Захист від виробничих вібрацій

• віброгасіння;
• боротьба з вібрацією в джерелі виникнення;
• віброізоляція;
• вібродемпферування?

12 Які віброізолятори застосовуються для ізоляції високих частот:

• гумові;
• пружинні?

13 Чим підтверджується актуальність захисту від виробничих вібрацій:

• зниженням металоємності машин;
• підвищенням швидкохідності машин;
• підвищенням одиничної потужності машин;
• підвищенням продуктивності машин?

 

Лекція 7

Захист від дії іонізуючих випромінювань

Питання:

 

1 Характеристика іонізуючого випромінювання.

2 Нормування іонізуючого випромінювання.

3 Біологічна дія іонізуючого  випромінювання.

4 Загальні принципи захисту  від дії іонізуючого випромінювання.

 

1 Характеристика іонізуючого  випромінювання (ІВ)

 

У даний час діють норми НРБ-76/87 (нормування радіаційної безпеки) і основні санітарні правила ОСП 72/87.

Іонізуючі випромінювання (ІІ) застосовуються:

а) в медицині;

б) промисловості (прилади для вимірювання  товщини матеріалів, вологоміри, сигналізатори рівня, різні сигнальні пристрої), в дефектоскопії;

в) біології (селекція рослин);

г) сільському господарстві (опромінювання  насіння перед посівом і т.п.);

д) стерилізації продуктів.

Вони можуть бути наслідком аварії на АЕС та інших об'єктах.

Основними видами іонізуючих випромінювань є:

1 Корпускулярні випромінювання (α-, β-промені, нейтронне випромінювання).

2 Електромагнітні   випромінювання  (γ, рентгенівське, космічне випромінювання).

Названі ІВ відрізняються одне від  одного глибиною проникнення та іонізуючою здатністю:

α - проникаюча здатність мала, а  іонізуюча велика;

γ - навпаки: іонізуюча здатність  мала, а проникаюча велика.

Одиниці активності і дози ІВ

 

1 Активність радіоактивної речовини (А):

 

   (7.1)

 

показує кількість самовиникаючих ядерних перетворень (розпадів) в радіоактивній речовині за одиницю часу.

Розмірність - одне ядерне перетворення за секунду називається бекерель (Бк).

Існує спеціальна одиниця активності - кюрі (Ки):

1 Ки = 3,7х10¹⁰ Бк;   1Бк=0,027нКи

Використовується для оцінки внутрішнього опромінювання за наявності радіоактивних речовин всередині організму.

Небезпека, викликана дією радіоактивного випромінювання на організм людини буде тим більшою чим більше енергії передасть тканинам це випромінювання. Кількість такої енергії називається дозою.

Розрізняють три дози опромінювання (вони пов'язують кількісну і якісну дію):

2 Експозиційна доза: Д_екс - характеризує джерело випромінювання за ефектом іонізації.

Д_екс - це повний заряд іонів одного знака dQ, що виникає в малому об’ємі повітря масою dm при його іонізації рентген або γ-променями:

 

,   (7.2)

 

де dQ - повний заряд іонів одного знака;

dm - маса повітря.

Одиниця вимірювання - Кл/кг .

Позасистемна одиниця (стара) рентген (Р):

,

(1P = 0,88 рад).

 

3 Поглинена доза (доза опромінювання).

Доза опромінювання - це енергія dЕ, яка передана випромінюванням одиниці  маси речовини, що опромінюється dm (у тому числі тілу людини):

 

.   (7.3)

 

У системі СІ одиниця вимірювання називається Грей (Гр): 1 Гр = 100 рад.

Позасистемна  одиниця – рад; 1 рад = 0,01 Гр.

Окрім терміна "поглинена доза", існує термін "потужність дози":

 

( ) ( ).             (7.4)

 

Вона показує величину поглиненої дози за одиницю часу.

Позасистемна одиниця (рад/с).

4 Еквівалентна доза.

Введена для оцінки радіоактивної  небезпеки хронічного зовнішнього опромінювання випромінюваннями різних видів (при роботі із закритими джерелами):

Д_екв = Д·К,   (7.5)

 

де К - коефіцієнт якості, показує, у скільки разів відрізняється небезпека даного випромінювання від прийнятого за базове γ-випромінювання.

