4.6 Ионизирующие излучения
69
в зависимости от длительности воздействия вибрации в течение рабочей смены,
как правило, через 8–10 лет работы при воздействии вибрации низкой частоты и через 5 лет при воздействии вибрации высокой частоты.
Нормирование вибраций производится по ГОСТ 12.1.012-90
«ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования» и СН
2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в поме- щениях жилых и общественных зданий».
Общая вибрация нормируется в зависимости от источника возникновения и подразделяется на транспортную, которая возникает в результате движения ма- шин по местностям и дорогам; транспортно-технологическую, которая возникает при работе машин в стационарном положении, при перемещении по специально установленному пути в производственном помещении, промышленной площадке и т. д.; технологическую, которая возникает при работе стационарных машин или передается на рабочие места, не имеющие источников вибраций.
Гигиенические нормы воздействия вибрации установлены для рабочего дня длительностью 8 часов.
Защита от вибрации включает следующие мероприятия:
1) Замена инструмента с вибрирующими элементами на невибрирующие.
2) Виброизоляция — упругие элементы, размещенные между вибрирующей машиной и основанием (рессоры, резиновые прокладки, пружины, амор- тизаторы).
3) Использование дистанционного управления процессом.
4) Применение вибропоглощающих покрытий — резины, пластиков, и т. д.
5) Использование специального инструмента с виброзащитными рукоятками,
специальной обуви и перчаток.
6) Наличие регламентированных перерывов при контакте с вибрацией.
4.6 Ионизирующие излучения
Ионизирующее излучение — это явление, связанное с радиоактив-
ностью.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Радиоактивность — самопроизвольное превращение одних атом-
ных ядер в другие, сопровождаемое испусканием ионизирующих
излучений (
α, β, γ — лучей).
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
1 ... 4 5 6 7 8 9 10 11 ... 25
Глава 4. Безопасность жизнедеятельности и производственная средаРадиоактивность характерна для некоторых элементов и характеризуется ак- тивностью.Активность — это отношение числа актов распада к интервалу времениA=dNdt.(4.17)Активность измеряется в Бк. Удельная активность (рассчитанная на единицу массы) — Бк/кг, объемная активность (рассчитанная на единицу объема) — Бк/м3Активность характеризует скорость распада ядер радионуклидов.Одной из важнейших характеристик радиоактивных элементов является пери- од полураспада.Период полураспада — это время, в течение которого число радиоактивных ядер элементов уменьшается в два раза. В зависимости от периода полураспада разли- чают короткоживущие изотопы, период полураспада которых от долей секунды до нескольких суток, и долгоживущие, период полураспада которых до нескольких миллиардов лет. Например, период полураспада U-238 — 4,47 млрд лет, Ra-226 —1600 лет, Rn-219 — 4 c. При курении с табачным дымом человек вдыхает радио- нуклид полоний-210, период полураспада которого 138 суток.Количественной характеристикой радиоактивных излучений является экспози- ционная доза, которая характеризует дозу излучения по эффекту ионизации воздуха.Экспозиционная доза — это энергияγ- или рентгеновского излучения, которая затрачивается на ионизацию единицы массы сухого воздуха при температуре 0○Си давлении 1 атм.Dэ=Qm,(4.18)где Q — суммарный электрический заряд ионов одного знака, Кл; m — масса воздуха, кг.Единица измерения экспозиционной дозы в системе СИ — Кл/кг, внесистемная единица — рентген (Р). 1 Р = 2,58⋅ 10−4Кл/кг.Уровень радиации — это экспозиционная доза, отнесенная к единице време- ни, выражается в Р/ч. Нормальный уровень радиации, не представляющий опас- ности для человека, составляет до 15 — 18 мкР/ч; относительно безопасный — до60 мкР/ч; опасный — свыше 120 мкР/ч.Воздействие ионизирующих излучений на биологические ткани характеризу- ется поглощенной дозой.Поглощенная доза — это отношение энергии ионизирующего излучения к мас- се вещества, на которое оно воздействует:Dn=Wm,
(4.19)где
W — энергия радиоактивного излучения, поглощенная облученным веществом,Дж;
m — масса облученного вещества, кг.Единицы измерения в системе СИ — грей (Гр), внесистемная единица — рад(радиоактивная адсорбированная доза). 1 рад = 0,01 Гр.Поглощенная доза характеризует воздействие ионизирующих излучений на биологические ткани, зависит от свойств излучения и поглощающей среды. Раз- ные виды излучений при одной и той же поглощенной дозе будут вызывать разную
4.6 Ионизирующие излучения
71
степень поражения. Поэтому для оценки радиационной опасности введено понятие эквивалентной дозы.
