ПОЛНЫЙ КОНСПЕКТ

1.

2.

3.

Билет № 27

При работе с радиоактивными веществами дезактивации подлежат

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Билет № 28

У лиц, работающих с ионизирующими излучениями, при медицинских осмотрах обследуют

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Билет № 29

Дозиметрический контроль основан на следующих физических эффектах

1.

2.

3.

4.

9. Базовые ответы по самотестированию по ключевым вопросам темы

Билет № 1

1.Повышенная естественная радиация в Великой рифтовой долине

2.Озоновый слой, образованный космическими излучениями

Билет № 2

1.Бомбондировка США городов Японии

2.Взрыв радиоактивных отходов в Челябинской области

3.Авария на АЭС в США

4.Авария на Чернобыльской АЭС

Билет № 3

201

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1.Разные частицы

2.Электромагнитные излучения

Билет № 4

1.α – частицы

2.β – частицы

3.γ – излучения

4.п – нейтронное излучение (частицы)

Билет № 5

1.Высокой ионизирующей способностью

2.Низкой проникающей способностью

Билет № 6

1.Весьма высокой проникающей способностью

2.Очень низкой ионизирующей способностью

Билет № 7

1.Полному числу ядер элемента

2.Постоянной распада данного элемента

Билет № 8

1.Постоянная

2.Не зависит от физических условий

3.Не зависит от химических условий

Билет № 9

1.Первичная ионизация

2.Вторичная ионизация

Билет № 10

1.Свойств излучения

2.Поглощающей среды

Билет № 11

1.Грей (Дж/кг)

2.Рад (1 рад = 0,01 Гр)

Билет № 12

1.Кл/кг

2.Р – рентген

Билет № 13

1.Поглощенной дозы

2.Вида излучения

3.Энергии излучения

202

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Билет № 14

1.Зиверт (Зв)

2.Бэр

Билет № 15

1. Для учета чувствительности органов и тканей к радиации

Билет № 16

1.Разрывают молекулярные связи в организме

2.Изменяют химические структуры соединений

3.Образуют опасные для организма ионы и радикалы

Билет № 17

1.А – лица, работающие с источниками излучения

2.Б – лица, неработающие с излучениями, но могут подвергаться их воздействию

3.В – все населения

Билет № 18

1.Лимит эффективной дозы облучения

2.Лимит эквивалентной дозы внешнего облучения

Билет № 19

1.Категории людей, получающих облучение

2.Вида облучаемых органов или тканей

Билет № 20

1.Защита «временем»

2.Защита «расстоянием»

3.Экранирование источников

4.Экранизирование рабочих мест

5.Применение индивидуальных средств защиты

Билет № 21

1.Двойными

2.Из материала с малой плотностью

3.Большую плотность материала – на наружную сторону

Билет № 22

1.Свинца

2.Стали

203

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3.Баритобетона

4.Бетона

Билет № 23

1.Аналитическим

2.Графическим

Билет № 24

1.Активности радиоактивных веществ

2.I – до 1 мкКи

3.II – более 1 мкКи до 1мКи

4.III – более 1 мКи до 1Ки

5.IV – более 1Ки

Билет № 25

1. От категории выполняемой работы

Билет № 26

1.Чистую

2.Получистую

3.Грязную

Билет № 27

1.Воздух

2.Вода

3.Оборудование и инструменты

4.Спецодежда

5.Индивидуальные средства защиты

6.Тела работающих

Билет № 28

1.Сердечно-сосудистую систему

2.Пищеварительный тракт

3.Зубы

4.Миндалины

5.Мочеполовую систему

6.Кожу

7.Руки

8.Мочу

Билет № 29

1.Ионизации

2.Сцинтилляции

3.Фотографии

4.Калометрии

204

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Министерство образования и науки Украины Приазовский государственный технический университет Кафедра Охраны труда и окружающей среды им. Н.С. Немцова

Бухаров И.И., Елистратова Н.Ю.

Лекция на тему: «Инфракрасные, лазерные, ультрафиолетовые излучения и способы защиты»

(Дисциплина: Основы охраны труда – для студентов всех специальностей и форм обучения)

Мариуполь, ПГТУ, 2008 г.

205

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1. Инфракрасные (тепловые) излучения

Введение

Прогресс техники и улучшение экономических показателей работы связаны с укрупнением агрегатов, интенсификацией процессов и применением оборудования большой мощности. Это в производственных помещениях ведет к увеличению выделения избыточной теплоты.

Теплонапряженность в металлургических, химических и др. цехах составляет 290-350 Вт/м3, тогда как уже при 25 Вт/м3 цех считается горячим.

Выполнение работ в горячих цехах вызывает снижение производительности труда на 10-20 %, увеличивает травматизм на 20-30 % и увеличивает заболеваемость на 30-50 %.

В данной лекции рассматриваются вопросы по характеристике инфракрасных излучений, их воздействие на человека, нормирование и современные способы защиты.

1.2.Характеристика тепловых излучений.

Любое тело, имеющее температуру отличную от абсолютного нуля, излучает в окружающее пространство энергию. Выделение телом энергии может происходить длительно только тогда, когда энергия тела будет непрерывно пополняться за счет каких-либо источников.

