Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ (образован в 1953 году) Кафедра охраны труда и промышленной экологии Для дистанционного обучения О.М. Манько, В.М. Калинина, О.Н. Левашова, М.В. Кибишева, Е.А. Шафранская БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ Часть 2 Лабораторный практикум для студентов всех специальностей и всех форм обучения www.msta.ru Москва - 2007 |
УДК 664.013.8: 331.34
© Манько О.М., Калинина В.М., Левашова О.Н., Кибишева М.В., Шафранская Е.А. Лабораторный практикум по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» – М., МГУТУ, 2007
Лабораторный практикум. Часть 2
Безопасность жизнедеятельности – М.: МГУТУ, 2007 – 132с
В лабораторном практикуме сформулированы цель и задачи лабораторно-практических занятий. Представлены теоретические вопросы по изучаемым тематикам. Лабораторный практикум дает возможность студентам освоить методы и средства контроля состояния производственной санитарии, техники безопасности и пожаробезопасности производственных помещений.
Полученные результаты оценить в соответствии с действующими нормативными документами.
Охр. тр. – 1.11.0608 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 2701 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 2710 зчн.плн.
Охр. тр. – 1.11. 0608 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 2701 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 2710 зчн.скр.
Охр. тр. – 1.11. 2102 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 2703 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 2712 зчн.плн.
Охр. тр. – 1.11. 2102 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 2703 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 2712 зчн.скр.
Охр. тр. – 1.11. 1706 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 2704 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 2713 зчн.скр.
Охр. тр. – 1.11. 1706 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 2704 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 2713 зчн.плн.
Охр. тр. – 1.11. 0702 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 2705 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 0611 зчн.плн.
Охр. тр. – 1.211. 0702 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 2705 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 0611 зчн.скр.
Охр. тр. – 1.11. 2202 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 2707 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 0211 зчн.плн.
Охр. тр. – 1.11. 2202 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 2707 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 0211 зчн.скр.
Охр. тр. – 1.11. 3117 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 2708 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 0606 зчн.плн.
Охр. тр. – 1.11. 3117 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 2708 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 0606 зчн.скр.
Охр. тр. – 1.11. 3511 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 0204 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 0604 зчн.плн.
Охр. тр. – 1.11. 3511 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 0204 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 0604 зчн.скр.
Охр. тр. – 1.11. 3510 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 3513 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 0605 зчн.плн.
Охр. тр. – 1.11. 3510 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 3513 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 0605 зчн.скр.
Охр. тр. – 1.11. 2710 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11. 2710 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11.0211.зчн.скр.
Охр. тр. – 1.11. 0334 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11.0524 зчн.плн. Охр. тр. – 1.11.0211. зчн.плн.
Охр. тр. – 1.11. 0334 зчн.скр. Охр. тр. – 1.11. 0524 зчн.скр.
Авторы: Манько Ольга Михайловна, Калинина Валентина Михайловна,
Левашова Ольга Николаевна, Кибишева Марина Васильевна,
Шафранская Екатерина Аркадьевна.
Рецензент: Шеховцова Тамара Ефимовна
Редактор: Свешникова Нина Иосифовна
© Московский государственный университет технологий и управления, 2007 109004, Москва, Земляной вал, 73
Содержание
стр.
Лабораторная работа №1 «Исследование эффективности теплозащиты
свойств материалов»………………………………………………………………...4
Термины и определения……………………………………………………….….…4
Теоретическая часть………………………………………….……..……….….…...5
Экспериментальная часть……………………………………………………….…10
Лабораторная работа №2 «Исследование электромагнитного излучения
от источников сверхвысоких частот»…………………………………………......13
Термины и определения……………………………………………………………13
Теоретическая часть………………………………………………..……….…..….13
Экспериментальная часть…………………………………………………….……20
Лабораторная работа №3 «Исследование эффективности использования
первичных средств пожаротушения»……………………………………………..24
Термины и определения……………………………………………………………25
Теоретическая часть………………………………………………..……….…..….30
Экспериментальная часть…………………………………………………….……34
Лабораторная работа №4 «Исследование эффективности использования
приборов дозиметрического контроля»…………………………………………..35
Термины и определения……………………………………………………………35
Теоретическая часть………………………………………………..……….…..….36
Экспериментальная часть…………………………………………………….……50
Лабораторная работа № 1
Исследование эффективности теплозащитных свойств материалов.
Цель работы: Ознакомить студентов с теорией теплового излучения, физической сущностью и инженерным расчетом теплоизоляции, с приборами для измерения тепловых потоков, нормативными требованиями к тепловому излучению, провести измерения интенсивности тепловых излучений в зависимости от расстояния до источника и оценить эффективность защиты от теплового излучения с помощью экранов и воздушной завесы.
Содержание работы: измерить плотность потока теплового излучения от нагретых поверхностей и оценить эффективность защитных свойств материалов, используемых для спецодежды и защитных экранов.
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Производственные помещения – замкнутые пространства в специально предназначенных зданиях и сооружениях, в которых постоянно (по сменам) или периодически (в течение рабочего дня) осуществляется трудовая деятельность людей.
Рабочая зона – пространство, ограниченное по высоте 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или непостоянного (временного) пребывания работающих.
Постоянное рабочее место – место, на котором человек проводит более 50% рабочего времени или не менее 2 часов непрерывно. Если при этом работа осуществляется в различных пунктах рабочей зоны, постоянным рабочим местом считается вся рабочая зона.
Непостоянное рабочее место – место, на котором работающий находиться меньшую часть (менее 50% или менее 2 ч непрерывно) своего рабочего времени.
Интенсивность теплового излучения (Е, Вт/м2) – единица измерения теплового излучения.
Тепловая нагрузка среды (ТНС)- сочетание действий на организм человека параметров микроклимата ( температура, влажность, скорость движения воздуха, тепловое облучение), выраженное одночисловым показателем в Со.
Индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс) – эмпирический интегральный показатель (выраженный в °С), от ражающий сочетанное влияние температуры воздуха, скорости его движения, влажно сти и теплового облучения на теплообмен человека с окружающей средой.
Лучистый теплообмен между телами – процесс распространения внутренней энергии, которая излучается в виде электромагнитных волн в видимой и инфракрасной (ИК) области спектра.
Тепловой обмен организма человека с окружающей средой – взаимосвязь между образованием тепла (термогенезом) в результате жизнедеятельности организма и отдачей им этого тепла в внешнюю среду.
Экранирование излучающих поверхностей – один из самых распространенных способов борьбы с тепловым излучением.
Теплоотражающие экраны – имеющие низкую степень черноты поверхностей, вследствие чего они в значительную часть падающей на них лучистой энергии отражают в обратном направлении.
Теплопоглащающие экраны – выполненные из материалов с высоким термическим сопротивлением (малым коэффициентом теплопроводности).
Вентиляция – организованный воздухообмен, заключающийся в удалении из рабочего помещения загрязненного воздуха и подаче вместо него свежего наружного или очищенного воздуха.
Воздухообмен – объем воздуха в м³, заменяемый в единицу времени 1 час.
Кратность воздухообмена – показывает, сколько раз меняется воздух в данном объеме помещения в течение 1 часа.
Воздушный оазис – его создают в отдельных зонах рабочих помещений с высокой температурой.
Воздушные завесы – создаются для предупреждения проникновения в помещение наружного холодного воздуха путем подачи более теплого воздуха с большой скоростью (10 – 15 м/с) под некоторым углом на встречу холодному потоку.
Воздушные души – применяются в горячих цехах на рабочих местах, находящихся под воздействием лучистого потока теплоты большой интенсивности (более 350 Вт/м²).
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Лучистый теплообмен между телами представляет собой процесс распространения внутренней энергии, которая излучается в виде электромагнитных волн в видимой и инфракрасной (ИК) области спектра. Длина волны видимого излучения – от 0,38 до 0,77 мкм, инфракрасного – более 0,77 мкм. Такое излучение называются тепловым или лучистым.
Воздух прозрачен (диатермичен) для теплового излучения, поэтому при прохождении лучистого тепла через воздух температура его не повышается. тепловые лучи поглощаются предметами, нагревают их и они становятся излучателями тепла. Воздух, соприкасаясь с нагретыми телами, также нагревается и температура воздушной среды в производственных помещениях возрастает.
Интенсивность теплового излучения может быть определена по формуле:
(1)
где Q – интенсивность теплового излучения, Вт/м²;
F – площадь излучающей поверхности, м²;
Tº - температура излучающей поверхности, ºК;
l – расстояние от излучающей поверхности, м.
Из формулы (1) следует, что количество лучистого тепла, поглощаемого телом человека, зависит от температуры источника излучения, площади излучаемой поверхности и квадрата расстояния между излучающей поверхностью и телом человека.
Тепловой обмен организма человека с окружающей средой заключается во взаимосвязи между образованием тепла (термогенозом) в результате жизнедеятельности организма и отдачей им этого тепла во внешнюю среду. Отдача тепла осуществляется, в основном, тремя способами: конвекцией, излучением и испарением.
Передача тепла ИК-излучением является наиболее эффективным способом теплоотдачи и составляет в комфортных метеоусловиях 44 – 59 % общей теплоотдачи. Тело человека излучает в диапазоне длин волн от 5 до 25 мкм с максимумом энергии на длине волны 9,4 мкм.
В производственных условиях, когда работающий окружен предметами, имеющими температуру, отличную от температуры тела человека, соотношение способов теплоотдачи может существенно измениться. Отдача человеческим телом тепла во внешнюю среду возможна лишь тогда, когда температура окружающих предметов ниже температуры тела человека. В обратном случае направление потока лучистой энергии меняется на противоположное и уже тело человека будет получать извне дополнительную тепловую энергию. воздействие ИК лучей приводит к перегреву организма и тем быстрее, чем больше мощность излучения, выше температура и влажность воздуха в рабочем помещении, выше интенсивность выполняемой работы.
ИК-излучение, помимо усиления теплового воздействия окружающей среды на организм работающего, обладает специфическим влиянием. С гигиенической точки зрения важной особенностью ИК-излечения является способность проникать в живую ткань на разную глубину.
Лучи длинноволнового диапазона (от 3 мкм до 1 мм) задерживаются в поверхностных слоях кожи уже на глубине 0,1 – 0,2 мм. Поэтому их физиологическое воздействие на организм проявляется, главным образом, в повышении температуры кожи и перегреве организма.
Лучи коротковолнового диапазона (от 0,78 до 1,4 мкм) обладает способностью проникать в ткани человеческого организма на несколько сантиметров. Такое ИК-излучение легко проникает через кожу и черепную коробку в мозговую ткань и может воздействовать на клетки головного мозга, вызывая его тяжелые поражения. В частности, ИК-излучение может привести к возникновению специфического заболевания – теплового удара, проявляющегося в головной боли, головокружении, учащения пульса, ускорении дыхания, падении сердечной деятельности, потере сознания и др.
При облучении коротковолновых ИК-лучами наблюдается повышение температуры легких, почек, мышц и других органов. В крови, лимфе, спинномозговой жидкости появляются специфические биологически активные вещества, наблюдаются нарушения обменных процессов, изменяются функциональное состояние центральной нервной системы.
Интенсивность теплового облучения человека регламентируется, исходя из субъективного ощущения человеком энергии облучения. Согласно ГОСТ 12.1.005-88 интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов не должна превышать: 35 Вт/м² при облуч5ении более 50 % поверхности тела; 70 Вт/м² при облучении от 25 до 50 % ; 100 Вт/м² – при облучении не более 25 % поверхности тела. От открытых источников (нагретые металл и стекло, открытое пламя) интенсивность теплового облучения не должна превышать 140 Вт/м² при облучении не более 25 % поверхности тела и обязательном использовании средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.
Нормы ограничивают также температуру нагретых поверхностей оборудования в рабочей зоне, которая не должна превышать 45 ºC, а для оборудования, внутри которого температура близка к 100 ºC, температура на его поверхности должна быть не выше 35 ºC.
В производственных условиях не всегда возможно выполнить нормативные требования. В этом случае должны быть предусмотрены мероприятия по защите работающих от возможного перегрева: дистанционное управление ходом технологического процесса; воздушное или водо-воздушное душировние рабочих меси; устройство специально оборудованных комнат, кабин или рабо чих мест для кратковременного отдыха с подачей в них кондиционированного воздуха, использование защитных экранов, водяных и воздушных завес; при менение средств индивидуальной защиты; спецодежды, спецобуви и др.
Одним из самых распространенных способов борьбы с тепловым излуче нием является экранирование излучающих поверхностей. Различают экраны трех типов: непрозрачные, прозрачные и полупрозрачные.
В непрозрачных экранах поглощаемая энергия электромагнитных коле баний, взаимодействуя с веществом экрана, превращается в тепловую энергию. При этом экран нагревается и, как всякое нагретое тело, становится источником теплового излучения. При этом излучение поверхностного экрана, противоле жащей экранируемому источнику, условно рассматривается как пропущенное излучение источника. К непрозрачным экранам относятся, например, металли ческие (в т.ч. алюминиевые), альфолевые (алюминиевая фольга), футерованные (пенобетон, пеностекло, керамзит, пемза), асбестовые и др.
В прозрачных экранах излучение, взаимодействуя с веществом экрана по законам геометрической оптики, что и обеспечивает видимость через экран. Так ведут себя экраны, выполнение из различных стекол: силикатного, кварце вого, органического, металлизированного, а также пленочные водяные завесы (свободные и стекающие по стеклу), вододисперсные завесы.
Полупрозрачные экраны объединяют в себе свойства прозрачных и не прозрачных экранов. К ним относятся металлические сетки, цепные завесы, эк раны из стекла, армированного металлической сеткой.