Эквивалентная доза — это поглощенная доза, умноженная на коэффициент ка- чества K, отражающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма. Коэффициент K — отношение биологического поражения данного вида излучения к биологическому поражению рентгеновского излучения, принятого за 1:
D
экв
= KD
п
.
(4.20)
Единица измерения эквивалентной дозы — в системе СИ — зиверт (Зв), внеси- стемная единица — бэр (биологический эквивалент рада). 1 бэр = 0,01 Зв.
Мощность поглощенной дозы — это приращение поглощенной дозы D
п к ин- тервалу времени dt, измеряется в Гр/с:
D
=
dD
п
dt
.
(4.21)
Разные виды радиоактивного излучения характеризуются разной проникающей и ионизирующей способностью. Проникающая способность корпускулярных излу- чений определяется длиной пробега частицы в среде. Это наибольшее расстояние от источника излучения, на котором еще можно обнаружить частицу до ее по- глощения веществом. Длина пробега частицы зависит от заряда, массы, начальной энергии и среды, в которой происходит движение. С возрастанием начальной энер- гии частицы и уменьшением плотности среды длина пробега увеличивается. Если начальная энергия излучаемых частиц одинакова, то тяжелые частицы обладают меньшими скоростями, чем легкие.
Проникающая способность электромагнитного излучения зависит от длины волны и энергии фотона. Высокая энергия и малая длина волны обусловливают большую проникающую способность.
Ионизирующая способность излучений зависит от энергии частиц и скорости их движения. Если частицы движутся медленно, то их взаимодействие с атомами вещества среды более эффективно и частицы быстрее растрачивают имеющийся у них запас энергии.
α-излучение — это поток тяжелых частиц, представляющих собой положитель- но заряженные ядра гелия, проникающая способность в воздухе в среднем 3–4 см,
в биологических тканях проникающая способность мала и измеряется микронами.
За счет своей большой массы при взаимодействии с веществом
α-частицы быстро теряют свою энергию. Поэтому альфа-излучение обладает наименьшей проникаю- щей способностью и наибольшей ионизирующей способностью.
β-излучение — это поток отрицательно заряженных частиц — электронов. Масса
β-частиц в несколько десятков тысяч раз меньше массы α-частиц. Пробег β-частиц в воздухе составляет несколько метров, проникающая способность
β-излучения достаточно высока, оно проникает через биологические ткани на 1–2 см. Ионизи- рующая способность бета-излучения в 1000 раз меньше, чем альфа-излучения.
γ-излучение представляет собой поток ядерных частиц, не имеющих заряда.
По своим свойствам оно близко к рентгеновскому излучению и обладает очень большой проникающей способностью. Через тело человека
γ-лучи проходят бес- препятственно.
72
Глава 4. Безопасность жизнедеятельности и производственная среда
Нейтронное излучение образуется в результате различных ядерных превраще- ний. Масса нейтрона приблизительно в 4 раза меньше массы
α-частиц. Проникаю- щая способность нейтронов зависит от их энергии, но она существенно выше, чем у
α- или β-частиц. Их ионизирующая способность характеризуется «наведенной радиоактивностью», то есть образованием радиоактивных изотопов при взаимо- действии с атомами вещества.
Радиационный фон Земли включает в себя естественную и искусственную ра- диоактивность.
Радиационный фон — это суммарная доза излучения, которую со-
здают природные и техногенные источники.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Естественная радиоактивность (естественный радиоактивный фон) — это радиоактивность изотопов элементов, встречающихся в природе. Естественная ра- диация может быть космогенного и земного происхождения. На территории Рос- сии естественный радиационный фон создает мощность экспозиционной дозы 40–
200 мбэр/год. При этом искусственный радиоактивный фон добавляет к естествен- ному 1–3%.
