Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

belov_s_v_red_bezopasnost_zhiznedeyatelnosti

.pdf
Скачиваний:
513
Добавлен:
08.06.2015
Размер:
4.94 Mб
Скачать

а

б

Рис. 11.60. Схема воздействия на роговицу глаза лазерного излучения:

а — прямое облучение; б — диффузное излучение

где / и /м — глубина и максимальный поперечный размер ячейки сотовой решетки; п — число ячеек.

Ослабление лазерного излучения светофильтрами. Если при пря-

мом лазерном облучении невооруженного глаза (рис. 11.60) на поверхность роговицы площадью пг* приходится энергия г, то энергетическая экспозиция Н= г/nrK. Как видно из рис. 11.60, а, расстояние до расчетной точки ввиду малости угла у R= (г* — г)/у. Поэтому опасное расстояние

rJ

1/у

,

где Н* — допустимое нормами значение

Н для роговицы глаза.

При облучении диффузным излучением, отраженным от площадки, которая характеризуется углом 0 (рис. 11.60, б) и коэффициентом отражения, опасное расстояние

R = tJps cos 0 / кН* .

При использовании для защиты светофильтра толщиной h коэффициент передачи через светофильтр т = е~ън = 10~5\ где 8' и 8 = 8' In 10 — соответственно натуральный и десятичный показатели ослабления. В общем случае показатель ослабления светофильтра зависит от толщины h и спектра излучения. Поэтому при расчете ослабления пользуются оптической плотностью светофильтра D = lgl/x. Она связана с эффективностью защиты соотношением е = lOlg/^ = = lOlgl/т = 10D. Оптическую плотность D рассчитывают в зависимости от характеристик излучения.

431

11.3.4. Защита от ионизирующих излучений

Если в момент времени t число нераспавшихся атомов радиоактивного источника N= N(t), то за интервал времени dt распадается dN атомов и активность радионуклида* А = -N, а постоянная распада со = A/N. Отсюда следует

A(t)= N(t) со = N0(oe~&t

= А0е~ш.

(11.116)

Так как масса одного атома равна а/п

(где а — атомная масса, а

п = 6,022 • 1023 — число Авогадро), то #атомов имеют массу М= Na/n

и, следовательно, активность

источника массой М равна

А = со Мп/а.

Из выражения (11.116) видно, что постоянная распада со связана с

полупериодом распада Т{/2 {/2

— время, за которое распадается поло-

вина атомов источника: N(t)

= N0/2) соотношением со = In 2/Г1/2.

Защита от у-излучения. Мощность (поглощенной) дозы у-излуче- ния в воздухе D (аГр/с) пропорциональна активности А (Бк) точечного нуклида и обратно пропорциональна квадрату расстояния г (м) от изотропного источника до приемника:

D(t)=

ТА«)_Л

(11.117)

2

 

 

г

:— — U п. С ,

 

где Г — керма-постоянная, (аГр • м2)/(с • Бк). Интегрируя выражение (11.117), можно найти дозу в воздухе за некоторый интервал времени Т:

ГД( 1 - е - г ) М

 

[D0T при с о Г « 1 1/2»Т).

(11.118)

Формулы (11.117) и (11.118) справедливы для расчета полей излучения точечных источников** в непоглощающей и нерассеивающей среде. Они позволяют выбрать такие значения А, г, t, при которых бу-

*Здесь и далее приняты следующие обозначения: точка над некоторой величиной

х= x(t) обозначает отношение приращения величины л; за интервал времени dt к этому интервалу: х = dx/dt. Через хо обозначается значение величины jt в начальный момент времени: xq = jt(0).

** Точечным источником обычно можно считать источник, размеры которого значительно меньше расстояния до приемника и длины свободного пробега в материале источника (можно пренебречь ослаблением излучения в источнике).

432

дут соблюдаться установленные нормами предельно допустимые уровни излучения. Если соответствие нормам обеспечить нельзя, то между источником и приемником у-излучения располагают защиту.