По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, те-плопоглощающие и теплоотводящие. Однако это деление достаточно условно, так как каждый экран обладает одновременно способностью отражать, поглощать и отводить тепло. Отнесение экрана к той или иной группе производится в зависимости от того, какая его способность выражена сильнее.
Теплоотражающие экраны имеют низкую степень черноты поверхностей, вследствие чего они значительную часть падающей на них лучистой энергии отражают в обратном направлении. В качестве теплоотражающих материалов в конструкции экранов широко используют альфоль, листовой алюминий, оцин кованную сталь, алюминиевую краску.
Тешюпоглощающими называют экраны, выполненные из материалов с высоким термическим сопротивлением (малым коэффициентом теплопровод ности). В качестве теплопоглощающих материалов применяют огнеупорный и теплоизоляционный кирпич, асбест, шлаковату.
В качестве теплоотводящих экранов наиболее широко используются во дяные завесы, свободно падающие в виде пленки, орошающие другую экрани рующую поверхность (например, металлическую), либо заключенные в специ альной кожух из стекла (акварильные экраны), металла (змеевики) и др.
Оценить эффективность защиты от теплового излучения с помощью эк ранов можно по формуле:
п = (2)
где Q — интенсивность теплового излучения без применения защиты, Вт/м ;
Q3 — интенсивность теплового излучения с применением защиты, Вт/м .
При устройстве общеобменной вентиляции, предназначенной для удале ния избытка явного тепла, объем приточного воздуха Ьпр (м /ч) опре деляют по формуле:
I=, (3)
где Qиз6 - избыток явного тепла, кДж/ч;
Туд - температура удаляемого воздуха, 0С;
Тпр - температура приточного воздух, 0С;
Рпр - плотность приточного воздуха, кг/м;
С — удельная теплоемкость воздуха, кДж/кг • 0С;
Температуру воздуха, удаляемого из помещения, определяют по формуле:
=
где Тп.з — температура в рабочей зоне, которая не должна превышать уста новленную санитарными нормами, 0С;
ΔТ — температурный градиент по высоте помещения, 0С; (обычно 0,5-1,5 0С/м
Н - расстояние от пола до центра вытяжных проемов, м;
2 - высота рабочей зоны, м.
Если количество образующихся тепловыделений незначительно или не может быть точно определено, то общеобменную вентиляцию рассчитывают по кратности воздухообмена п, которая показывает, сколько раз в течение часа происходит смена воздуха в помещении (обычно п находится пределах от 1 до 10, причем для помещений небольшого объема используются более высокие значения п). Для удаления воздуха из помещения здание обычно оборудуется так называемыми фонарями.
Местную приточную вентиляцию широко используют для создания тре буемых параметров микроклимата в ограниченном объеме, в частности, непо средственно на рабочем месте. Это достигается созданием воздушных оазисов, воздушных завес и воздушных душей.
Воздушный оазис создают в отдельных зонах рабочих помещений с высо кой температурой. Для этого небольшую рабочую площадь закрывают легкими переносными перегородками высотой 2м и в огороженное пространство подают прохладный воздух со скоростью 0,2-0,4 м/с.
Воздушные завесы создают для предупреждения проникновения в поме щение наружного холодного воздуха путем подачи более теплого воздуха с большей скоростью (10-15 м/с) под некоторым углом навстречу холодному по току.
Воздушные души применяют в горячих цехах на рабочих местах, находя щихся под воздействием лучистого потока теплоты большой интенсивности (более 350 Вт/м2).
Поток воздуха, направленный непосредственно на рабочего, позволяет увеличить отвод тепла от его тела в окружающую среду. Выбор скорости пото ка воздуха зависит от тяжести выполняемой работы, а также от интенсивности облучения, но она не должна, как правило, превышать 5 м/с, так как в этом случае у рабочего возникают неприятные ощущения (например, шум в ушах). Эффективность воздушных душей возрастает при охлаждении направляемого на рабочее место воздуха или же при подмешивании к нему мелко распыленной воды (водо-воздушный душ).
Методы и приборы контроля теплового излучения
Стенд лабораторный «Защита от теплового излучения БЖ Зм» позволяет ознакомиться с методами измерения плотности потока теплового излучения от нагретых поверхностей, а также оценить эффективность защитных свойств ма териалов, используемых для спецодежды и защитных экранов. Стенд представ ляет собой лабораторный стол, на котором размещаются бытовой электрока мин, индикаторный блок, линейка, стойки для установки сменных экранов, стойка для установки измерительной головки измерителя тепловых потоков. Бытовой электрокамин используется в качестве источника теплового излуче ния. Бытовой пылесос используется в качестве источника «воздушной завесы» и устанавливается под полом стенда. Стойки для установки сменных защитных экранов обеспечивают оперативную установку и замену экрана. Стандартное металлическое миллиметровая линейка предназначена для измерения расстояния от источника теплового излучения до измерительной головки и закреплена на столешнице.
Приборы для измерения интенсивности теплового излучения
Для измерения интегральной интенсивности теплового излучения ис пользуется приборы чувствительные к инфракрасной и видимой области спек тра - термоэлектрический актинометр, радиометр, болометр и т.п..
Принцип действия термоэлектрического актинометра (РИС4) основан на различной поглощающей способности зачерненных и блестящих полос сереб ряной фольги. Вследствие различия температуры зачерненных и незачернен ных участков серебряной фольги, в расположенных под ними термобатарее возникает электрический ток. Сила тока прямо пропорциональна интенсивно сти теплового излучения, значения которого считываются со шкалы прибора. Диапазон измерений Е 0-14000Вт/м , погрешность измерения ±175 Вт/м .
Рис.4 Приборы для измерения нагретых поверхностей
Для измерения температуры нагретых поверхностей оборудования при меняются контактные термометры и термопреобразователи сопротивления (термопары) или дистанционными (пирометры и др.).
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Порядок выполнения работы и оформление отчета
1. Подключить стенд к сети переменного тока, а источник теплового излу чения к розетке пульта управления.
2. Включить источник теплового излучения (верхнюю часть) и измеритель теплового потока ИПП-2м.
3. Установить головку измерителя теплового потока в штативе таким обра зом, чтобы она была смещена относительно стойки на 100мм. Вручную перемещать штатив вдоль линейки, устанавливая головку измерителя на различном расстоянии от источника теплового излучения, и определять интенсивность теплового излучения в этих точках (определять как сред нее значение не менее 5 замеров). Данные замеров занести в таблицу. По строить график зависимости среднего значения интенсивности теплового излучения от расстояния.
4. Устанавливая различные защитные экраны, определить интенсивность теплового излучения на заданных расстояниях. Оценить эффективность защитного действия экранов по формуле (2). Построить график зависи мости среднего значения интенсивности теплового излучении от расстоя ния.
5. Установить защитный экран (по указанию преподавателя). Разместить над ним широкую щетку пылесоса. Включить пылесос в режиме отбора воздуха, имитируя устройство вытяжной вентиляции, и спустя 2-3 мину ты (после установления теплового режима экрана) определить интенсив ность теплового излучения на тех же расстояниях, что и в пункте 3. Оце нить эффективность комбинированной тепловой защиты по формуле (2). Построить график зависимости интенсивности теплового излучения от расстояния. По результатам измерений определить эффективность «вы тяжной вентиляции» (количество уносимого пылесосом тепла). Эту же эффективность определить, измеряя температуру теплозащитного экрана с помощью датчика температуры измерителя ИПП-2м в режиме с исполь зованием «вытяжной вентиляции» и без нее.
6. Перевести пылесос в режим «воздуходувки» и включить его. Направляя поток воздуха на поверхность защитного экрана (режим «душирования»), повторить измерения в соответствии с пунктом 5. сравнить результаты измерений п.п. 5 и 6.
7. Закрепить шланг пылесоса на одной из стоек и включить пылесос в ре жиме «воздуходувки», направив поток воздуха почти перпендикулярно тепловому потоку (немного навстречу) - имитация «воздушной завесы». С помощью датчика температуры ИПП-2м измерить температуру воздуха в месте размещения тепловых экранов без воздушной завесы и с завесой.
Отчет о лабораторной работе
А) Таблица
|
Вид тепловой защиты |
l, см |
0, Вт/м2 |
Б) Графики зависимости интенсивности теплового излучения от расстояния
Q,
Вт/м2
l, см
В) Расчет эффективности защитного действия экранов
Г) Расчет эффективности вытяжной вентиляции
Д) Выводы
Контрольные вопросы
1. Что представляет собой лучистый тепловой обмен между телами?
2. Как определяется интенсивность теплового излучения?
3. От чего зависит количество лучистого тепла, поглощаемого телом че ловека?
4. Что является наиболее эффективным способом теплоотдачи?
5. Перечислите основные мероприятия по защите работающих от воз можного перегрева.
6. Что такое экранирование излучающих поверхностей? Какие сущест вуют типы экранов?
7. Как определяется эффективность защиты от теплового излучения с помощью экранов?
8. Что такое вентиляция?
9. Что такое воздухообмен и кратность воздухообмена?
10.Какие приборы используются для измерения интенсивности теплового излучения?
Библиографический список
1.Кукин П.П., Лапин В.Л., Подгорных Е.А. и др. Безопасность технологи -ческих процессов и производств: Учебное пособие для вузов - М.: Выс шая школа, 2001, 318с.
2. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов - М.: Высшая школа, 2005, 600с.
3. Русак О.Н., Малаян Ц.Р., Занько Н.Г. Безопасность жизнедеятельности. -СПб-М.: Краснодар, 2005, 445с.
4. Русак О.Н. Безопасность охрана труда. Учебное пособие - СПб.: ЛТА, МАНЭБ, 1999, 320с.
5. СанПин 2.2.4.548-96. «Общие санитарно-гигиенические требования к тепловому облучению от нагретых поверхностей технологического обо рудования».
Лабораторная работа № 2
Исследование электромагнитного излучения от источников
сверхвысоких частот
Цель работы: установить закономерности распределения плотности потока электромагнитного излучения сверхвысокой частоты от источника (микроволновой печи, радиотелефона и т. п.) и изучить методы защиты от облучения.
Содержание работы:
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Электромагнитное поле (ЭМП) – это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между заряженными частицами.
Электрическое поле – часть пространства, создающегося электрическими зарядами и заряженными частицами.
Магнитное поле – часть пространства, создающегося при движении электрических зарядов по проводнику.
Электромагнитная волна (ЭМВ) – это колебательный процесс, связанный с изменяющимися в пространстве и во времени взаимосвязанными электрическими и магнитными полями.
Сверхвысокие частоты (СВЧ) – это ЭМВ с частотой излучения от 300 МГц до 750 ГГц
Е - напряженность электрического поля, является характеристикой электрической составляющей ЭМП, В/м;
Н - напряженность магнитного поля, является характеристикой магнитной составляющей ЭМП, А/м.
ППЭ - плотность потока энергии – это энергия, переносимая электромагнитной волной в единицу времени через единичную площадь, измеряемая в .
Микроволновая печь – электрооборудование, предназначенное для приготовления и разогрева пищи, с использованием СВЧ генератора.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Характеристика и источники электромагнитных полей
сверхвысоких частот.
Электромагнитные поля сверхвысоких радиочастот имеют широкое применение в различных сферах производственной деятельности. Источниками электромагнитных полей сверхвысоких частот являются радиотехнические и электронные устройства, применяемые для радиосвязи, радиолокации и радителеметрии: генераторы сверхвысоких частот, открытые концы волноводов, антенны и др. Производственные установки высокочастотной технологической обработки как сплошных, так и сыпучих материалов, жидкостей (сушка древесины, склеивание и нагрев пластмасс и др). Кроме того, установки такого рода могут применяться для стерилизации продуктов.
В быту источниками ЭМП СВЧ являются нагревательные (бытовые) микроволновые печи, бесшнуровые телефоны, беспроводные компьютерные сети.
Электромагнитные поля генерируются токами, изменяющимися во времени.
Электрическое поле возникает при наличии напряжения на токоведущих частях, а магнитное - при прохождении тока по этим частям. ЭМП представляет собой совокупность переменного магнитного и электрического полей, распространяется в виде электромагнитных волн и обладает энергией Скорость распространения колебаний в воздухе равна скорости света м/c. Длина волны зависит от частоты
, (1)
где:
- длина волны, м;
- скорость распространения колебаний, м/с;
- частота колебаний, Гц.
Чем короче длина волны и больше частота колебаний, тем больше энергии несет в себе квант ЭМ излучения.
Спектр электромагнитных излучений находится в широких пределах:
Радиочастотный диапазон условно разделен на 4 группы :
|
Наименование диапазона |
Частота колебаний |
Длина волны |
|
Низкие частоты (НЧ) Высокие частоты (ВЧ) Ультравысокие частоты (УВЧ) Сверхвысокие частоты (СВЧ) |
Менее 30кГц 30 кГц...30 МГц 30 МГц...300 МГц З00МГц...300ГГц |
Более 5 км 5 км...10 м 10м... 1м 1 м... 1 мм |
Примечание: 1 кГц = Гц, 1 МГц = Гц, 1 ГГц = Гц.
Область распространения ЭМП от источника излучения условно разделяют на три зоны:
В ближней и промежуточной зоне, электромагнитная волна еще не сформирована, поэтому интенсивность ЭМП в этих зонах оценивается раздельно: напряженностью электрической Е (В/м) и магнитной Н (А/м) составляющих поля.
В дальней зоне воздействие ЭМП оценивается плотностью потока энергии
ППЭ = Е Н, (2)
где:
ППЭ - плотность потока энергии, ;
Е - напряженность электрической составляющей ЭМП, В/м;
Н - напряженность магнитной составляющей ЭМП, А/м.