Космогенные радионуклиды образуются при бомбардировке атмосферы Земли космическими лучами, которые представляют собой поток протонов и
α-частиц,
электронов, гамма-излучения и т. д. При взаимодействии первичного космическо- го излучения с ядрами атомов, присутствующими в атмосфере Земли, протекает множество ядерных реакций, а также возникает тормозное излучение. В резуль- тате образуются ядра новых легких элементов (космогенные радионуклиды —
14
С,
3
Н и
32
Р и т. д.), а также нейтроны, рентгеновское и
γ-излучение. Это так называе- мое вторичное космическое излучение, достигающее поверхности Земли. Средняя доза, которую человек получает от космического облучения, — 0,3 мЗв в год на уровне моря. Интенсивность космического излучения зависит от солнечной актив- ности, географического положения объекта и возрастает с высотой над уровнем моря. Наиболее интенсивно оно на Северном и Южном полюсах, менее интенсив- но в экваториальных областях. Причина этого — магнитное поле Земли, отклоняю- щее заряженные частицы космического излучения. На интенсивность космическо- го излучения влияет высота над уровнем моря. При увеличении высоты на каждые
5 м интенсивность космического излучения возрастает примерно на 0,01 мЗв/год.
Это связано с тем, что атмосфера частично поглощает ионизирующее излучение.
Непродолжительному облучению подвергаются люди, находящиеся на борту само- летов (так, при перелете самолета из Москвы в Хабаровск авиапассажир получает дозу в 0,01 мЗв).
Естественная радиация земного происхождения обусловлена в основном ра- диоактивным распадом элементов, присутствующих в почве, породах, воде, возду- хе — калий-40, торий-232, а также уран-235 и уран-238. Торий и уран распадаются с образованием различных радионуклидов в соответствии с их радиоактивными рядами. Наибольшее значение из таких радиоактивных изотопов имеют радон-220
и -222, радий-224 и -226, свинец-210 и полоний-210. Уровень земной радиации неодинаков для разных участков земного шара и зависит от концентрации радио- нуклидов в определенном участке земной коры.
4.6 Ионизирующие излучения
73
К примеру, в некоторых точках земного шара уровень радиации превышает нормы в тысячу раз. Средняя годовая доза от естественных источников — 0,35 мЗв.
Естественные источники радионуклидов земного происхождения:
1) Радионуклиды, высвобождающиеся в результате технической деятельно- сти человека (добыча и использование фосфатов и других полезных иско- паемых, которые могут обогащаться радиоактивными изотопами урана).
2) Использование строительных материалов, содержащих радиоактивные эле- менты, ведет к эмиссии излучения в атмосферу (гранит, шлаки, пемза,
щебень, керамзит, кирпич). Главный источник излучения — это газ радон.
Радон-222 является одним из основных источников радиации. Он является причиной заболевания раком легких, желудка и др. органов. При проек- тировании новых зданий предусмотрено, чтобы радиоактивность строи- тельных материалов не превышала гигиенических нормативов. Особенно опасно попадание радона в легкие вместе с парами воды. Поэтому при сушке белья в квартире необходимо тщательно проветривать помещения.
Кроме того, большая концентрация наблюдается в ванных комнатах. Радон поступает в здания также с природным газом, водой, наружным воздухом.
Концентрация радона высока в непроветриваемых помещениях, в подва- лах, на первых этажах зданий, в шахтах.
3) Сжигание горючих ископаемых (уголь, газ и нефть).
Радиоактивные элементы могут растворяться в грунтовых водах и таким об- разом мигрировать в почве. Газ и нефть могут обогащаться радием и другими продуктами, которые возникают в результате распада в урановых месторожде- ниях. Главные загрязнители нефти — это изотопы радона-222, свинца-210, поло- ния-210. Эти элементы могут отлагаться в оборудовании и трубопроводах. При сжигании угля на ТЭС происходит эмиссия радионуклидов, которые всегда со- держатся в угле, в атмосферу (изотопы урана, висмута, свинца, тория, актиния).
При этом отходы ТЭС могут давать большую дозу излучения, чем отходы атомной электростанции.
Искусственная радиоактивность — это радиоактивность, создаваемая в резуль- тате деятельности человека.
Антропогенные источники радиоактивности:
1) Склады минеральных удобрений.
2) Медицинские установки для диагностики заболеваний.
3) Радиоизотопные материалы для исследования в медицине.
4) Лучевая терапия для лечения онкологических заболеваний.
5) Цветные телевизоры и дисплеи компьютеров.
6) Захоронение радиоактивных отходов.
7) Ядерные испытания.
8) АЭС.
9) Добыча и обогащение ядерного топлива.
Искусственная радиоактивность повышает естественный радиационный фон и является одним из факторов, негативно влияющих на здоровье человека. Сред- негодовая доза за счет искусственной радиоактивности составляет 90 мбэр/год.