При прохождении излучением защитной среды приемник регистрирует (рис. 11.61) как непровзаимодействовавшие со средой излучение 7, так и однократно 2 и многократно Зпровзаимодействующее и 4рассеянное излучение. Излучение 5...Р не достигает приемника: излучение 56 из-за поглощения в среде, излучение 7, 8из-за направления траектории за защитной средой не на приемник, а излучение 9 — вследствие отражения. В первом приближении расчет защиты можно произвести, учитывая только нерассеянное излучение.

Рис. 11.61. Схема прохождения излучений сквозь защиту

Мощность дозы излучения D при установке защитного экрана толщиной h (см. рис. 11.61) претерпевает изменение на расстоянии г по экспоненциальному закону:

D

ID+ =ТА/г2 при отсутствии защиты, \l)~ = D+e-8h при наличии защиты

где 8 — линейный коэффициент ослабления.

Определяя коэффициент защиты в виде kw= D+ / ZT, находят эф-

фективность защиты

е = 10 \%kw4,34SA.

Чтобы учесть рассеянное излучение, мощность поглощенной дозы представляют в виде суммы

D; =ZT+AZT = D(l + AD/D) = DB,

где Z>~ и В — соответственно мощность дозы нерассеянного излучения при наличии защиты и некоторая прибавка к этой мощности,

* Для случая, когда линия И — П (см. рис. 11.61) нормальна к поверхности защитного устройства (экрана).

433

учитывающая наличие рассеянного излучения; безразмерная величина В= (1 + AD~ /D ) называется фактором накопления. Фактор накопления зависит от всех характеристик источника и защитной среды, в том числе от толщины экрана. Его обычно определяют экспериментально и представляют в виде В = B(dh, г, z), где е и z — соответственно энергия у-квантов и атомный номер защитной среды. В табл. 11.27 приведены значения фактора накопления и линейного коэффициента ослабления для некоторых материалов. С учетом рассеянного излучения коэффициент и эффективность защиты равны:

kw=D+ /D; =tbh/B(bK

Z),

 

-a

с = 4,34 5 h - 10 lfrff (SA, e,

z).

В качестве примера вычислим коэффициент и эффективность защиты для свинцового экрана толщиной h= 13 см при работе с точечным радионуклидным источником с энергией квантов в 1 МэВ.

Пользуясь табл. 11.27, определяем, что без учета рассеянного излучения е = 4,34 • 0,77 • 13,0 = 43,4 дБ (kw& 2,2 • 104), а с учетом рассеянного излучения с = 43,4 - 10 lg3,74 = 37,7 дБ(^ « 5,9 • 103).

Т а б л и ц а

11.27. Фактор накопления и линейный коэффициент ослабления

некоторых материалов, используемых при защите от излучений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Материал

s, МэВ

г -1

Дозовый фактор накопления В при 5/г

О, СМ

 

 

 

1

4

10

 

20

Вода

0,05

0,20

4,42

22,6

90,9

 

323

 

0,50

0,10

2,44

12,8

62,9

 

252

 

1,00

0,07

2,08

7,68

26,1

 

74,0

 

5,00

0,03

1,57

3,16

6,27

 

11,41

 

10,00

0,02

1,37

2,25

3,86

 

6,38

Алюминий

0,05

0,86

1,70

6,20

12

 

19

 

0,50

0,22

2,37

9,47

38,9

 

141

 

1,00

0,16

2,02

6,57

21,2

 

58,5

 

5,00

0,08

1,48

2,96

6,19

 

11,9

 

10,00

0,06

1,28

2,12

3,96

 

7,32

Свинец

0,05

82,1

 

 

0,50

1,70

1,24

1,69

2,27

 

2,73

 

1,00

0,77

1,37

2,26

3,74

 

5,86

 

5,10

0,48

1,21

2,08

5,55

 

23,6

 

10,00

0,55

1,11

1,58

4,34

 