Рабочие места по обслуживанию СВЧ - аппаратуры практически находятся в дальней зоне. В этой зоне воздействия ЭМП оценивается плотностью потока энергии, то есть энергией, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единичную площадь,
Обычно электромагнитное поле от источника распределяется во все стороны равномерно. В этом случае плотность потока энергии рассчитывается по формуле:
(3)
где ППЭ - плотность потока энергии ЭМП, ;
- мощность излучения от источника, Вт;
r - расстояние до источника излучения, м.
Если излучение имеет направленный характер, тогда формула принимает вид
(4)
где - коэффициент направленности излучения.
Наиболее опасны антенны радиолокационных станций (РЛС), так как они обладают высоким коэффициентом концентрации энергии в определенном направлении (коэффициентом усиления антенны), достигающим десятков тысяч единиц.
Воздействие ЭМП на организм человека.
Наиболее опасными для человека являются поля диапазона СВЧ и ВЧ. Сантиметровые миллиметровые волны действуют на кожу, а дециметровые, проникая на глубину 10 – 15 см, уже воздействуют на внутренние органы.
Критерием оценки степени воздействия на человека ЭМП может служить количество электромагнитной энергии, поглощенной им при пребывании в электромагнитном поле. Биологический эффект от воздействия ЭМП зависит от частоты колебаний, интенсивности и режима излучения (непрерывный, прерывистый, импульсно-моделирующий), продолжительности и характера облучения организма, а так же от площади облучаемой поверхности и анатомического строения органа или ткани.
Биологическое действие ЭМП радиочастот характеризуется тепловым действием и нетепловым эффектом.
ЭМП воздействуя на человека, поляризуют атомы и молекулы, из которых состоит тело человека, Полярные молекулы ориентируются по направлению распространения ЭМП с появлением ионных токов. С увеличением напряженности электромагнитного поля, продолжительности облучения и частоты колебаний воздействие на человека возрастает. Колебания дипольных молекул воды и ионов, содержащихся в тканях, приводят к преобразованию электромагнитной энергии внешнего поля в тепловую, что сопровождается повышением температуры тела или локальным перегревом тканей, органов, клеток, особенно с плохой терморегуляцией.
Облучение особенно вредно для хрусталика глаз, мозга, половых органов. Облучение глаз вызывает помутнение хрусталика (катаракту). При плотности потока энергии выше 100 организм не справляется с отводом образующейся теплоты и температура тела повышается. Это может привести к тепловому удару (головной боли, рвоте, обмороку).
При плотности потока энергии (ППЭ) выше 10 , наблюдаются нетепловые изменения в крови лейкоцитов, эритроцитов и гемоглобина.
Воздействие ЭМП с уровнями, превышающими допустимые, приводит к изменениям функционального состояния сердечно-сосудистой системы, центральной нервной системы, нарушению обменных процессов. Появляются головные боли, утомляемость, нарушение сна, боли в области сердца.
При текущем санитарном контроле (не реже одного раза в год), а также в случае приемки источников ЭМП или изменения их конструкции и режимов работы, производится измерение параметров электромагнитного поля на рабочих местах. Измеренные значения сравниваются с нормативными ГОСТ 12.1.006-84 [1] и СанПиН 2.2.4.1191- 03 [4]; если они не соответствуют, то применяются меры защиты.
Нормирование воздействия ЭМП СВЧ
Оценка воздействия электромагнитных полей осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.006-84 [1], СанПиН 2.2.4.1191-03 [4].
В соответствии с санитарными правилами СанПиН 2.2.4.1191- 03, в диапазоне частот 300МГц….300ГГц интенсивность ЭМИ радиочастот оценивается значениями плотности потока энергии (ППЭ, или мкВт/см2), приведенных в таблице 1.
Таблица 1– Предельно допустимые интенсивности (плотности
потока энергии) ЭМП СВЧ на рабочих местах
|
В диапазоне СВЧ (300 МГц-300 ГГц) |
Предельно допустимая интенсивность (плотность потока энергии) |
|
1. Для работников при облучении в течение: - всего рабочего дня - не более 2 ч за рабочий день - не более 15-20 мин за рабочий день |
0,1 1 10 |
|
2. Для лиц не связанных профессионально с источниками ЭМП СВЧ и для населения |
0,01 |
ПДУ плотности потока энергии ЭМП СВЧ (в диапазоне 300 МГц - 300 ГГц) составляет 10 .
Значение плотности потока энергии не должно превышать 10 , даже при кратковременном нахождении людей в этой зоне, т.е. при ППЭ больше 10 нахождение людей без средств защиты запрещается.
Для обеспечения безопасности при использовании СВЧ-печей в быту, был принят российский документ, регламентирующий нормы ПДУ ЭМИ бытовых приборов. Согласно СН № 2666-83 «Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами», величина ЭМП не должна превышать 10мкВт/см2 на расстоянии 50 см от любой точки корпуса печи при нагреве 1 литра воды. На практике все новые современные СВЧ-печи выдерживают это требование с большим запасом.
Защита от воздействия ЭМП СВЧ
1. Организационные мероприятия включают:
2. Инженерно-технические мероприятия включают:
3. Индивидуальные средства защиты включают: спецодежду из металлизированной ткани, защитные халаты, фартуки, накидки с капюшонами, перчатки, щитки, защитные очки.
Наибольшая эффективность защиты от ЭМП может быть достигнута локализацией электромагнитного поля радиотехнического устройства с помощью корпуса, а также применением экрана.
Защитные экраны, в зависимости от назначения, различают на:
Глубина проникновения ЭМП в экран мала, поэтому любой экран из соображения прочности изготовляют толщиной не менее 0,5 мм. Листы экрана должны быть надежно соединены между собой, обеспечивая электрический контакт. Экраны должны быть заземлены.
Если высокочастотные установки размещаются в общем производственном корпусе, то их необходимо устанавливать в угловых специально выделенных помещениях. При мощности до 30 кВт, установка должна размещаться на площади не менее 25 , а свыше 30 кВт - более 40 . Помещение должно быть оборудовано общеобменной вентиляцией. Воздуховоды, во избежание высокочастотного нагрева, выполняются из асбоцемента, текстолита, гетинакса. Излучение от установки не должно проникать через стены, перекрытия, оконные рамы и двери.
Аналогичным образом, от внешнего излучения (от антенн радиовещания, телевидения, радиолокации), должны быть защищены люди, находящиеся в здании.
Если здания попадают в опасную зону, то необходимо учитывать, что элементы здания снижают воздействие ЭМП в 2,5 - 10 раз (таблица 2.2).
Таблица 2 – Ослабление электромагнитных излучений СВЧ
строительными конструкциями
|
Материал и элементы конструкции |
Длина волны |
|
|
8=3см |
8=10см |
|
|
Ослабление потока энергии |
||
|
Кирпичная стена толщиной 70 см |
в 10 раз |
в 8 раз |
|
Междуэтажное перекрытие |
в 10 раз |
в 10 раз |
|
Оштукатуренная стена здания |
в 5 раз |
в 3 раза |
|
Окна с двойными рамами |
в 5 раз |
в 2,5 раза |
Лесонасаждения, расположенные в непосредственной близости от источников излучения, ослабляют ЭМП в 2-4 раза.
Если ослабление ЭМП строительными конструкциями не достаточно, то в помещении должны быть экранированы стены, потолок, оконные и дверные проемы, вентиляционная система. Монтаж экранов производится прикреплением стальных или дюралевых листов к поверхностям помещения. Также, могут быть использованы экранированные кабины, собираемые из стальных щитов.
Для исключения отражения электромагнитных волн применяются радиопоглощающие материалы в виде тонких резиновых ковриков, листов перлона или древесины, пропитанной соответствующим составом. Их склеивают или присоединяют к основе конструкции экрана специальными скобами.
В тех случаях, когда перечисленные выше методы защиты от СВЧ излучений не дают достаточного эффекта (например, при настройке устройств), необходимо пользоваться индивидуальными средствами защиты (защитными халатами, фартуками, щитками, очками). Если излучение имеет интенсивность более 10 ,то необходимо использовать очки даже при кратковременных работах.
Очки типа ОРЗ-5 изготовляются из стекла, покрытого слоем полупроводникового оксида олова. В диапазоне СВЧ они ослабляют мощность излучения в 1000 раз.
В быту у электрооборудования, со временем, может снижаться степень электромагнитной защиты. Так, появление микрощелей в уплотнении дверцы происходит из-за попадания грязи, механических повреждений. Поэтому, дверца и ее уплотнение требует бережного и тщательного ухода. Срок гарантированной стойкости защиты от утечек ЭМП при нормальной эксплуатации составляет 5-6 лет.
Учитывая специфику излучений СВЧ-печи, целесообразно, при ее включении, отойти на расстояние не менее 1,5 метра.
Объекты и средства исследования
Работа проводится на лабораторном стенде, внешний вид, которого представлен на рис. 1. Стенд представляет собой стол со столешницей (1), под которой размещаются сменные экраны (2), используемые для изучения экранирующих свойств различных материалов. На столешнице размещены СВЧ - печь (3) как источник излучения, планшет с координатной сеткой (4) и измерительный прибор мультиметр (7).
Печь микроволновая бытовая «Плутон СП-19» имеет следующие технические данные:
Питание.......................... сеть переменного тока 220 В с частотой 50 Гц
Выходная микроволновая мощность....................................................800 Вт
Рабочая частота.................................................2450 МГц
Габаритные размеры печи:
ширина.............................470 мм;
высота.............................. 285 мм;
длина................................385 мм
Объем рабочей камеры..........................................................17 л
Режим работы СВЧ печи:
продолжительность работы, не более……………………………. 5 мин
продолжительность перерыва между рабочими циклами, не менее………30 с
уровень мощности …………………………………………100%
1 - стол, 2 - экран, 3 - микроволновая печь, 4 - планшет, 5 - датчик,
6 - стойка, 7 - измерительный прибор
Рисунок 1- Расположение приборов и оборудования на стенде
В СВЧ –печи используется специальный генератор, создающий СВЧ поле для приготовления пищи и ее разогрева. Рабочая частота СВЧ-излучения составляет 2,4 ГГц. Современные микроволновые печи оборудованы достаточно надежной защитой, обеспечивающей, эффективное экранирование внутреннего объема камеры. По разным причинам часть ЭМП , предназначенного для пищи, проникает наружу, причем особенно интенсивно это происходит, как правило, в районе правого нижнего угла дверцы.
В качестве нагрузки в СВЧ печи используется строительный красный кирпич, установленный на неподвижную подставку - неглубокую фаянсовую тарелку. Это обеспечивает стабильность измеряемого сигнала.
Координатное устройство (4) выполнено в виде планшета, приклеенного к столешнице (1). На планшет нанесена сетка.
С планшета (4) считывается перемещение датчика (5)СВЧ поля по осям Х и У. Координата Z определяется по шкале, нанесенной на измерительную стойку (6), по которой датчик (5) может свободно перемещаться. Это дает возможность исследовать распределение СВЧ излучения в пространстве со стороны передней панели СВЧ печи (элемента наиболее интенсивного излучения).
Стойка (6)изготовлена из диэлектрического материала (органического стекла), чтобы исключить искажение распределения СВЧ поля.
Датчик (5) выполнен в виде полуволнового вибратора, рассчитанного на частоту 2,45 ГГц, и состоит из диэлектрического корпуса, вибраторов и СВЧ диода.
Сигнал с датчика (5) поступает на мультиметр (7), размещенного на свободной части столешницы. Цифровой мультиметр М 3900 измеряет токи в диапазоне от 20 мкА до 20 мА. Соотношение показаний мультиметра и измерителя плотности потока энергии 1 мкА = (0,35мкВт/см²).
На столешнице (1) имеются гнезда для установки сменных защитных экранов (2), выполненных из следующих материалов:
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Требования безопасности
Включение печи производит преподаватель.
При проведении эксперимента следует соблюдать меры безопасности:
Порядок выполнения работы и оформления отчета
3. Ознакомиться и выполнить следующие задания.
3.1. Определение зоны наиболее интенсивного облучения от печи.
Для этого, перемещая датчик по оси У координатной сетки и оси Z (стойки), с помощью мультиметра фиксировать численные показания. Выбрать точку с наибольшей интенсивностью облучения. Рассчитать плотность потока энергии в этой точке, приняв
ППЭ = 0,0035·I , (5)
где: ППЭ - плотность потока энергии, ;
I - ток, проходящий через мультиметр, мкА.
3.2. Определение изменения плотности потока энергии в зависимости
от расстояния до печи
Перемещая стойку с датчиком по координате Х (удаляя его от печи до предельной отметки 50 см), снять показания мультиметра дискретно с шагом 20 мм. Убедиться, что с увеличением расстояния, т.е. удаляясь от печи по координате Х, плотность потока излучения уменьшается.
Данные замеров занести в таблицу 1. протокола отчета.
Построить по рис 1 график изменения плотности потока энергии в зависимости от расстояния до СВЧ печи.
3.3. Определение эффективности экранирования излучения от СВЧ печи
Поместить датчик в зоне наиболее интенсивного излучения (см. п. 3.1) от печи и зафиксировать показания мультиметра.
Устанавливая поочередно экраны из различного материала между датчиком и печью, фиксировать показания мультиметра.
Определить эффективность экранирования для каждого экрана по формуле:
, (6)
где :
I – показания мультиметра без экрана;
IЭ – показания мультиметра с экраном
Полученные данные записать в таблицу 2
4. Оформить протокол отчета лабораторной работы.
