6. Основные меры защиты от эмп.

Живой организм должен, с одной стороны, быть настроен на восприятие ЭМП внешней Среды, с другой стороны он должен быть защищен от естественных ЭМ-помех, когда они нерегулярны, спонтанны.

М агнитное поле					1¯
Э лектрическое поле	2¯
Э МП низкие частот (1-10 кгц)		3¯
Э МП высоких частот (1-10 мгц)	4¯

(В/м ЭМП; э для МП) - 10^-4 10^-3 10^-2 10^-1 1 10¹ 10² 10³

где:

а) (1¯, 2¯ и т.д.) - минимальные пороговые интенсивностные реакции биологических систем организма на ЭМП соответствующих частот;

b) (10^-4,10^-3 и т.д.) - напряженность магнитного поля или электрического поля.

c ) - интенсивности природных ЭМП.

1) пороговые данные повышенной двигательной активности у птиц;

2) условный рефлекс у рыб имеющих электрический орган;

3) условные рефлексы рыб без электрического органа;

4) сосудистые условные рефлексы у человека.

В основном ЭМП является для организма источником информации из внешней среды, и не основан на энергетическом взаимодействии ЭМП с биологическими системами. Поскольку пульсации в диапазоне 8-16 гц, и даже микропульсации 0,029 до 0,031гц - соответствуют сверхмедленным колебаниям потенциалов головного мозга и все они вызывали изменения в ЭЭГ головного мозга. Кроме того, однозначно доказано, что величина ответной реакции организма, наблюдавшаяся при действии слабых ЭМП, вообще не возникала при высоких интенсивностях.

Ряд зависимостей, возникающих при биологическом действии статических и низкочастотных полей:

1) Пороговая доза (напряженность) С и НЧ ЭМП, которая вызывает измеримую реакцию различных биосистем, составляет доли В/м по электрической и доли А/м по магнитной составляющей.

В интервале напряженностей С и МЧ ЭМП - от долей В/м и А/м до десятков кВ/м и кА/м среднестатистическая величина ответных реакций остается неизменной и не превышает 20-30% от исходного уровня.

2) В диапазоне частот от 0 до 1000 гц среднестатистическая величина ответной реакции составляет 20-30 %.

Эти выводы касаются биосистем с низким уровнем организации. На организменном уровне преобладают неспецифические реакции адаптации, выраженность которых уменьшается при переходе к биосистемам с более низким уровнем организации (ткань, орган ...).

Эффекты ЭМП зависят от исходного состояния организма. Если организм находится в состоянии пониженной резистентности, то ЭМП может вызвать патологии самой различной степени. Чувствительность организма к действию ЭМП - от долей В/м до 100 кВ/м, а МП - от долей А/м до 3200 кА/м. Так, обнаружено, что в среднем среди взрослых лиц проживающих вблизи высоковольтных ЭМ линий (ЛЭП - 200 - 400 кВ/м) на расстоянии 125 м изменений не обнаружено, но дети и некоторые взрослые обнаруживают повышенную частоту встречаемости онкологических заболеваний.

У работников электрорадиотехнических профессий чаще, чем у других специалистов встречается лейкемия и онкологические заболевания. Работники ЭМ - профессий жалуются на астенический синдром ( вялость, увеличение утомляемости, повышенная возбудимость).

С другой стороны, слабые импульсные ЭП напряженностью в единицы и десятки В/м лечат астму; магнитные поля напряженностью от 500 до 1600 А/м достоверно излечивают рак губы.

Если поддерживать больного в состоянии стойкой активности, (по концепции об адаптационных реакциях организма Гаркави, Квакиной, Уколовой, то можно вылечить больных с раком легкого).

На добровольцах Д’Арсовалем при действии ПеМП на голову человека напряженностью свыше 16 кА/м в диапазоне частот от 10-100 гц, или ИМП (импульсное магнитное поле), начиная с одиночных импульсов, установлено у испытуемых возникновение ощущений зрительных образов в виде световых вспышек, цветных пятен, полос; от 400 А/м ПМП - человек может субъективно воспринимать; начиная с напряженности ПеМП - от 800 до 6400 А/м (с 1-100гц) - поле ощущается; ПМП напряженностью 24-32 А/м на голову загипнотизированного человека вызывает эффект исчезновения внушенных галлюцинаций, на ЭЭГ регистрируются высокоамплитудные составляющие; уменьшается амплитуда основных ритмов. На ЭЭГ у некоторых людей легко поддающихся гипнозу, при ПеМП 0,16 - 16 А/м и 0, 01 -3 гц - зарегистрировано появление медленных волн ЭЭГ.

В настоящее время проблема подсознательных влияний приобретает все большую актуальность. Фактически речь идет о выяснении тех физиологических механизмов, которые определяют сознание и подсознание при тех или иных процессах в мозге.

Поскольку ничего не известно об ощущениях при действии ЭМП, то изучение ведется по изменению поведения животных.