Излучение энергии телом в виде фотонов происходит при переходе электронов с более высоких энергетических уровней на более низкие у возбужденных атомов и молекул вещества.

Молекулы и атомы тела, являющиеся источниками излучения, имеют разную степень возбуждения и, кроме того, электроны переходят на различные разрешенные энергетические уровни. Поэтому спектр излучения реальных нагретых тел является сплошным.

Энергия фотона зависит от частоты его волны

Еф = hν ,

(1.1)

где h – постоянная планка; ν - частота волны фотона

Частота волны излученного фотона возрастает с увеличением разности между энергиями электрона на энергетических уровнях при переходе с более высокого на более низкий уровень

ν = f (DEэ) = f (Eв - Eн) =	f (h × w в - h × w н),	(1.2)
т.е. с увеличением разности угловых скоростей электрона на
энергетических уровнях
ν =f(wв – wн),	(1.3)

где Ев, Ен – энергии электрона соответственно на более высоком и более низком энергетических уровнях;

206

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

wв, wн – угловые скорости электрона соответственно на более высоком и более низком энергетических уровнях.

Разность энергии перехода между энергетическими уровнями электрона в возбужденных атомах и молекулах вещества возрастает с увеличением температуры тела (Т)

∆Еэ = f(Т)

(1.4)

Зависимость спектральной интенсивности излучения абсолютно черного тела от температуры его поверхности (Т) и длины волны излучения (λ ) описывается законом Планка

Iλ =	С λ−5				(1.5)
	1		,
	exp(	C2	) -1
		λT

где С1 и С2 – постоянные Планка.

Анализ уравнения (1.5) показывает, что с увеличением температуры тела максимум спектральной интенсивности излучения смещается в сторону коротких волн. Кроме того, с увеличением температуры высота экстремума спектральной интенсивности излучения резко возрастает.

Смещение экстремума спектральной интенсивности излучения описывается законом Вина

λmax ×T = C′ = const ,

(1.6)

где С1=2896 мкм · К – для абсолютно черного тела. Для тел с разной степенью черноты коэффициент С1=2660 мкм · К.

Из закона смещения Вина видно, что для значения температуры серого (реального) тела до 4500 К максимум интенсивности излучения лежит в

инфракрасной области спектра, т.е. λmax > 0,77 мкм.

Для температуры от 4500 К до 10000 К максимум этой кривой перемещается в видимую часть спектра, т.е.

λmax = 0,38-0,77 мкм.

В промышленных условиях тепловые источники имеют температуру обычно не выше 4500 ºК, поэтому максимум интенсивности излучения этих источников находится в инфракрасной области спектра.

Связь между интенсивностью теплового излучения и температурой поверхности тела описывается законом Стефана-Больцмана

		Е0		= εС0	æ		Т	ö4	Вт	,	(1.7)
					ç			÷
						100			м2
		Вт			è			ø
	где С0=5,67			- коэффициент излучения абсолютно черного тела;
		м2 × К 4
									207

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Т– температура поверхности тела, К;

ε– степень черноты (для серых тел ε =0,01-0,98)

Интенсивность облучения на рабочих местах от нагретой поверхности или через отверстие в печи определяют по приближенным формулам

æ

Т

1

ö4

2

2

Е=0,91 ·F [ç

÷

- 110] / х

Вт/м

(1.8)

100

è

ø

æ

Т

ö

4

2

1

Е=0,91· F × [ç

÷

- 110] / х

Вт/м

,

(1.9)

100

è

ø

где F – площадь излучающей поверхности, м2;

Т1 – температура излучающей поверхности, К; Х – расстояние от центра излучающей поверхности, м.

По формуле (1.8) определяют интенсивность облучения при Х ≥ F , а по формуле (1.9) при Х < F .

Интенсивность теплового излучения Ех на расстоянии (х) от источника обратно пропорциональна этому расстоянию в степени (n)

	Ех=	Еис	(1.10)
		хn

Для точечного источника излучения показатель степени (х) равен n=2, для протяженного источника показатель степени (х) уменьшается от n=2 до n=0 при увеличении размеров источника от 0 до ∞ . В частности, для линейного источника этот показатель равен единице (n=1).

1.3. Влияние тепловых излучений на организм человека.

Инфракрасное излучений имеет фотоны с меньшей энергией, чем фотоны видимых и ультрафиолетовых излучений. Излучения инфракрасного участка спектра оказывают в первую очередь тепловое воздействие на живой организм.

Инфракрасные излучения, согласно биологической классификации воздействия на организм, делят на две области – на коротковолновую (λ=0,77 – 1,4 мкм) и длинноволновую (λ = 1,4 – 20 мкм). Коротковолновое излучение проникает через кожный покров до подкожной жировой клетчатки и превращается в ней в тепловую энергию. Длинноволновое тепловое излучение (λ = 1,4 – 20 мкм) сильно воздействует на рецепторы кожного покрова, поглощается самыми верхними слоями кожи и может вызвать ее ожог, а также нарушение механизма терморегуляции организма.