Отчет должен содержать:
Таблица 1
Измерение плотности потока энергии от СВЧ печи
|
Номер измерения |
Расстояние по оси, см |
Показания мультиметра, мкА |
Плотность потока энергии, |
|||||||
|
X |
Y |
Z |
||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 1– График измерения плотности потока энергии
в зависимости от расстояния до СВЧ печи
Таблица 2 – Эффективность экранирования СВЧ излучения
|
Защитные экраны |
Эффективность экранирования ,S % |
|
1.Сетка из оцинкованной стали с ячейками 50 мм |
|
|
2.Сетка из оцинкованной стали с ячейками 10 мм |
|
|
3.Лист алюминия |
|
|
4.Полистирол |
|
|
5.Резина |
|
Контрольные вопросы
1. Какими параметрами характеризуется ЭМП радиочастот?
2. Сколько групп частотных диапазонов ЭМП радиочастот?
3. От чего зависит и когда измеряют ППЭ?
4. Назовите источники ЭМП СВЧ?
5. Напишите формулу зависимости длины волны электромагнитных колебаний от частоты?
6. Какие частоты ЭМП имеют длину волны 1мм.... 1м?
7. Как действуют ЭМП СВЧ на организм человека? Какие заболевания возможны при облучении?
8. Какие параметры ЭМП нормируются по ГОСТ 12.1.006-84?
9. Какова предельно допустимая плотность потока энергии ЭМП СВЧ для населения?
10. Какие меры защиты применяются от ЭМП?
11. Каково соотношение показаний мультиметра (мкА) и измеренного значения плотности потока энергии ЭМП СВЧ ()?
12. Каковы правила безопасности при работе с СВЧ печью?
13. Какие наиболее эффективны защитные экранирующие средства?
Список литературы
1. ГОСТ 12.1.006-84. ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля.
2. Шевель Д.М. Электромагнитная безопасность: - ВЕК+, К.: НТИ, 2002г.
3. Полонский Н.Б. Конструирование электромагнитных экранов для РЭА.- М.: Сов. радио, 1979.- 216 с.
4. СанПиН 2.2.4.1191-03 Электромагнитные поля в производственных условиях
Лабораторная работа № 3
Исследование эффективности использования
Цель работы:
Ознакомление с наиболее распространенными первичными средствами пожаротушения (основными типами огнетушителей)
Теоретическая часть.
Пожары причиняют значительный материальный ущерб и в ряде случаев вызывают тяжелые травмы и гибель людей.
Пожарная безопасность предприятий регламентируется ППБ 01-03 «Правила пожарной безопасности в Российской Федерации»; СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений»; НПБ 105-03 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной опасности», а также межотраслевыми правилами пожарной безопасности, отраслевыми стандартами и правилами пожарной безопасности на отдельных промышленных объектах и другими нормативными документами. Пожарная безопасность промышленных предприятий обеспечивается системой предотвращения пожара и системой пожарной защиты.
Система пожарной защиты на предприятии включает мероприятия и средства, направленные на применение конструкций с регламентированным пределом огнестойкости, предотвращение распространения пожара, обеспечение эвакуации работающих на предприятии при возникновении пожара, организацию пожарной охраны, использование средств пожарной сигнализации, извещения и тушения пожара.
Пожар легче ликвидировать в начальной стадии, не допуская его распространения и перехода в развитую стадию. Поэтому каждое предприятие наряду с автоматическими средствами пожаротушения должно иметь в достаточном количестве средства первичного огнетушения, предназначенные для тушения пожара в начальной стадии развития. К ним относятся: внутренние пожарные краны с комплектом оборудования (рукава, стволы), бочки с водой, ведра; кошмы, асбестовое волокно, войлок, предназначенные для того, чтобы закрыть очаг пожара и прекратить доступ кислорода к огню; багры, ломы, топоры - для того, чтобы вытаскивать из огня горящие части конструкций здания и отделять их от основного очага возгорания.
Наиболее распространенными первичными средствами пожаротушения являются огнетушители. В качестве огнегасительного вещества в них используются пенообразующие составы, инертные газы и порошковые составы.
1. Основные типы огнетушителей.
1.1. Назначение и классификация огнетушителей
Огнетушители - технические устройства, предназначенные для тушения пожаров в начальной стадии их возникновения.
1. Огнетушители делятся на переносные (массой до 20 кг) и передвижные (массой не менее 20, но не более 400 кг). Передвижные огнетушители могут иметь одну или несколько емкостей для зарядки огнетушащего вещества (ОТВ), смонтированных на тележке.
2. По виду применяемого огнетушащего вещества, огнетушители подразделяются на:
- огнетушители водные (ОВ);
- пенные, которые, в свою очередь, делятся на:
а) огнетушители воздушно-пенные (ОВП);
б) огнетушители химические пенные (ОХП);
- огнетушители порошковые (ОП);
- огнетушители газовые, которые подразделяются на:
а) огнетушители углекислотные (ОУ);
б) огнетушители хладоновые (ОХ);
- комбинированные.
3. Водные огнетушители по виду выходящей струи подразделяют на:
- огнетушители с компактной струей - ОВ (К);
- огнетушители с распыленной струей (средний диаметр капель более 100 мкм)-ОВ(Р);
- огнетушители с мелкодисперсной распыленной струей (средний диаметр капель менее 100 мкм) - ОВ (М).
4. Огнетушители воздушно-пенные по параметрам формируемого ими пенного, потока подразделяют на:
- низкой кратности, кратность пены от 5 до 20 включительно - ОВП (Н);
- средней кратности, кратность пены свыше 20 до 200 включительно -ОВП (С).
5. По принципу вытеснения огнетушащего вещества, огнетушители подразделяются на:
- закачные;
- с баллоном сжатого или сжиженного газа;
- с газогенерирующим элементом;
- с термическим элементом;
- с эжектором.
6. По значению рабочего давления огнетушители подразделяются на огнетушители низкого давления (рабочее давление ниже или равно 2,5 МПа при температуре окружающей среды 20±2 °С) и огнетушители высокого давления (рабочее давление выше 2,5 МПа при температуре окружающей среды 20±2 °С).
7. По возможности и способу восстановления технического ресурса огнетушители подразделяются на:
- перезаряжаемые и ремонтируемые;
- неперезаряжаемые.
8. По назначению, в зависимости от вида заряженного ОТВ, огнетуши телей подразделяют:
- для тушения загорания твердых горючих веществ (класс пожара А);
- для тушения загорания жидких горючих веществ (класс пожара В);
-для тушения загорания газообразных горючих веществ (класс пожара С);
- для тушения загорания металлов и металлосодержащих веществ (класс пожара Д);
-для тушения загорания электроустановок, находящихся под напряжением (класс пожара Е).
Огнетушители могут быть предназначены для тушения нескольких классов пожара.
9. Огнетушители ранжируют в зависимости от их способности тушить модельные очаги пожара различной мощности. Ранг огнетушителя указывают на его маркировке.
10. Огнетушащие порошки в зависимости от классов пожара, которые ими можно потушить, делятся на:
- порошки типа АВСЕ - основной активный компонент – фосфорно аммонийные соли;
- порошки типа ВСЕ - основным компонентом этих порошков могут быть бикарбонат натрия или калия; сульфат калия; хлорид калия; сплав мочевины с солями угольной кислоты и т.д.;
- порошки типа Д - основной компонент - хлорид калия; графит и т.д.
В зависимости от назначения порошковые составы делятся на порошки общего назначения (типа АВСЕ, ВСЕ) и порошки специального назначения (которые тушат, как правило, не только пожар класса Д, но и пожары других классов).
11. В качестве поверхностно-активной основы заряда воздушно-пенного огнетушителя применяют пенообразователи общего или целевого назначения. Дополнительно заряд огнетушителя может содержать стабилизирующие добавки (для повышения огнетушащей способности, увеличения срока эксплуатации, снижения коррозионной активности заряда).
12. По химическому составу пенообразователи подразделяют на синтетические (углеводородные и фторсодержащие) и протеиновые (фторпротеиновые).
Огнетушители маркируются буквами, характеризующими вид огнетушителя и цифрами, обозначающими его вместимость.
Этой классификацией не исчерпываются все показатели многочисленной группы огнетушителей. Постоянное совершенствование конструкции, повышение таких показателей как надежность, технологичность, унификация и др. ведет к созданию новых, более совершенных огнетушителей.
1.2. Огнетушители водные
Огнетушители водные применяются главным образом при тушении загораний твердых материалов органического происхождения: древесины, бумаги, ткани и пр. В качестве огнетушащего вещества в них используют воду в чистом виде, воду с добавками, усиливающими ее огнетушащую способность, водные растворы минеральных солей.
У выпускаемых в настоящее время огнетушителей ОВ-5, ОЖ-10 выброс производится под действием газа (углекислота, азот, воздух), закачиваемого непосредственно в корпус или заключенного в рабочий баллончик. При нажатии на рычаг рукоятки металлический шток с клапаном опускается вниз, сжимая пружину запорно-пускового устройства. Под действием избыточного давления рабочего газа, раствор воды по сифонной трубке поднимается вверх и через насадок выбрасывается наружу.
Несмотря на простоту конструкции и обслуживания водных огнетушителей, они тем не менее не получили широкого распространения из-за ограниченности по применению.
1.3. Огнетушители пенные
Предназначены для тушения пожаров огнетушащими пенами: химической (огнетушители ОХП) или воздушно-механической (огнетушитель ОВП).
Химическую пену получают из водных растворов кислот и щелочей, воздушно-механическую образуют из водных растворов и пенообразователей потоками рабочего газа: воздуха, азота или углекислого газа. Химическая пена состоит из 80 % углекислого газа, 19,7 % воды и 0,3 % пенообразующего вещества, воздушно-механическая - примерно из 90 % воздуха, 9,8 % воды и 0,2 % пенообразователя.
Пенные огнетушители применяют для тушения пеной начинающихся загораний почти всех твердых веществ, а также горючих и некоторых легковоспламеняющихся жидкостей на площади не более 1 м2.Тушить пеной загоревшиеся электрические установки и электросети, находящиеся под напряжением, нельзя, т.к. она является проводником электрического тока. Кроме того, пенные огнетушители нельзя применять при тушении щелочных металлов натрия и кадия, потому что они, взаимодействуя с водой, находящейся в пене, выделяют водород, который усиливает горение, а также при тушении спиртов, так как они поглощают воду, растворяясь в ней, и при попадании на них пена быстро разрушается.
К недостаткам пенных огнетушителей относится узкий температурный диапазон применения (+5°С - +45°С), высокая коррозивная активность заряда, необходимость ежегодной перезарядки.
Из химических пенных огнетушителей наибольшее применение получили огнетушители: ОХП-10, ОП-М и ОП-9ММ (густопенные химические), ОХВП-10 (воздушно-пенный химический).
Огнетушитель химический пенный ОХП-10 (рис. 1) состоит из стального сварного баллона, в верхней части которого вварена горловина, закрытая чугунной крышкой и уплотнительной прокладкой. Запорное устройство имеет резиновый клапан, укрепленный на штоке, пружину, прижимающую клапан к горловине кислотного стакана, рукоятку для поднятия и опускания клапана.
Рис. 1. Химический пенный огнетушитель ОХП-10:
1- корпус; 2- стакан с кислотной частью заряда; 3- ручка; 4- рукоятка; 5- шток; 6- крышка; 7- спрыск; 8- клапан
На корпусе огнетушителя расположен спрыск, закрытый мембраной, которая предназначена для предотвращения вытекания жидкости из баллона и как предохранительный клапан. Мембрана вскрывается при повышении давления в корпусе огнетушителя более 0,8 кгс/см2. Для удобства переноски огнетушителя к его корпусу приварена рукоятка. Внутренняя поверхность корпуса покрыта эпоксидной эмалью для защиты от коррозии. В корпусе огнетушителя расположен полиэтиленовый стакан для хранения кислотной части заряда.
Для приведения в действие огнетушителя необходимо повернуть вверх рукоятку и перевернуть огнетушитель крышкой вниз. При этом происходит перемешивание частей заряда, проходит химическая реакция с выделением газа и образованием химической пены.
Среди воздушно-пенных огнетушителей различают два вида: ручные (ОВП-5, ОВП-10) и стационарные (ОВП-100, ОВП-250).
Воздушно-пенный огнетушитель ОВП-10 (рис. 2) состоит из стального корпуса, крышки с запорно-пусковым устройством, баллончика для выталкивающего газа (ССЬ), уплотненного прокладкой, сифонной трубки, рукава с насадкой для получения ВМП. На крышке огнетушителя укреплены: пусковой рычаг, баллон с углекислотой, сифонная трубка, мембрана для предотвращения испарения жидкости из корпуса.
Пусковой механизм состоит из штока с иглой на конце и рычага, при помощи которого происходит воздействие на шток при проколе мембраны баллона с углекислотой.
Воздушно-пенный насадок имеет раструб, центробежный распылитель, кассету с двумя латунными сетками и трубу для присоединения к крышке огнетушителя. В верхней части огнетушителя расположена рукоятка для его переноски. Крышка огнетушителя закрыта защитным колпаком. Внутренние стенки корпуса покрыты эпоксидной эмалью. Чтобы привести огнетушитель в действие, необходимо нажать на пусковой рычаг. При этом пломба срывается и шток прокалывает мембрану газового баллона. Выходящая из баллона через ниппель углекислота создает давление в корпусе огнетушителя. Под давлением раствор выталкивается из корпуса по сифонной трубке, поступает через распылитель к насадку. В насадке раствор интенсивно перемешивается с воздухом, образуя ВМП (воздушно-механическую пену).