Чаще всего отмечают, что магнитное поле повышает двигательную активность животных, при этом самцы более чувствительны к магнитному полю, чем самки. Однако оказалось, что магнитное поле тормозит чувствительный отдел нервной системы. Наиболее чувствительным к магнитному полю оказался промежуточный мозг, а поскольку его относят к центру сознания, потому что этот отдел мозга играет большую роль в “мыслительных операциях”, то и не исключено, что магнитные поля из всех отделов мозга наибольшее влияние оказывают на этот отдел мозга.

Гипоталамус (часть промежуточного мозга) и кора больших полушарий - являются самыми уязвимыми участками мозга для ЭМП.

В каких структурах и как магнитное поле влияет на деятельность ЦНС? При действии МП и ЭМП отмечают явление - “Нейрональная изоляция” (Мозг сам по себе) - хроническое пребывание нервных связей. Это своеобразный “домашний арест” изолированного участка мозга, т.к. в этих условиях прерывается связь “арестованного” с внешним миром, но это не мешает ему общаться с “домочадцами”.

Энергетическое взаимодействие.

В диапазоне частот 0-100 гц энергетическим действием на биосистемы могут обладать ЭМП, начиная с напряженностей 10⁶ В/м или 10⁴ А/м по магнитной составляющей. Чисто энергетических эффектов выявить практически невозможно, но в то же время при движении эритроцитов в МП их отклоняет сила действующего поля, возникновение тока при магнитофосфене связано с энергией МП, например, реакция рыб. ЭМП обладает информационным взаимодействием. Сигнальная роль МП и ЭМП проявляется при изучении поведения животных (рыбы, птицы, млекопитающие). Дестабилизирующее влияние ЭМП осуществляется через разбаланс нервной, эндокринной и иммунной систем.

Летальное действие ЭМП. Гибель животных наступает в тех случаях, когда под действием ЭМП температура тела животного повышается до уровня выше критического: 41-42° - для крупных животных ; 42-43° - для мелких (тепловой эффект при теплообмене).

Повышение температуры тела собаки при общем СВЧ-облучении происходит при большей интенсивности (2800 мгц, 165 м Вт/см²).

t°С

4 3 А Б В

4 2

4 1

4 0

3 9

10 20 30 40 50 60 70 80 90 минут

А - начальное нагревание, приводит к учащению дыхания и реакции тревоги;

Б - равновесное состояние (резистентность);

В - нарушение терморегуляции (истощение).

ЭМП - характеризуется длиной волны l (м) или частотой колебания (f).

l= ct =c/f,

где: с = 3*10⁸ м/с, скорость распространения радиоволн,

f - частота колебаний (гц),

t - период колебаний (секунды).

Рабочие места могут оказаться в зонах:

а) ближней к источнику ЭМП,

б) промежуточной;

с) дальней .

Излучение получаемое на рабочем месте зависит как от зон удаленности от источника, так и от типов и параметров излучающей системы.

При всенаправленном (изотропном) излучении ближняя зона распространяется на расстояние: r _бл.з <= l/ 2p.

При направленном излучении для параболических и круглых антенн радиус ближней зоны определяется из выражения r _бл.з <= d²/4l, где d - диаметр отражателя ( в м).

Для отражателей других типов r _бл.з <= L₁L₂ /4l, где L₁ и L₂ (в метрах) - горизонтальные и вертикальные размеры раскрытой антенны.

Дальняя зона начинается при расстояния r_д.з > l (длины волны).Для параболических и круглых отражателей дальняя зона начинается при радиусе r_д.з >= L₁L₂/l.

Ширина промежуточной зоны - r_п.з = r_д.з­ - r_бл.з.

Амплитуда электрической составляющей поля в ближней зоне убывает обратно пропорционально кубу расстояния от источника излучения, а магнитной составляющей -обратно пропорционально квадрату расстояния. В дальней зоне амплитуда обеих составляющих поля убывает обратно пропорционально расстоянию от источника.

На характер распределения поля влияют оборудование, приборы, металлические конструкции зданий, которые создают вторичное поле (ЭМП вторичного излучения).

Таблица 1.

Предельно допустимая напряженность составляющих ЭМП на рабочем месте.

Электрическая составляющая		Магнитная составляющая
Частота, гц	Предельно допустимое напряжение, В/м	Частота, гц	Напряжение, А/м
0	20000	0	30000
50	5000	103 - 3*104	100
6*104 - 3*106	50	6*104 - 1,5*106	5
3*106 - 3*107	20	3*107 - 5*107	3
3*107 - 5*107	10
5*107 - 3*108	5

Для ЭМП с частотой от 300 до 300000 Мгц установлены предельно допустимые плотности потока мощности с учетом времени облучения и режима работы установки.

Таблица 2.

Предельно допустимая плотность потока энергии ЭМП при непрерывном облучении.

Плотность потока энергии Вт/м2	Время пребывания	Примечание
До 0,1	Рабочий день	-
0,1-1.0	Не более 2 ч.	В остальное время плотность потока энергии не должна превышать 0,1 Вт/м2.
1-10	Не более 20 мин	При условии пользования защитными очками. В остальное время плотность потока энергии не должна превышать 0,1 Вт/м2.

