводятся из организма как через желудочно-кишечный тракт, легкие и почки, так и через кожу, слизистые оболочки, с молоком и потом. Причем, выведение из организма эффективно в первые дни, с течением времени этот процесс замедляется.

Поражения от действия ионизирующих излучений могут быть местными и общими. К местным поражениям кожи относят ожоги, дерматиты, доброкачественные и злокачественные новообразования (кожный рак). Длительное воздействие радиации на хрусталик глаза вызывает катаракту.

Общие поражения протекают в форме острой и хронической лучевой болезни. Острые формы характеризуются общетоксическими симптомами (слабость, головокружение, тошнота) и специфическим поражением кроветворных органов, нервной системы, желудочно-кишечного тракта. При хронической форме характерна нарастающая астения, угнетение сначала белого, а затем и красного кровяного ростка (лейкопения, эритропения, тромбоцитоления), повышенная кровоточивость. Вдыхание радиоактивной пыли вызывает пневмосклероз, рак бронхов и легкого, развитие лейкоза.

Ионизирущие излучения оказывают угнетающее воздействие на генеративную функцию женского и мужского организма и пагубно влияют на потомство. Эти явления в медицине называются соматическими и генетическими эффектами. Соматические эффекты проявляются у лиц, подвергшихся облучению, а генетические – у последующих поколений.

В соответствии с Нормами радиационной безопасности (НРБ-76/87) по основным допустимым дозам установлены следующие категории облучаемых лиц: А – лица, непосредственно работающие с источниками ионизирующих излучений; Б – лица, которые не работают с источниками ионизирующих излучений, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию облучения; В – все население.

За единицу измерения эквивалентной дозы принят зиверт (Зв); 1 Зв = 1 Дж/кг. Зиверт соответствует эквивалентной дозе излучения, при которой поглощенная доза равна 1 Гр (грей), а коэффициент качества излучения равен единице.

Нормами установлены три группы: I – основные дозовые пределы; II – допустимые уровни; III – рабочие контрольные уровни.

Для категории А, в зависимости от группы критических органов, устанавливается предельно допустимая доза (ПДД) за год, для категории Б — предел дозы (ПД) за год (табл. 7).

Таблица 7. Дозовые пределы суммарного внешнего и внутреннего облучения, бэр (1 бэр = 10^-2 Зв) за календарный год.

Категории лиц	Группа критических органов
	I	II	III
А (ПДД)	5	15	30
Б (ПД)	0,5	1,5	3

Примечание. Распространение дозы излучения в течение кален¬дарного года не регламентируется (за исключением, женщин в возрасте до 40 лет, отнесенных к категории А).

Защита от ионизирующих излучений регламентируется в соответствии с Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений (ОСП-72/87). Большое значение в предупреждении заболеваний, вызванных ионизирующими излучениями, имеют: размещение оборудования, предназначенного для работы с ионизирующими излучениями, технология и организация работ, порядок учета, хранения и перевозки источников излучения, устройство общеобменной вентиляции производственных помещений, меры коллективной и индивидуальной защиты и личной гигиены, вопросы радиационного контроля.

Требования к средствам коллективной защиты работающих изложены в ГОСТ, 12.4.120-83 ССБТ. К средствам индивидуальной защиты относятся: для защиты организма в целом (в том числе органов дыхания) – изолирующие пневмокостюмы с подачей в них воздуха, противогазы; для защиты кожных покровов – спецодежда: халаты, комбинезоны, фартуки, резиновые перчатки – и спецобувь.

Опасные зоны источников излучений должны ограничиваться предупредительными знаками, звуковой и световой сигнализацией. Лица, работающие с источниками излучений, обязаны проходить медицинский осмотр не реже двух раз в год.

С помощью радиационного контроля проверяют: индивидуальные дозы облучения работающих на основных и вспомогательных операциях; уровень излучения в помещениях; эффективность защитных средств. Индивидуальные дозы облучения контролируются дозиметрами, степень загрязненности рабочих поверхностей оборудования, рук и одежды измеряют радиометрами. В настоящее время для измерения фонового уровня и уровня γ-излучения применяются портативные дозиметры ДРГ-01Т и СРП-68-0,1. Для измерения загрязненности рук, одежды, поверхностей предметов радиоактивными веществами, определения мощности дозы γ-излучения и интенсивности потока нейтронов используют универсальный радиометр РУП-I.