Рис. 2. Воздушно-пенный огнетушитель ОВП-10:
Стационарный огнетушитель ОВПУ-250 предназначен для тушения ЛВЖ и ГЖ с площадью горения до 30 кв.м. Он состоит из корпуса, установленного на трех опорах. В днище корпуса вварен закрытый заглушкой патрубок, к которому присоединена сливная труба с пробковым краном и соединительной головкой. На цилиндрической части корпуса укреплен пусковой баллон с углекислым газом, азотом или сжатым воздухом, присоединенный к штуцеру корпуса. На крышке корпуса размещена катушка со шлангом, один конец которого присоединен к пеногенератору, а второй - к сифонной трубке. В последнее время выпускается возимый ОВП-100, который по принципу работы аналогичен принципу работы ОВП-10.
Срок службы огнетушителей ОВП — 10 лет, вероятность безотказной работы между проверками - 0,96. Ежегодно проводится гидравлическое испытание корпуса огнетушителя давлением 18±2 кг/см2, проверка водного раствора пенообразователя на кратность и стойкость, проверяется сохранность рабочего газа (углекислоты) в пусковом баллоне путем взвешивания. По истечении трехгодичного срока эксплуатации пускового баллона проводится его гидравлическое испытание. Заводская гарантия безотказного срабатывания огнетушителя при его применении — 12 месяцев.
Воздушно-пенные огнетушители являются более эффективными по применению относительно химических пенных огнетушителей, у них более высокая степень готовности к применению, однако имеют ряд ограничений по применению и условиям хранения (табл. 1).
Таблица 1
Основные технические данные воздушно-пенных и химических пенных
огнетушителей
|
Параметры |
овп- 5 |
овп- 10 |
овп- 100 |
ОВПУ- 250 |
ОХП-10 |
охвп- 10 |
|
Вместимость корпуса огнетушителя, л |
5 |
10 |
100 |
250 |
8,7 |
8,7 |
|
Количество раствора, л |
4,5 |
9 |
90 |
250 |
||
|
Объем получаемой пены, м2 |
0,3 |
0,6 |
5,7 |
7,5 |
43,5 |
43,5 |
|
Кратность пены |
65 |
65 |
60 |
35 |
5 |
5 |
|
Дальность струи, м |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
6-10 |
6 |
4 |
|
Время действия, с |
20 |
45 |
120 |
180-240 |
||
|
Вместимость баллона для газа, л |
0,05 |
ОД |
8 |
" |
||
|
Масса огнетушителя, кг с зарядом без заряда |
7,5 3 |
14 4,1 |
240 150 |
450 200 |
14 4 |
14,1 4 |
1.4. Огнетушители газовые
Газовые огнетушители подразделяются на углекислотные и хладоновые.
Углекислотные огнетушители предназначены для тушения пожаров и загораний дорогостоящих материалов и веществ, электроустановок под напряжением до 1000 В, за исключением веществ, горение которых происходит без доступа кислорода. В качестве огнетушащего вещества используется двуокись углерода. Углекислый газ не горит, не поддерживает горения, обладает диэлектрическими свойствами, примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха. При давлении в 60 кгс/см2 и нормальной температуре переходит в жидкое состояние. При испарении 1 кг углекислоты образуется около 500 л газа. Углекислый газ, попадая в зону горения, понижает процентное содержание кислорода, охлаждает горящие предметы, в результате чего горение прекращается. Достаточно 12-15% содержания углекислого газа в окружающем воздухе, чтобы горение прекратилось. Промышленностью выпускаются углекислотные огнетушители следующих модификаций: ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8, ОУ-2ММ, ОУ—5ММ, УП-1М, УП-2М, ОУ-400.
Ручные углекислотные огнетушители ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8 отличаются один от другого только объемом баллона. Представляют собой стальные баллоны, в горловину которых на конусной резьбе ввернуты вентили с сифонными трубками. Запорный вентиль имеет предохранительную мембрану. Раструбы огнетушителей присоединены к корпусу вентиля шарнирно. ОУ-8 имеет гибкий шланг, на конце которого укреплен раструб. Для приведения в действие огнетушителя раструб направляют на горящую поверхность и поворачивают маховичок вентиля до упора. Раструбы ОУ-2, ОУ-5 удерживают в заданном направлении за подводящие трубки, имеющие пластмассовое покрытие. Раструб ОУ-8 удерживают за рукоятку, смонтированную на подводящей трубе. Во избежание обморожения нельзя прикасаться голыми руками к раструбам огнетушителей.
Ручные маломагнитные углекислотные огнетушители ОУ-2ММ и ОУ-5ММ предназначены для тушения загораний в электроустановках, находящихся под напряжением, в условиях минимального магнитного поля, а также различных веществ и материалов, за исключением веществ, горящих без доступа кислорода. Отличаются от ОУ-5 только материалом баллона, выполненного из стали Х18Н10Т. Конструктивное устройство аналогично огнетушителям ОУ-2, ОУ-5.
Углекислотные огнетушители (рис. 3) заполняют сжиженным обезвожен ным углекислым газом. Коэффициент заполнения баллона (отношение общей массы углекислоты к ее объему) не должен превышать 0,75 кг/л при температуре 400 °С. После заполнения огнетушитель пломбируют и передают в эксплуатацию. Через каждые три месяца пломбы на огнетушителях проверяют.
Рис. 3. Углекислотный огнетушитель:
1- баллон; 2- предохранитель; 3- маховичок вентиля-запора;
4- металлическая пломба; 5- вентиль; 6- поворотный
механизм с раструбом; 7- сифонная трубка
Прочность корпусов огнетушителей через каждые пять лет проверяют гидравлическим испытанием при давлении 250 кгс/см в течение одной минуты. Рекомендуется не подносить углекислотные огнетушители ближе 1,5 м при тушении загораний ЛВЖ и ГЖ, чтобы не допустить выплеска горящей жидкости на тушащего.
Эффективность в тушении и непричинение ущерба при воздействии на горящий объект, малое ограничение по применению характерны для углекислотных огнетушителей. Отрицательным качеством углекислотных огнетушителей является их относительная дороговизна и сложность в обслуживании.
Углекислотные бромэтиловые огнетушители ОУБ-3 и ОУБ-7 имеют одинаковую конструкцию и отличаются только вместимостью баллона и устройством распыляющего насадка.
Составами зарядов огнетушителей являются галсдированные
углеводороды (бромистого этила, бромистого метиллена,
тетрафтордибромэтана). Аэрозольный огнетушитель представляет собой
стальной баллон, в горловину которого ввернута крышка с запорно-пусковым
устройством. Внутри корпуса размещен баллон со сжатым газом и сифонной
трубкой. Баллон со сжатым газом выполнен из стали и снабжен запорным
шариком, что позволяет приостанавливать подачу огнетушащего вещества. При
приведении огнетушителя в действие давление в корпусе возрастает, и
бромистый этил через сифонную трубку поступает в выходное сопло, где
жидкая фаза заряда превращается в газожидкостную, образуя аэрозольную
струю и поступая в зону горения.
Аэрозольные огнетушители являются наиболее современным типом огнетушителей, не имеют ограничений по применению и хранению, обладают высокой эффективностью, компактны и получили широкое применение по сравнению с другими типами огнетушителей в автоматических системах пожаротушения.
1.5. Огнетушители порошковые и комбинированные
Для тушения небольших очагов загораний горючих жидкостей, газов, электроустановок напряжением до 1000 В, металлов и их сплавов используются порошковые огнетушители ОП-1, ОП-25, ОП-10.
Порошковый огнетушитель ОП-1 «Спутник» емкостью 1 л используется при тушении небольших загораний на автомобилях и сельскохозяйственных машинах. Состоит из корпуса, сетки и крышки, изготовленных из полиэтилена. Заполнен составом ПСБ (порошок сухой бикарбонатный), состоящий из 88% бикарбоната натрия с добавлением 10 % талька марки ТКВ, стеаратов металлов (железа, алюминия, магния, кальция, цинка) - 9 %.
Во время пользования снимают крышку огнетушителя и через сетку порошок ПСБ вручную распыливают на очаг горения
Порошковый огнетушитель ОП-10 (рис. 4) содержит в тонкостенном десятилитровом баллоне порошок ПС-1 (углекислый натрий с добавками).
Рис. 4.Огнетушитель порошковый ОП-10:
1-удлинитель; 2- кронштейн; 3- баллон с рабочим газом; 4- манометр; 5- корпус; 6- сифонная трубка; 7- насадок
Подается с помощью сжатого газа (азот, диоксид углерода, воздух), хранящегося в дополнительном баллончике емкостью 0,7 л под давлением 15 МПа. Применяется для тушения загораний щелочных металлов (лития, кадия, натрия) и магниевых сплавов.
В других огнетушителях этого типа используются порошковые составы: ПСБ (бикарбонат натрия с добавками), ПФ (фосфорно-аммонийные соли с добавками), предназначенные для тушения древесины, горючих жидкостей и электрооборудования, СИ-2 (силикагель с наполнителем) - для тушения нефтепродуктов и пирофорных соединений.
Комбинированные огнетушители предназначены для реализации метода комбинированного тушения, основанного на последовательной подаче в очаг горения различных огнетушащих веществ, не допускающих повторного воспламенения локализованных и ликвидированных очагов пожара. К данной группе огнетушителей относятся ОХВП-10 и ОК-100.
Огнетушитель комбинированный ОК-100 представляет собой конструкцию, состоящую из двух типов огнетушителей: ОВП и ОП. Огнетушитель состоит из двух сосудов, смонтированных в передвижной тележке. Огнетушащий заряд состоит из двух составов: первый (ОВП) -раствор пенообразователя, второй (ОП) — порошок. По конструкции оба сосуда, в которых размещен заряд аналогичны друг другу. Для выталкивания зарядов из сосудов на тележке смонтирован воздушный баллон с регулятором давления.
Комбинированные огнетушители позволяют осуществить метод комбинированного тушения очагов загораний, обладают высокой эффективностью и не имеют ограничений по применению. Недостатками являются относительная дороговизна изделия и сложность в применении.
Модули порошкового пожаротушения (МПП) предназначены для тушения и локализации пожаров твердых горючих материалов, горючих жидкостей и электроустановок под напряжением до 5000 В в производствен ных, складских, бытовых, офисных и других помещениях. МПП не тушат пожары щелочных и щелочно-земельных металлов и веществ, горящих без доступа воздуха. МПП являются основным элементом для построения автоматических установок порошкового пожаротушения. К ним относятся МПП(Р) «Буран-2,5»; МПЩР) «Буран-8СВ» (средневысотный); МПП(Н)-100.
Практическая часть
Студенты в группах по 5 человек ознакамливаются со стендами по пожарной безопасности (лаборатория чрезвычайных ситуаций)
В тетради для лабораторно-практических занятий оформляют краткие расунки наиболее распространенных огнетушителей и краткие положения к ним по устройству по устройству эксплуатации.
В конце работы студенты дают ответы на контрольные вопросы, которые представлены ниже.
Контрольные вопросы
1. Что такое огнетушитель?
2. По каким основным признакам классифицируются огнетушители?
3. Какие виды огнетушителей вы знаете?
4. Назовите основные недостатки водных огнетушителей.
5. Для тушения каких очагов загораний используются порошковые огнетушители?
6. Для чего предназначены комбинированные огнетушители?
7. Какие виды газовых огнетушителей вы знаете?
8. Чем заполняют углекислотные огнетушители?
9. В чем состоит принцип действия воздушно-пенных огнетушителей?
10. Для тушения каких пожаров предназначены модули порошкового пожаротушения?
Литература
1. Положение об особенностях расследования несчастных случаев на производстве в отдельных отраслях и организациях. Постановление Министерства Труда и социального развития РФ от 24.10.02 г. № 73.
2. Никитин В.С., Бурашников Ю.М., Агафонов А.И. Охрана труда в пищевой промышленности. -М.: Колос, 1996.
3. Трудовой Кодекс Российской Федерации. - М.: ЮРКНИГА, 2005. -160 с.
4. ППБ-01-03 Правила пожарной безопасности в Российской Федерации. -М., 2003.
5. Жадан А.И. Пожарная безопасность. Руководство по обучению. Биотаплюс. - Нижний Новгород, 2003.
6. Безопасность жизнедеятельности / Под ред. С.В, Белова. - М., 2003.
7. Баратов А.Н., Пчелинцев В.А. Пожарная безопасность. - М., 1997.
8. ШТБ 166-97 Пожарная техника. Огнетушители. Требования к эксплуатации. - М., 1997.
9. НПО пожарной безопасности «Пульс». Автоматическая пожарная защита. - М., 2005.
Лабораторная работа №4
Исследование эффективности использования приборов
дозиметрического контроля
Цель работы.
Изучить методы обнаружения ионизирующего излучения (ИИ), принцип действия приборов контроля радиоактивного облучения.
Получить практические навыки по измерению и оценки фоновых значений ионизирующих излучений.
Содержание работы.
Изучить методический материал, принцип работы прибора дозиметрического контроля по выбору преподавателя. Измерить фоновое значение ионизирующих излучений, плотность потока бета-излучений с поверхности, определить удельную активность радионуклида цезия -137 в пищевых продуктах ( по выбору преподавателя)
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Изотоп – химический элемент, ядро атома которого содержит одинаковое число протонов, но различное число нейтронов
Нуклид – вид атомов с данным числом протонов и нейтронов в ядре. Характеризующийся массовым числом А (атомной массой) и атомным номером Z.