Оценку интенсивности ЭМП низких и высоких частот (до десятков Мгц) чаще всего приходится проводить в зоне индукции. А при этих условиях необходимо величину магнитной и электрической составляющей проводить раздельно.

Приборы для и измерения электрической и магнитной составляющей представляют собой вольтметры переменного тока, рассчитанные на определенный диапазон частот, соединенные антенной - витком для измерения магнитной составляющей или вольтметры соединены с соответствующим штырем или диполем для измерения электрической составляющей. Специально разработаны приборы в том числе ЦЭМП-1 - диапазон частот которых для магнитной составляющей составляет 0,5 до 5000 для электрической составляющей от 5 до 1000 в/м.

Побочные эффекты, возникающие при работе электровакуумных приборов: все высоковольтные ЭВП приборы являются источниками рентгеновского излучения, а так же соответственно мощными источниками тяжелых и легких ионов, озона, окислов азота, а также источником повышения температуры воздуха. Это мощные генераторные, модуляторные усилительные лампы; высоковольтные тиратроны, электронно-лучевые трубки; магнетроны, т.е. это ЭВП приборы, работающие при ускоряющих напряжениях свыше 5 кВ.

Очень важно знать скважность (А) -отношение периода повторения импульсов к длительности импульсов.

Защита от действия ЭМП - это защита временем, расстоянием, уменьшением мощности излучения в источнике, экранирование источника излучения, экранирование рабочего места, индивидуальные средства защиты.

Защита временем: см. таблица 2.

Таблица 4

Предельно допустимая напряженность электрической составляющей поля промышленной частоты.

Напряженность ЭП, кВ/М	5	10	15	20	25
Допустимое время пребывания, мин	Длительное	180	90	10	5

Защита расстоянием: на стадии проектирования радиоэлектронной аппаратуры выполняются расчеты возможной интенсивности ЭМП на рабочем месте, где должны учитываться: max и min ток в проводнике, диэлектрическая проницаемость среды и напряженность ЭМП и МП, и т.д.

Уменьшение мощности излучения непосредственно в источнике достигается применением специальных устройств. Для этого вместо открытых излучателей применяют поглотители мощности. При проверке режима работы установки применяют направленные ответвители, делители мощности, волноводные ослабители, которые подсоединяются между волноводным трактом и антенной. Тогда меньшая часть мощности попадает в антенну, а большая поглощается ослабителем или отводится в рукав ответвителя или делителя, который нагружается на поглотитель мощности. в том случае интенсивность облучения уменьшается во столько раз, во сколько снижается мощность на выходе антенны. Фланцевые соединения являются источником побочных излучений - поэтому применяют бронзовые прокладки между фланцами, или применяют дроссельные фланцы.

В зазоре фланцевого соединения применяют специальные металлические хомуты, покрытые радиопоглощающим материалом с облучаемой стороны.

Для устранения искривлений, пробоев в элементах СВЧ применяют специальные устройства, которые позволяют наблюдать неисправность непосредственно в волноводе.

Экранирование источников излучения:

заземленные экраны из металлических листов, или сеток в виде замкнутых камер, шкафов, кожухов.

Основной характеристикой каждого экрана является степень ослабления ЭМП. При выборе конструкции экрана необходимо учитывать наличие отверстий (степень их герметичности). Если отверстия равны или кратны целому числу полуволны, то резко возрастает мощность излучения, поскольку такая щель является антенной. В этом случае ослабление ЭМП достигается насадкой на это отверстие специального патрубка, который представляет собой предельный волновод. Вентилляционные, смотровые и др. отверстия затягиваются металлическими сетками, плотно припаянными по периметру. Выгоднее применять предельные волноводы с сетками на обоих концах, сотовую конструкцию или патрубки. Размер отдельного патрубка или ячейки сотовой решетки определяется в зависимости от диапазона частот, ослабление на единицу длины.

Длину предельного волновода можно определить по формуле:

L = Э/Эm , где Э - заданная эффективность экранирования.

Конструктирующие поверхности частей экрана должны иметь антикоррозийное покрытие (лужение, цинкование, меднение) и плотно прилегать один к другому по всему периметру.

Иногда делают, чтобы волновод скользил по экрану. Смотровые окна экранируют оптически прозрачным стеклом с отражающими свойствами.

Экранирование рабочего места :

если невозможно осуществить экранирование источников излучения, сооружают небольшие кабины или ширмы из металла с покрытием из радиопоглащающих материалов. Стекла очков покрывают двуоксидом олова (SnO₂), который хорошо ослабляет ЭМП.

Индивидуальные средства защиты - халаты, комбинизоны, капюшоны, защитные очки. Материал - сетка, хлопчатобумажная нитка с металлом (ячейка 0,5 * 0,5 мм).

3 2 1

Схема экранирования рабочего места.

где:

1 - рабочее место,

2 - металлический экран;

3 - поглощающее покрытие.