 

Декілька конкретних значень

 

Оцінення радіаційної обстановки за величиною еквівалента проводять тільки в умовах до 25 бер (0,25 Зв).

 

Вид випромінювання  К

γ-     1

нейтрони    3

протони    10

α-     20

Одиниця еквівалентної дози - Зіверт (Зв).

Позасистемна одиниця еквівалентної  дози бер (біологічний еквівалент рада):

1 Зв = 100 бер.

 

2 Нормування іонізуючого випромінювання

 

На даний час гранично допустимі  рівні іонізуючого опромінювання  визначаються НРБ - 76/87 і основними  санітарними правилами роботи з радіоактивними речовинами ОСП 72/87.

Відповідно до цих документів встановлені  такі категорії осіб, які опромінюються:

1 Категорія А - персонал, що безпосередньо  працює з ІВ.

2 Категорія Б - обмежена частина  населення, що живе або працює недалеко від установок, які використовують ІВ і може потрапити під дію опромінення.

3 Категорія В - решта населення країни.

У порядку спадання радіочутливості  встановлюється три групи критичних  органів тіла людини:

1) все тіло, гонади, червоний кістковий  мозок;

2) м'язи, щитовидна залоза, легені, кришталик ока;

3) шкірний покрив, кісткова тканина,  гомілки, стопи.

Дозові межі внутрішнього опромінювання (еквівалентна доза).

 

Дозові межі, бер на рік	Групи критичних органів
	1	2	3
Гранично допустима доза для категорії А	5	15	30
Межа дози категорії Б	0,5	1,5	3

 

Для категорії А встановлена  гранично допустима доза (ГДД).

Гранично допустима доза - найбільше  значення індивідуальної еквівалентної дози за рік, яке при рівномірній дії протягом 50 років не викликає в стані здоров'я персоналу несприятливих змін, які можна  виявити сучасними методами досліджень.

У будь-якому випадку доза, накопичена до 30 років, не повинна перевищувати 12 ГДД, тобто 12·5 = 60 бер.

Людина постійно піддається опромінюванню  природним фоном випромінювання. Природний фон ІВ створює потужність еквівалентної дози (Декв): 36–180 м·бер/рік або що теж саме 0,36-1,8 мЗв/рік. Це відповідає потужності експозиційної дози 0,41–2,2 мкР/рік або 40 – 200 мР/рік.

Окрім цього, людина опромінюється  при рентгенівському просвічуванні в лікарнях (флюорографія - 0,2-0,5 Р, рентгенівські дослідження до 20 Р).

 

3 Біологічна дія іонізуючого випромінювання

 

Біологічну дію ІВ на людину поділяють на: а) пряму;  
б) непряму.

Пряма дія полягає в зміні ядер і хромосом клітин людини, особливо репродуктивних (може з'явитися потомство, передбачити вигляд і стан якого неможливо).

При опромінюванні клітина або  гине, або змінює свою структуру. Якщо гине мала кількість клітин, то організм їх компенсує. Якщо змінюється структура, то ця зміна може  передатися у спадок.

Непряма дія полягає в іонізації молекул   води,  що входить до складу  біологічної тканини (на 70% - 80% організм людини складається з води). При іонізації молекули води збуджуються і розпадаються за схемою

 

Н₂О >Н + ОН.

 

Гідроксильні групи з'єднуються  і утворюють перекис водню:

ОН+ОН > Н₂О₂.

 

Перекис водню є активним окислювачем і окислює різні тканини людського організму немов би з середини.

Біологічна дія ІВ залежить:

1 Від величини дози  опромінювання. Запишемо декілька цифр:

0-25 бер - відчутні порушення  відсутні;

25-50 бер - можливі зміни  в крові;

80-120 бер - зміна клітин крові (початкові ознаки променевої хвороби);

до 120 бер - оборотні порушення;

250-450 бер - втрата працездатності;

300 бер - смерть, 50% випадків ураження;

600 бер - 100%;

(всі значення для випадків, коли  лікування не проводиться).