Радиоактивность – это процесс самопроизвольного превращения неустойчивого нуклида в другой нуклид, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения выделения энергии с постоянной скоростью, присущей данному виду ядер (радионуклидов)
Ионизация – это акт разделения электрически нейтрального атома на две противоположно заряженные частицы: отрицательный электрон и положительный ион.
Облучение – процесс взаимодействия излучения со средой.
Ионизирующее излучение – любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков.
Альфа-излучение – образуется за счет альфа-распада –поток ядер гелия (Не). Вследствии большой ионизирующей способности пробег альфа частиц очень мал. В выоздухе он составляет не более 10 см и до 0,1 мм в биоткани.
Бета –излучение ( бета-частицы) –высокоэнергетические электроны, обладают в сотни раз меньшей ионизирующей способностью, чем альфа-частица. Вследствие этого они распространяются в воздухе до 10-20м, в биоткани –на глубину 5-7 мм, в дереве – до 2.5мм, алюминии –до 1 мм.
Гамма-излучение (гамма-квант электромагнитной энергии-зывают проникающим.
Доза излучения (Д) в общем – это количество энергии ИИ, поглощенное единицей массы облучаемой среды за время облучения.
Экспозиционной дозой гамма-излучения (или просто экспозиционной дозой) Д э называется количественная характеристика излучений, основанная на их ионизирующем действии в сухом атмосферном воздухе и выраженная отношением суммарного электрического заряда ионов одного знака, поглощенным в некоторой массе воздуха, к этой массе Единицей измерения экспозиционной дозы рентгеновского и - излучения системе СИ служит кулон на килограмм (Кл/кг)
Поглощенная доза ИИ (Д п) – это количество энергии любого вида излучений, поглощенное единицей массы вещества, отнесенное к этой массе. Единицей измерения поглощенной дозы в системе СИ является Грей (Гр). 1 Гр – это такая доза, при которой 1 кг вещества поглощает энергию в 1 Дж.
Эквивалентная доза (Н) – служит для оценки последствий облучения малыми дозами и определяется как произведение поглощенной дозы на коэффициент качества.
Мощностью дозы излучения Р (или уровнем радиации) - доза, отнесенная к единице времени:
Р = Д / t. Она показывает какую дозу излучения можно получить за единицу времени а данном поле ИИ.
Мощность экспозиционной дозы рентгеновского или гамма-излучения (Р э) – это экспозиционная доза за время t, отнесенная к этому времени: Р э = Д э / t. В системе СИ мощность экспозиционной дозы измеряется в Кулонах на килограмм в секунду (Кл/кг.с
Мощность поглощенной дозы (Р п) – это поглощенная доза за время t, отнесенная к этому времени: Р п = Д п / t. Единицей измерения мощности поглощенной дозы служит Грей в секунду: Гр/с = Дж/кг.с = Вт/кг.
Мощность эквивалентной дозы (Р н) – это величина эквивалентной дозы за время t, отнесенная к этому времени: Р н = Н / t. Единицей измерения мощности эквивалентной дозы в системе СИ служит Зиверт в секунду (Зв/с).
Активность А радиоактивного вещества – основная характеристика источника ионизирующего излучения, мера интенсивности распада радиоактивных веществ и определяется как количество распадов ядер атомов радиоактивного вещества в единицу времени. В системе СИ за единицу активности принят Беккерель (Бк). 1 Бк – это количество вещества, в котором происходит один распад в секунду.
Еще ее называют эффектной дозой. Единицей измерения эквивалентной дозы служит зиверт (Зв).
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
К числу различных современных факторов и явлений, оказывающих вредное влияние на человека и природную среду, относятся и ионизирующие излучения.
Ионизирующими излучениями (ИИ) называют всякие излучения, взаимодействие которых с веществом приводит к образованию электрически заряженных частиц. К ИИ относятся квантовые и фотонные излучения. Источниками ИИ являются ядра атомов радиоактивных элементов. К радиоактивным относятся элементы, ядра атомов которых способны самопроизвольно распадаться. Такими элементами, в основном, являются элементы, в которых соотношение числа протонов и нейтронов превышает 1…1,6, т.е. Р/ > 1…1,6.
В настоящее время из всех элементов таблицы Д.И. Менделеева известно более 1500 изотопов. Из этого количества изотопов лишь около 300 стабильных и около 90 являются естественными радиоактивными элементами.
Продукты ядерного взрыва содержат более 100 нестабильных первичных изотопов. Большое количество радиоактивных изотопов содержится в продуктах деления ядерного горючего в ядерных реакторах АЭС.
Таким образом, источниками ИИ могут быть естественные и искусственные радиоактивные вещества, изготовленные на их основе медицинские и научные препараты, продукты ядерных взрывов при применении ядерного оружия, отходы атомных электростанций при авариях на них.
Основной мерой воздействия ИИ на живые организмы является доза излучения (облучения). Доза излучения (Д) в общем – это количество энергии ИИ, поглощенное единицей массы облучаемой среды за время облучения.
Различают дозы: экспозиционную, поглощенную и эквивалентную.
Экспозиционной дозой гамма-излучения (или просто экспозиционной дозой) Д э называется количественная характеристика излучений, основанная на их ионизирующем действии в сухом атмосферном воздухе и выраженная отношением суммарного электрического заряда ионов одного знака, поглощенным в некоторой массе воздуха, к этой массе:
d q
Д э = d m , (1)
где q – суммарный электрический заряд, образованный ИИ в воздухе массой m.
Единицей измерения экспозиционной дозы рентгеновского и - излучения системе СИ служит кулон на килограмм (Кл/кг).
Внесистемной единицей измерения величины экспозиционной дозы является рентген (Р). Используются и его дольные единицы: миллирентген (мР); микрорентген (мкР).
Один рентген (1Р) – это такая доза гамма-излучения, под действием которой в 1 см3 сухого воздуха при нормальных условиях образуются ионы, несущие одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака.
Доза в 1Р соответствует образованию 2,08 109 пар ионов в 1 см3 воздуха. Если учесть, что заряд электрона равен 1,6 10-19 кулона, масса 1 см3 воздуха – 1,29 10-6 кг, то 1Р = 2, 58 10-4 Кл/кг. Тогда 1 Кл/кг = 3880 Р.
Поглощенная доза ИИ (Д п) – это количество энергии любого вида излучений, поглощенное единицей массы вещества, отнесенное к этой массе:
W
Д п = m , (2)
где W – поглощенная энергия излучений, Дж; m – масса облучаемого вещества, кг.
Единицей измерения поглощенной дозы в системе СИ является Грей (Гр). 1 Гр – это такая доза, при которой 1 кг вещества поглощает энергию в 1 Дж.
Внесистемной единицей измерения поглощенной дозы является рад. 1 рад – это такая доза излучения, при которой 1 г вещества поглощается энергия в 100 эрг.
Исходя из соотношений: 1 Дж = 0,239 кал = 6,25 1018 электрон-вольт = 107 эрг, можно записать:
100 эрг 105 эрг
1 рад = 1 г = 1 кг = 10 –2 Дж/кг, т.е. 1 рад = 10 –2 Гр или 1 Гр = 100 рад
Зная, что 1 Р – это такая доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой в 1 см3 образуется 2,08 109 пар ионов (3,3 10 –10 Кл), можно определить энергию излучения, затрачиваемую на ионизацию в воздухе при дозе в 1 Р:
2,08 109 34 10 –6 1,6 10 -6
1 Р = 1,29 10 –3 = 88 эрг/г ,
где 34 10 –6 – работа, затрачиваемая на образование одной пары ионов, М эв ;
1,6 10 –6 – переводной коэффициент из М эв в эрг;
1,29 10 –3 – масса 1 см3 воздуха в граммах;
1 эв = 1,6 10 –19 Дж.
Таким образом, соотношения между единицами измерения экспозиционной и поглощенной дозами составляют:
для воздуха 1 Р = 0,88 рад,
для биоткани 1 Р = 0,93 рад,
1 рад в среднем = 1,44 Р.
Кроме рентгена и рада практическое применение находит и единица измерения дозы – биологический эквивалент рентгена (бэр).
1 бэр – это единица дозы любого вида ИИ в биологической ткани, которая создает тот же эффект, что и доза в 1 Р рентгеновского или гамма-излучения:
1 бэр = 1 рад К , где К – коэффициент качества.
Эквивалентная доза (Н) – служит для оценки последствий облучения малыми дозами и определяется как произведение поглощенной дозы на коэффициент качества К, т.е.
Н = Д п К
Еще ее называют эффектной дозой. Единицей измерения эквивалентной дозы служит зиверт (Зв).
1 Зв = 100 бэр = 100 рад К
Для измерения поглощенной и эквивалентной дозы используются также дольные единицы рада и зиверта: миллирад (мрад), миллизиверт (мЗв), микрорад (мкрад), микрозиверт (мкЗв).
Коэффициент качества служит для учета биологической эффективности ИИ различных видов при определении биологического эквивалента рентгена и, следовательно, эквивалентной дозы. Он имеет следующие значения: для рентгеновского, гамма, бета и позитронного излучений – 1; для -излучения с энергией меньше 10 Мэв – 20; для нейтронов с энергией 0,1…10 Мэв – 10; для нейтронов с энергией меньше 20 кэв – 3.
Эквивалентная доза – основная единица в области радиационной безопасности и используется, в основном, в мирное время.
Таким образом, основной мерой, определяющей поражающее действие ИИ, является доза (поглощенная или эквивалентная).
Основным параметром, характеризующим поле или источник ИИ и которым определяется величина возможной дозы излучения, является мощность дозы.
Различают мощности экспозиционной, поглощенной и эквивалентной дозы.
Мощностью дозы излучения Р (или уровнем радиации) называется доза, отнесенная к единице времени: Р = Д / t. Она показывает какую дозу излучения можно получить за единицу времени а данном поле ИИ.
Мощность экспозиционной дозы рентгеновского или гамма-излучения (Р э) – это экспозиционная доза за время t, отнесенная к этому времени: Р э = Д э / t. В системе СИ мощность экспозиционной дозы измеряется в Кулонах на килограмм в секунду (Кл/кг.с). А поскольку Кл/с есть ампер, то Кл/кг.с = А/кг. Внесистемной единицей измерения мощности экспозиционной дозы является рентген в час (Р/ч), а также ее долевые единицы мР/ч, мкР/ч.
Мощность поглощенной дозы (Р п) – это поглощенная доза за время t, отнесенная к этому времени: Р п = Д п / t. Единицей измерения мощности поглощенной дозы служит Грей в секунду: Гр/с = Дж/кг.с = Вт/кг. Внесистемной единицей служит рад в час (рад/ч) и ее долевые единицы: мрад/с и мкрад/с.
Мощность эквивалентной дозы (Р н) – это величина эквивалентной дозы за время t, отнесенная к этому времени: Р н = Н / t. Единицей измерения мощности эквивалентной дозы в системе СИ служит Зиверт в секунду (Зв/с). Внесистемная единица – бэр в час (бэр/ч) и ее производные: мбэр/ч и мкбэр/ч.
Основной характеристикой источника ИИ является активность. Активность – есть мера интенсивности распада радиоактивных веществ и определяется как количество распадов ядер атомов радиоактивного вещества в единицу времени. В системе СИ за единицу активности принят Беккерель (Бк). 1 Бк – это количество вещества, в котором происходит один распад в секунду. Внесистемной единицей является Кюри (Ки). 1 Ки – это количество вещества, в котором в одну секунду происходит 37 109 распадов или 2,2 1012 распадов в минуту. Используют также долевые единицы: мКи, мкКи.
Для определения степени загрязнения местности, продуктов питания и воды используют единицы: Ки/км2, Ки/м2, Ки/кг, Ки/л.
Чем больше период полураспада (Т) и массовое число радиоактивного элемента, тем большее его количество соответствует 1 Ки. Например, одному Кюри соответствует: 1 мг Со-60 (Т = 5 лет), 1 г Rа-226 (Т = 1590 лет), 16 г Рu-239 (Т = 2400 лет), 570 кг U-235 (Т = 880 млн. лет).
Активность радиоактивных веществ со временем уменьшается по закону: t
а = а 0 е 0,693 T ,(3)
где а 0 – активность вещества в начальный момент времени (t = 0);
t – текущее время, на которое определяется активность;
Т – период полураспада вещества.
Уменьшение активности источника ИИ приводит к уменьшению мощности дозы и дозы излучения.
Наиболее чувствителен к воздействию ИИ человек. В результате облучения ИИ у человека развивается лучевая болезнь, которая может привести к летальному исходу.
Чем больше доза излучения, тем сильнее ее поражающее воздействие. Большое значение имеют условия облучения. Одна и та же доза, полученная в различные промежутки времени или с перерывами, оказывает различный биологический эффект. Так, доза в 1000 рад окажется смертельной при однократном воздействии ИИ на все тело, но такая же доза не вызовет смерти и выраженных расстройств в организме, если будет постепенно воспринята человеком в течение 30 лет.
На степень поражения организма оказывают влияние и индивидуальные особенности. У одних людей заболевания и смерть могут наступить после однократного облучения дозой 200 рад, в то время как другие останутся живы после облучения дозой 400 рад.