Коротковолновое инфракрасное излучение в диапазоне λ=0,77 – 1,4 мкм проникает в глаз человека, но не воспринимается как свет, а поглощается веществом глаза, что приводит к повышению его температуры. Так интенсивность теплового излучения Е=0,3 Вт/см2 может вызывать повышение температуры вещества глаза до 40 – 43,5 ºС. Длительное воздействие коротковолнового инфракрасного излучения на органы зрения вызывает катаракту глаз (помутнение хрусталика).

208

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Коротковолновое инфракрасное излучение в диапазоне λ=1,0 – 1,4 мкм проникает через покровы черепа, сам череп, а также через мозговую оболочку, что может привести к солнечному удару (боли в груди, головная боль, тошнота, рвота, судороги и потеря сознания).

1.4. Нормирование интенсивности тепловых облучений.

На основании многочисленных исследований физиологов и гигиенистов по воздействию на человека излучений нагретых тел и квантовых генераторов в диапазоне спектра инфракрасных излучений предложено максимальную величину интенсивности теплового облучения регламентировать в зависимости от времени воздействия облучения.

Зависимость допустимой интенсивности теплового излучения в рабочей зоне от продолжительности однократного облучения приведена в таблице 1 (ДСН 3.3.6.042 – 99, ГОСТ – 12.4.123-83)

Таблица 1. Допустимая продолжительность действия теплового излучения на

человека

Интенсивность теплового	Допустимое время
излучения, Вт/м2	воздействия излучения, с
280-560	Не ограничено
560-1050	300-180
1050-1600	64-40
Больше 3500	2-5

Тепловые облучения интенсивностью 560-1050 Вт/м2 являются пределом, который выдерживает человек. Согласно санитарным нормам тепловое облучение не должно превышать 350 Вт/м2

При облучении 50 % и более поверхности тела человека интенсивность не должна превышать 35 Вт/м2; 70 Вт/м2 – при облучении поверхности тела от 25 до 50 % и 100 Вт/м2 – при облучении не более 25 % поверхности тела работающего.

При воздействии на органы зрения интенсивность теплового облучения регламентирована в зависимости от длины волны:

при λ = 0,77 – 1,4 мкм	-	Еg ≤ 3 · 10-2 Вт/м2 ;
при λ >1,4 мкм	-	Eg ≤10 Вт/м2

Интенсивность теплового излучения в рабочих зонах рассчитывают или измеряют. Интенсивность измеряют актинометрами, в которых энергия инфракрасного излучения преобразуется в термоток (ЭДС); используют также термопары, присоединенные к гальванометру (микроамперметру). Для определения спектральной интенсивности излучения применяют инфракрасные спектрометры (IКС-10).

209

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1.5 Способы защиты от тепловых излучений

В зависимости от условий работы, характера и местонахождения источника излучения применяют следующие способы защиты: ограничение времени воздействия излучения, расположение рабочего места на безопасном расстоянии от источника, теплоизоляцию источника, экранирование источника, экранирование рабочего места, экранирование обслуживающего персонала индивидуальными средствами защиты.

Защита ограничением времени воздействия применяется тогда, когда нет возможности снизить интенсивность излучений до допустимой величины. В этом случае, в зависимости от интенсивности излучений, ограничивается время нахождения человека в зоне излучения (см. табл. 1).

Защита «расстоянием» является наиболее простым методом. Он вполне применим для персонала, которому при выполнении работы нет необходимости находится вблизи источников излучения, а также в случаях возможности дистанционного управления и автоматизации производственных процессов. Безопасное расстояние определяют из уравнения (1.10), решив его относительно (х)

	х= n
			Еис		, м	(1.11)
			Еg

Тепловая изоляция – эффективное и самое экономичное мероприятие не только по уменьшению интенсивности инфракрасного излучения от нагретых поверхностей / печей, сосудов, трубопроводов и др./, но и от общих тепловыделений, а также для предотвращения ожогов при прикосновении к этим поверхностям и сокращении расходов топлива. По действующим санитарным нормам температура нагретых поверхностей оборудования и ограждений на рабочих местах не должна превышать 45ºС. При этом доля инфракрасного излучения с понижением температуры уменьшается, благодаря чему интенсивность облучения персонала при устройстве теплоизоляции снижается в значительно большей степени, чем общее тепловыделение. Большое значение имеет применение внутренней теплоизоляционной футеровки для снижения рабочих температур конструкций и оборудования.

Для теплоизоляции применяют самые разнообразные материалы и конструкции / специальные бетоны, легковесный кирпич, минеральную и стеклянную вату, асбест, войлок и др./. широкое распространение находит смешанная изоляция из нескольких различных слоев. Целесообразно устраивать алюминиевые кожухи снаружи теплоизоляции.

Охлаждение теплоизолирующих поверхностей – для снижения тепловых _излучений от наружных поверхностей применяется водяное охлаждение. При этом температура наружной поверхности не превышает температуры отходящей воды 35-50 ºС. Расход воды на охлаждение, кг/с:

σ =	ф	,	(1.12)
	С t

где Ф – тепловой поток, Вт; С – удельная теплоемкость воды, Дж/кг · К;

210

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com