2 Від потужності дози.

3 Від виду ІВ, оскільки різні  ІВ мають різну проникаючу здатність.

4 Від віку (діти більш сприйнятливі).

5 Від чутливості організму до  ІВ.

 Наприклад, смертельна доза:

• для мишей - 500 бер;
• для кролів - 1200 бер;
• для жаб - 5000 бер;
• для клопів - 10000 бер.

 

4 Загальні принципи  захисту від дії іонізуючого  випромінювання

 

1 Захист "часом".

Тривалість роботи в умовах ІВ повинна  бути такою, при якій не відбувається ураження людини.

2 Захист "відстанню".

Робоче місце повинне знаходитися  на такій відстані від джерела ІВ, при якій не відбуваються зміни в стані здоров'я (використовується інструмент з довгими рукоятками).

3 Екранування.

Екранування полягає в установці  екранів з таких матеріалів і такої товщини, які б захистили людину.

4 Організаційні заходи:

а) заходи щодо улаштування приміщення;

б) заходи щодо очищення радіоактивного забруднення;

в) заходи щодо видалення відходів;

г) заходи щодо використовування ЗІЗ.

Докладніше: в теорії захисту від  ІВ існує така залежність:

(рад),  (7.6)

 

з неї похідні:

(годин/за тиждень),    (7.7)

 

(метрів),  (7.8)

 

де Д - доза опромінювання, рад (поглинена);

8,4 - γ-еквівалент радію при платиновому  фільтрі завтовшки 0,5 мм;

М - γ-еквівалент активності ізотопу (мг.екв.радію);

t - час, годин/за тиждень;

R - відстань, м.

 

Методи виявлення і реєстрації ІВ:

 

1 Фотографічні (засвічення фотоемульсійного шару без впливу видимого світла).

2 Хімічні (розчини змінюють своє забарвлення під дією ІВ).

3 Іонізаційні. Гази під дією ІВ стають провідником електричного струму (лічильник Гейгера-Мюллера).

 

    Додаткові відомості

 

Класифікація захисту від іонізуючих випромінювань

Захистом називають будь-яке  середовище (матеріал), що розташовується між джерелом і зоною розміщення персоналу або устаткування для ослаблення потоків іонізуючих випромінювань.

Захист прийнято класифікувати  за такими ознаками:

а) за призначенням;

б) за типом;

в) за компонуванням;

г) за формою;

д) за геометрією.

Призначення захисту:

а) зменшення дози опромінювання  персоналу до гранично допустимих рівнів (біологічний захист);

б) зменшення ступеня радіаційних  пошкоджень різних об'єктів, що піддаються опромінюванню, до допустимих рівнів (радіаційний захист);

в) зниження радіаційного енерговиділення  в захисних композиціях до допустимих рівнів (тепловий захист).

Тип захисту:

1 Суцільний захист - повністю оточує  джерела випромінювання.

2 Роздільний захист - складається  з первинної, яка оточує джерело  випромінювання (наприклад, активну  зону ядерного реактора), і вторинної, призначеної для захисту від джерел випромінювання, що знаходяться між нею і первинним захистом (наприклад, система теплоносія ядерного реактора).

3 Тіньовий захист - розміщується  між джерелом випромінювання і сферою, що захищається, розміри якої визначаються "тінню", "відпрацьованим" захистом.

4 Частковий захист - ослаблений  захист у напрямах з підвищеними  допустимими рівнями опромінювання (наприклад, для сфер обмеженого доступу персоналу).

 

Робота із закритими  джерелами випромінювання

 

Джерела іонізуючого випромінювання, конструкція яких виключає попадання  радіоактивних речовин у навколишнє середовище, називають закритими. Отже, у цьому випадку персонал може піддаватися тільки зовнішньому опромінюванню. Такі джерела використовуються, наприклад, в приладах контролю технологічних процесів, в установках радіаційної технології, радіаційної терапії і діагностики. Як джерело в цих приладах і установках використовуються радіонуклідні закриті джерела, а також рентгенівські апарати і прискорювачі.