Воздействие ИИ на животных также вызывает у них заболевание лучевой болезнью, тяжесть которой зависит от величины поглощенной дозы. Степени лучевой болезни у животных развиваются такие же, как и у человека. При этом вызываются они не очень отличающимися дозами излучения, что видно из нижеприведенной таблицы. Воздействие ИИ на животных также зависит от их индивидуальных особенностей. Сравнительные дозы, вызывающие лучевую болезнь у людей и животных приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Сравнительные значения доз излучения, вызывающие лучевую болезнь у человека и животных
|
Степень лучевой болезни |
Дозы излучения, вызывающие болезни, рад |
|
|
|
Людей |
Животных |
|
Легкая |
100-200 |
150-250 |
|
Средняя |
200-400 |
250-400 |
|
Тяжелая |
400-600 |
400-750 |
|
Крайне тяжелая |
более 600 |
более 750 |
Радиоактивные вещества любого происхождения оказывают вредное воздействие и на растения. В зависимости от величины радиоактивных частиц на поверхности растений может задерживаться от 8 до 90% выпавших на землю радиоактивных веществ. Растения наиболее чувствительны к облучению в период ранних фаз развития, когда страдают зоны активного роста, т.е. молодые делящиеся клетки. При этом растениям разных видов и сортов присуща неодинаковая радиационная устойчивость. Лучевое поражение у растений проявляется в торможении роста и замедлении развития, снижении урожая, понижении репродуктивного качества семян, клубней, корнеплодов. При больших дозах облучения возможна гибель растений, проявляющаяся в остановке роста и усыхании. В зонах радиоактивного загрязнения поражаются и могут погибать деревья лесных массивов. Величины летальных доз излучения для сельскохозяйственных культур и деревьев различных видов приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Летальные дозы однократного кратковременного -облучения для различных растений, находящихся на фазах вегетации
|
Вид растений |
Доза облучения, Р |
Вид растений |
Доза облучения, Р |
|
Овес |
330 |
Картофель, капуста |
1260 |
|
Кукуруза |
420 |
Свекла сахарная |
1340 |
|
Рожь, ячмень |
435 |
Естественные травы |
1200 |
|
Пшеница |
450 |
Тисс |
80 |
|
Горох огородный |
400 |
Сосна веймутовая |
100 |
|
Томат вишневоплодовый |
1240 |
Ель сизая |
102 |
|
Рис |
1960 |
Лиственница японская |
125 |
|
Лен |
2070 |
Дуб красный, береза |
800 |
|
Хлопчатник |
1010 |
Клен красный |
1000 |
Радиоактивные вещества, выпадающие на растения, не только загрязняют их, но и частично всасываются внутрь. Внутрь растений радиоактивные вещества поступают также из почвы. Загрязнение земельных угодий исключает их из землепользования или ограничивает возможность использования. Изотопы, попавшие в почву, мигрируют по цепочкам: почва-растение-человек; почва-растение-животное-человек. Радиоактивные вещества попадают также и в водоемы из атмосферы или за счет смыва с почвы. В результате заражается вода, заражаются или гибнут рыбы и другие обитатели водоемов. Человек, употребляя зараженную радиоактивными веществами воду, употребляя в пищу зараженные радиоактивными веществами сельскохозяйственные продукты или продукты зараженных морей, рек, водоемов, подвергается поражению.
Радиоактивные вещества (источники ИИ), попадая на поверхность зданий, сооружений, техники, транспорта, оборудования и других объектов, также представляют опасность для человека.
Воздействию ИИ человек подвергается в той или иной мере практически постоянно: за счет воздействия природных излучений (солнечная и космическая радиация, излучение из недр земли и др.), при работе с источниками ИИ на предприятиях (учреждениях), при проведении медицинских рентгенорадиологических процедур и т.п. Но наиболее массовое облучение людей может иметь место при применении ядерного оружия, а также при крупных авариях на радиационно-опасных объектах. Это требует от федеральных, региональных, местных органов власти, министерств, ведомств, предприятий строгого соблюдения основ радиационной безопасности.
Своевременное обнаружение радиоактивного заражения, определение степени его влияния на безопасность и деятельность персонала предприятий и населения является важнейшей задачей системы радиационной разведки и дозиметрического контроля. Система радиационной разведки и дозиметрического контроля включает силы и средства.
Под силами понимаются организационные структуры, которые занимаются разведкой и контролем. К ним относятся: учреждения сети наблюдения и лабораторного контроля (гидрометеостанции, центры санитарно-эпидемиологического наблюдения, ветеринарные лаборатории, агрохимлаборатории, объектовые лаборатории, институты и т.д.), посты радиационного и химического наблюдения и другие разведывательные формирования, лаборатории, промышленные предприятия, административные структуры гражданской обороны и т.д.
К средствам радиационной разведки и дозконтроля относятся дозиметрические приборы, которыми те или иные структуры оснащаются. Именно дозиметрическими приборами, в основном, определяется эффективность радиационной разведки и контроля.
Методы обнаружения ИИ
К основным из них относятся:
ионизационный, в котором используется эффект ионизации газовой Среды, вызываемой воздействием на нее ИИ, и как следствие – изменение ее электропроводности;
сцинтилляционный, заключающийся в том, что в некоторых веществах под воздействием ИИ образуются вспышки света, регистрируемые непосредственным наблюдением или с помощью фотоумножителей;
химический, в котором ИИ обнаруживаются с помощью химических реакций, изменения кислотности и проводимости, происходящих при облучении жидкостных химических систем;
фотографический, заключающийся в том, что при воздействии ИИ на фотопленку на ней в фотослое происходит выделение зерен серебра вдоль траектории частиц (квантов). Место, где произошло выделение металлического серебра воспринимается как черная точка, а совокупность таких точек как черное пятно;
метод, основанный на проводимости кристаллов, т.е. когда под воздействием ИИ возникает ток в кристаллах, изготовленных из диэлектрических материалов и изменяется проводимость кристаллов из полупроводников;
тепловой или калориметрический метод, основанный на использовании непосредственного или косвенного теплового эффекта, возникающего при взаимодействии ИИ с веществом.
На основании перечисленных методов обнаружения ИИ изготавливаются различные детекторы этих излучений, которые являются одной из трех составных частей дозиметрических приборов (рис.1).
Детектор ИИ представляет собой устройство, предназначенное для преобразования энергии этих излучений в другой вид энергии, удобный для последующей регистрации измерителем.
К наиболее распространенным детекторам относятся: ионизационные камеры; газоразрядные счетчики; полупроводниковые детекторы; сцинтилляционные детекторы; радиотермолюминисцентные детекторы; химические детекторы и др.
Измеритель
Рис.1. Обобщенная структурная схема дозиметрического прибора.
Ионизационная камера (ИК) представляет собой устройство, состоящее из двух изолированных друг от друга электродов, к которым подведено напряжение. Когда в воздушном пространстве между электродами происходит ионизация, то под воздействием электрического поля ионы приобретают направленное движение и в цепи протекает электрический ток, называемый ионизационным.
Величина его зависит от интенсивности ИИ. Принципиальная схема работы ионизационной камеры представлена на рис.2.
Выполняются ионизационные камеры в виде емкости различной формы (куба, параллелепипеда, цилиндра) и заполняются обычным воздухом при нормальном давлении.
n, , + + +
- - -
Рис.2. Принципиальная схема работы ионизационной камеры.
Газоразрядный счетчик (ГС) представляет собой металлический или стеклянный (в этом случае на внутреннюю стенку наносится токопроводящий материал) цилиндр, внутри которого коаксиально расположена тонкая стальная нить. Корпус является отрицательным, а нить положительным электродами, к которым приложено довольно высокое напряжение. Пространство между электродами заполнено инертными газами (неон, аргон, гелий или их смеси) под пониженным давлением. Принципиальное отличие ГС от ИК состоит в том, что в ГС используется усиление ионизационного тока за счет явления ударной ионизации.
Ударная ионизация возникает при значительно больших по сравнению с ИК значениях напряжений. В этих условиях электроны, образованные непосредственным воздействием ИИ, приобретают такую энергию, которая достаточна для ионизации атомов газа. Электроны вторичной ионизации вместе с электронами первичной ионизации в последующих столкновениях ионизируют другие атомы. Таким образом происходит лавинообразное размножение зарядов. При достижении электронами положительного электрода (нити) происходит их нейтрализация, что уменьшает потенциал, поданный на нить, и для его восполнения в цепи появится импульс напряжения. Частота импульсов будет пропорциональна интенсивности ИИ. Принципиальная схема конструкции ГС приведена на рис.3. Газоразрядные счетчики бывают стальные, стеклянные, тонкостенные, толстостенные, торцовые и др.
4 2 1 4
3 3
Рис.3. Принципиальная схема конструкции ГС: 1 – корпус (катод), 2 – нить (анод), 3 – выводы, 4 – изоляторы.
Полупроводниковые детекторы все чаще находят применение в современной дозиметрической аппаратуре, работающей на основе ионизационного метода регистрации ИИ. Принцип их действия подобен принципу действия ионизационной камеры, однако в основу работы полупроводникового детектора лежит ионизация атомов не газа, а твердого вещества – полупроводника. В качестве основных материалов для изготовления полупроводниковых детекторов используются германий и кремний. Конструкция полупроводникового детектора приведена на рис.4.
+ -
2 3
1
Рис.4. Конструкция полупроводникового детектора: 1 – монокристалл полупроводника, 2,3 – напыленные металлические электроды.
Большим достоинством полупроводниковых детекторов являются небольшие размеры и вес.
Сцинтилляционный детектор представляет собой сочетание сцинтиллятора, в котором энергия ИИ преобразуется в световую энергию, и оптически соединенного с ним фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), преобразующего световую энергию в электрический импульс (рис.5).
3 4 5
1 2
6
R Н
Рис.5. Сцинтилляционный детектор: 1 – сцинтиллятор, 2 – световод, 3 – фотокатод ФЭУ, 4 – фокусирующий электрод, 5 – диоды, 6 – анод.
Принцип работы такого детектора состоит в следующем. В сцинтилляторе 1 при прохождении ионизирующей частицы возникает квант света. Свет через световод 2 воздействует на фотокатод 3 ФЭУ. Квант света на фотокатоде 3 выбивает электрон, который через фокусирующий электрод 4 попадает на первый диод. В результате вторичной электронной эмиссии на диодах электроны выбивают из них вторичные электроны, образуя нарастающую от диода к диоду электронную лавину. Заканчивается эта лавина при достижении анода 6. В результате в цепи анода потечет ток и на нагрузочном сопротивлении появится импульс напряжения, который может быть зарегистрирован.
Радиотермолюминисцентные детекторы. Под радиотермолюминисценцией понимают такой процесс, при котором накопленная в кристалле энергия ИИ преобразуется в энергию флюоресценции под действием теплового возбуждения. Для краткости, обычно, вместо термина «радиотермолюминисценция» употребляют термин «термолюминисценция». К наиболее широко применяемым термолюминисцентным материалам относятся фтористый кальций CaF 2 и фтористый литий LiF. Используют термолюминофоры и на основе алюмофосфарных стекол. Основным материалом стекла являются MgO, P 2O 5, Al 2O 3. В качестве активатора этого стекла используют MnO 2 или серебро.
Недостатком алюмофосфарного стекла является его светочувствительность. В связи с этим необходима тщательная упаковка таких детекторов в светонепроницаемую оболочку.
Химические детекторы предполагают использование жидкостных химических систем. Их можно приготовить из тканеэквивалентных реактивов. Продукты радиационно-химических реакций в них сравнительно стабильны и могут быть измерены непосредственно по изменению цвета.
Средства измерения ИИ
Используя тот или иной детектор, разрабатывают средства измерения ИИ (дозиметрические приборы), которые делятся на три группы.
К первой группе относятся средства радиационной разведки, которые служат для обнаружения радиоактивного заражения и измерения величины мощности дозы радиоактивно зараженной местности или от любого другого источника ИИ. К этим средствам относятся измерители мощности дозы. Результаты измерений, полученные с помощью этих средств, позволяют оценить степень потенциальной опасности облучения человека.
Ко второй группе относятся средства, которые служат для измерения величины поглощенных доз гамма- и гамма-нейтронного излучения (приборы дозиметрического контроля). К ним относятся индивидуальные измерители доз.
К приборам третьей группы относятся средства контроля радиоактивного заражения техники, оборудования, имущества, людей, продовольствия, воды и других объектов. К ним относятся измерители мощности дозы и радиометрические установки (лаборатории).
Измерители мощности дозы
Переносной измеритель мощности дозы ДП-5В. ДП-5В - предназначен для измерения мощности дозы над радиоактивно зараженной местностью, а также для измерения радиоактивного заражения различных объектов по гамма-излучению. Кроме того, он позволяет обнаруживать бета-излучение. Таким образом, прибор является средством радиационной разведки и дозиметрического контроля.
Диапазон измерений мощности доз гамма-излучения от 0,05 мР/ч до 200 Р/ч разбит на 6 поддиапазонов.
Основная относительная погрешность измерений прибора при нормальных климатических условиях (00С и 760 мм рт.ст) не превышает – 30%. Прибор сохраняет работоспособность после воздействия транспортной тряски с ускорением 100 м/с 2, падения с высоты до 0,5 м. Прибор состоит из двух блоков: блока детектирования и измерительного пульта. Блок детектирования содержит газоразрядные счетчики ГС1 и ГС2 различной чувствительности и усилитель. В измерительном пульте находится интегрирующий контур с микроамперметром (стрелочное измерительное устройство).
Масса прибора с комплектом источника питания не более 3,2 кг.
Переносной измеритель мощности дозы ИМД-1. Предназначен для измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения, а также для обнаружения - излучения. Выпускается в двух модификациях: ИМД – 1С (стационарный) и ИМД – 1Р (переносной), которые отличаются длиной кабеля между блоками и наличием сетевого блока питания.
Диапазон измерений прибора от 0,01 мР/ч до 999 Р/ч. разбит на два поддиапазона «мР/ч» и «Р/ч». Детектор поддиапазона «мР/ч» (СБМ-21 – счетчик большой чувствительности) расположен в блоке детектирования. Детектор поддиапазона «Р/ч» (СИ-38Г – газоразрядный счетчик малой чувствительности) расположен в измерительном пульте.
Масса рабочего комплекта прибора (1Р – переносной вариант) – 3,3 кг.
Бортовой измеритель мощности дозы ИМД-21Б. Модификации прибора: бортовой, бортовой автоматизированный, стационарный, стационарный автоматизированный.
Прибор устанавливается на наземных подвижных объектах и предназначен для измерения мощности дозы гамма-излучения и выдачи светового сигнала о превышении порогов значений мощности дозы.
Диапазон измерений от 1 до 999 Р/ч. В этом диапазоне установлены 5 пороговых значений мощности дозы (1,5; 10; 50; 100 Р/ч), о превышении которых подается световой сигнал.
Быстродействие прибора не превышает 10 с.
Комбинированный измеритель мощности дозы – радиометр ИМД-12. Предназначен для измерения:
удельной и - активности зараженных продовольствия, фуража и воды;
поверхностей - зараженности объектов;
мощности дозы - излучения от радиоактивно зараженных местности и объектов.
Диапазон измерений зависит от вида измерений. Например, при определении удельной - активности от 10 –6 до 10 –3 Ки/кг или от 103 до 107 - частиц/см2мин.; при измерении мощности дозы от 0,1 мкР/ч до 999 Р/ч.
Сцинтилляционный геологоразведочный прибор СРП-68-01.
Предназначен для определения активности пород при геологоразведочных работах. Может использоваться также для измерения мощности дозы при аварийных ситуациях на радиционно опасных объектах для поисков источника ИИ.
Диапазон измерений прибора от 0 до 3000 мкР/ч разбит на 5 поддиапазонов: 0-30, 0-100, 0-300, 0-1000, 0-3000 мкР/ч.
Измерительное устройство – стрелочное, имеет 2 шкалы: верхняя имеет деления от 0 до 100, нижняя – от 0 до 30.
В комплект прибора входят: блок детектирования; пульт; головные телефоны. Детектор – сцинтилляционный с ФЭУ.
Измерители мощности дозы, используемые населением
В последние годы, особенно после катастрофы на ЧАЭС, население стало проявлять повышенный интерес к радиационной обстановке. При этом не следует забывать и то, что население подвергается облучению от малоинтенсивных и техногенных фоновых источников излучения.
Значение естественного радиационного фона колеблется в зависимости от местности или района города и в основном составляет 0,05 – 0,2 мкЗв/ч (5-20 мкбэр/ч). В аномальных местах, где близко к поверхности проходят гранитные массы, грунты или водные источники, содержащие повышенные концентрации естественных радионуклидов, вблизи домов, облицованных гранитом, он достигает 0,4 мкЗв/ч (40 мкбэр/ч).
Радиационный уровень, соответствующий естественному 0,1 – 0,2 мкЗв/ч (10-20 мкбэр/ч), признано считать нормальным. Уровень свыше 0,6 мкЗв/ч (60 мкбэр/ч) считается повышенным. На эти значения население и должно ориентироваться, пользуясь бытовыми приборами.
Если мощность дозы превышает 1,2 мкЗв/ч (120 мкбэр/ч), рекомендуется удалиться с данного места или находиться на нем не более шести месяцев в год.
Если мощность дозы превышает 2,5 мкЗв/ч (250 мкбэр/ч), пребывание следует ограничить тремя месяцами в год.
При превышении 7 мкЗв/ч (700 мкбэр/ч) – одним месяцем.
Бытовые приборы для населения представляют собой особый класс приборов, предназначенных для оценки населением радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях и других местах. Ими можно оценивать загрязнение продуктов питания и воды. При этом оценку радиоактивного загрязнения (удельной или объемной активности) продуктов питания и воды проводят методом прямого измерения на расстоянии 1-5 см от исследуемого объекта массой не менее 1 кг или объемом не менее 1 л по разности результатов измерений излучения от объекта и радиационного фонда.
Радиационный фон не должен превышать 0,1-0,2 мкЗв/ч (10-20 мкР/ч).
Измерение показаний при измерении продуктов питания и воды до уровня 3,7 кБк/кг (10 –7 Ки/кг, Ки/л) соответствует примерно 10-15 мкР/ч и наоборот.
При превышении уровня в 3,7 кБк/кг, соответствующего радиоактивному загрязнению продуктов питания, рекомендуется отказаться от их потребления или ограничить потребление вдвое по сравнению с обычным рационом.
Для решения этих задач в настоящее время для населения разработаны десятки дозиметрических приборов, из которых отобраны наиболее удачные модели и освоен их серийный выпуск. Наиболее удачливыми из них являются приборы типа ДРГ-0,1-Т «Белла» («Белла», «Сосна», «Ратон», ДБГ-06Т, РКСБ-104). Диапазон их измерений а зависимости от типа достигает 10000 мкР/ч («Белла», «Юпитер», «Сосна» - от 10 до 10000 мкР/ч; ИМД-70 – от 20 до 105 мкР/ч).
В качестве детекторов в них используются от одного до четырех газоразрядных счетчиков СБМ-20. Питание осуществляется от элементов типа «Крона», А-316. Время непрерывной работы от одного комплекта источников питания составляет от 100 до 500 ч.
Время набора информации (время измерения) в основном не превышает 25-60 с. Масса приборов – в пределах 250-400 г.
РКСБ-104- (Рис. 1) -комбинированный прибор, выполняющий функции дозиметра и радиометра. Обеспечивает возможность измерения:
-мощность эквивалентной дозы гамма-излучения на местности и в помещениях в пределах 10…10 000 микрорентген в час (0,1-100 мкЗв/ч);
- плотность потока бета-излучения с поверхности;
-удельную активность радионуклида цезий-137( содержание цезия-137) в продуктах питания, кормах и других веществах.
Пределы погрешности измерений мощности эквивалентной дозы гамма-излучений - ± 25%.
Рис 1. Лицевая сторона прибора РКСБ-104
На приборе нанесены следующие маркировочные обозначения:
В верхней части панели – жидкокристаллический индикатор, ан котором появляется измерительная информация в виде 4-разрядного числа (1)В нижней левой части панели –(2) обозначения, принятые для измерения величин, и их сокращенные наименования:
«Н» - мощность эквивалентной дозы гамма-излучения»,
«φ» -плотность потока бета-излучения с поверхности;
« Аm» - удельная активность радионуклида цезия-137»
Обозначения измеряемых величин заключены в разноцветные прямоугольные поля. Этими же маркировочными цветами отмечена вся служебная информация в, имеющаяся на лицевой панели и относящаяся к конкретной измеряемой величине (единицы измерения, пересчетные коэффициенты)
Под цифровым индикатором слева (3)нанесен знак « 3 33333» переполнения индикатора, на табло при этом переполнения появляется символ « 333333».
Справа от индикатора (4) нанесен знак «3333333», при разряде батареи питания до напряжения 6В на индикаторе появляется символ «V»;
Средней части лицевой панели (5) нанесены пересчетные коэффициенты для каждого диапазона ( времени ) измерения.
Указатели кнопки « Раб» и «Деж» - определяют выбор режима работы.
На обратной стороне прибора под крышкой-фильтром нанесены обозначения движков кодового переключения, для изменения задачи исследования.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Задание 1.Измерение уровня гамма-излучения при помощи прибора РКСБ-104
Ход работы
1.Установить движки кодового переключателя в положение, необходимое при определении мощности эквивалентной дозы гамма-излучения
2. Перевести тумблеры S2 и S3 (рис 1) в верхнее положение ( 0,01, 0,01, 200 и РАБ)
3. Тумблер S1 поставить в положение «ВКЛ»
4. Установить прибор на высоте 1-1,5 метра от пола и измерить фоновое значение в 5 точках исследуемого помещения пятикратно, записав среднеарифметический результат в таблицу 1 протокола.
Если прибор работает правильно, то на индикаторе возникнут цифровые показания, которые будут увеличиваться со временем. Через 27…28 секунд, когда прибор закончит первое измерение, на индикаторе рядом с цифрами высветится значок «F» и раздастся звуковой сигнал. Высветится уровень радиации. Спустя 14 секунд измерение автоматически повторится.
Значащая часть 4-разрядного числа соответствует измеренной величине мощности экспозиционной дозы гамма-излучения в микрорентгенах в час (мкР/ч), а при умножении числа на перерасчетный коэффициент 0,01 –получаем результат в микрозивертах в час ( мкЗв/ч)
Например: индицируется число 0018, его значащая часть -18 соответствует -18 мкР/ч, или
0,18 мкЗв/ч
Если первая цифра показаний на индикаторе 0, то необходимо переключить прибор на более чувствительный диапазон измерений. ( перевести тумблер S3 (рис 1) в нижнее положение ) При этом возрастает точность, время измерения увеличивается до 270-280 сек. В этом случае, при показании табло, например, числа 0182, показания прибора -182, пересчетный коэффициент -0,001, полученный результат – 0,182 мкЗв/ч (18,2 мкР/ч – индуцируемое на табло число делят на 10).
5) В отчете отразить схему замера. Сделать вывод о соответствии полученных результатов санитарно-гигиенической норме.
Задание 2.Определение плотности потока бета-излучения с исследуемой поверхности
1.Установить движки кодового переключателя в положение, необходимое для определения плотности потока бета-излучения с исследуемой поверхности.
2. Снять крышку-фильтр, поглощающую бета-излучение.
3.В тех же точках замера, что и в первом опыте, на расстояние 1 сантиметра от исследуемой поверхности, произвести пятикратно измерение плотности потока бета-излучения.
4. Из полученного результата необходимо вычесть из полученного результата значения результатов замера гамма-излучений, так как прибор без фильтра показывет значения общего излучения- гамма и бета.
5. Полученную разность нужно умножить на пересчетный коэффициент, значение записать в таблицу 2 протокола.
6. Установить на место крышку-фильтр.
Задание 3. Измерение радиоактивного загрязнения пищевых продуктов цезием-137.
1.Установить движки кодового переключателя в положение, необходимое для определения удельной активности радионуклида цезия-137и перевести прибор в режим максимальной чувствительности ( перевести тумблер S3 (рис 1) в нижнее положение )
2. Взять одну половинку пластмассовой упаковочной коробки от прибора и наполнить ее чистой водой. Наполнять следует до уровня имеющейся на внутренней поверхности коробки специальной рельефной метки. После этого положим прибор сверху поперек коробки (не накрывая ее крышкой) так, как это показано на рис. 2.
3. Включить прибор и записать подряд результаты пяти измерений. Рассчитать среднеарифметическое значение. Таким образом мы определили средний уровень гамма-излучения в тех же условиях, в каких будем измерять загрязнение продуктов.
4. Вылить воду и хорошо просушить или протереть коробку. После чего заполнить или залить коробку (снова до метки) исследуемым веществом, установить на нее прибор так же, как на рисунке 2.
5.Включить прибор, провести пять измерений и определить среднее значение показаний. Разность между средним значением, полученным в измерениях с водой, и средним значением, полученным в измерениях с исследуемым продуктом, умножить на пересчетный коэффициент. указанный в инструкции к прибору. Результат - содержание цезия-137 в беккерелях на килограмм. Он не должен превышать 3700 беккерелей на килограмм или на литр.
6.После окончания работы вымойте в растворе стирального порошка упаковочную коробку, чтобы на ней не оставалось следов загрязнений.
7. Результаты измерений занести в таблицу 3 протокола
Если во время измерения на индикаторе прибора кроме цифровых показаний появился значок перегрузки, то прибор необходимо переключить на меньшую чувствительность и повторить все с самого начала.
Рис.2. Положение прибора при измерении содержания цезия-137 в продуктах
Протокол лабораторной работы
«Порядок работы с приборами дозиметрического контроля»
Таблица 1Значение мощности эквивалентной дозы гамма-излучений
|
Место измерения |
Мощность эквивалентной дозы (Н) среднее значение |
|
|
мкЗв/ч |
мкР/ч |
|
|
Точка№1 |
||
|
Точка№2 |
||
|
Точка№3 |
||
|
Точка№4 |
||
|
Точка№5 |
Таблица№2 Значение плотности потока бета-излучения с поверхности
|
Место измерения |
Плотности потока бета-излученияφ |
|
|
φср. |
(φср. –Нср)х0,001 |
|
|
Точка№1 |
||
|
Точка№2 |
||
|
Точка№3 |
||
|
Точка№4 |
||
|
Точка№5 |
Таблица№3. Значение удельной активности радионуклида цезия-137 в исследуемом веществе
|
Название исследуемого вещества |
Удельная активность (Ам) |
|
|
Ам1(воды) |
(Ам1-Ам2)х20 |
|
Контрольные вопросы
1.Что такое изотоп, нуклид, радиоактивность, радионуклид?
2.Что такое ионизирующее излучение?
3. Назовите виды ионизирующих излучений?
4. Дозы излучения и их единицы измерения.
Что такое коэффициент качества ионизирующего излучения?
5.Основные принципы регистрации ИИ?
Список литературы
1.Нормы радиационной безопасности. НРБ-99 СП2.6.1.758-99-М.: НПК»Апрохим»2000.
2.основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности.ю ОСПОРБ-(( Санитарные правиал СП 2.6.1.79-99.
2.Радиация. Дозы.Эффекты,риск: перевод с английского-М.:Мир,Р152002
3.Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» №3-ФЗ от 09.01.96.
О.М. Манько, В.М. Калинина,О.Н. Левашова,
М.В. Кибишева, Е.А. Шафранская.
Безопасность жизнедеятельности
Лабораторный практикум
Редакторы:
Подписано к печати:
Тираж:
Заказ №