39,2

434

Защита от нейтронного излучения. Пространственное распределение плотности потока (мощности дозы) нейтронов в большинстве случаев можно описать экспериментальной зависимостью ср = ф0е~. В расчетах вместо линейного коэффициента ослабления 8 часто используют массовый коэффициент ослабления 8* = 8/р, где р — плотность защитной среды. Тогда произведение Sh может быть представлено в виде bh = 8* • (рК) = Ъ*т*, где т* — поверхностная плотность экрана. С учетом этого

ф =

(11.119)

где Z и Z* — соответственно линейная и массовая длина релаксации нейтронов в среде. На длине релаксации, т. е. при h = L или при т* = Z*, плотность потока (мощность дозы) нейтронов ослабляется в е раз (kw = е). Некоторые значения т* и Z* для разных защитных сред даны в табл. 11.28.

Т а б л и ц а 11.28. Длины релаксации нейтронов в среде в зависимости

от среды и энергии нейтронов

Среда

 

s = 4 МэВ

 

 

8= 14...15 МэВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/я*, г/см2

L*, г/см2

0

т*, г/см2

 

L*, г/см2

 

0

Вода

90

6,2

5,4

120

 

14,2

 

3,0

Углерод

118

19

1,4

118

 

32,9

 

1,3

Железо

350

59,5

4,9

430

 

64,2

 

2,7

Свинец

565

169

4,0

620

 

173

 

2,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как длина релаксации зависит от толщины защиты, плотность потока (мощность дозы) нейтронов обычно определяют по формуле

ДА,- /L;

q> = q>0e-

,

(11.120)

где АН{и п — соответственно толщина /-го слоя защиты, при которой длина релаксации может быть принята постоянной, равной Z„ и число слоев, на которые разбита защита.

435

На начальном участке толщиной (2...3)L закон ослабления может отличаться от экспоненциального, что учитывается коэффициентом 6 (см. табл. 11.28), на который умножаются правые части соотношений 11.119 и 11.120.

При проектировании защиты от нейтронного излучения необходимо учитывать, что процесс поглощения эффективен для тепловых, медленных и резонансных нейтронов, поэтому быстрые нейтроны должны быть предварительно замедлены. Тяжелые материалы хорошо ослабляют быстрые нейтроны. Промежуточные нейтроны эффективнее ослаблять водородсодержащими веществами. Это означает, что следует искать такую комбинацию тяжелых и водородсодержащих веществ, которые давали бы наибольшую эффективность (например, используют комбинации Н2 0 + Fe, Н2 0 + РЬ).

Защита от заряженных частиц. Для защиты от а- и р-частиц излучения достаточно иметь толщину экрана, удовлетворяющую неравенству h > Rh где Ri — максимальная длина пробега а (/ = а) или Р (/ = Р) частиц в материале экрана. Длину пробега рассчитывают по

эмпирическим формулам.

Пробег i^-частиц (см) при энергии

8 = 3...7 МэВ и плотности материала экрана р (г/см3)

t flO-4s3/2ра1/2

в среде, отличной от воздуха;

а [0,318s3/2

в воздухе.

Максимальный пробег р-частиц

2,5г в экране из алюминия; 450s в воздухе.

Обычной слой воздуха в 10 см, тонкая фольга, одежда полностью экранируют а-частицы, а экран из алюминия, плексигласа, стекла толщиной несколько миллиметров полностью экранируют поток Р-частиц. Однако при энергии р-частиц 8 > 2 МэВ существенную роль начинает играть тормозное излучение, которое требует более усиленной защиты.

436

Контрольные вопросы к главе 11

1. Какие принципы заложены в формирование понятия системы ЧМС?

2. Какие цели достигаются в процессе анализа опасностей?

3. Из каких элементов состоит и как функционирует система управления опасностями?

4. Как классифицируют ЧП?

5. Как на практике рассчитывают вероятность несчастного случая при аварии? 6. Какие основные методы качественного анализа опасностей используют

на практике?

7. Чем отличается анализ опасностей с помощью дерева причин от анализа опасностей с помощью дерева последствий?

8. Какими соотношениями описывают систему ЧМС при количественном анализе опасностей?

9. Что представляет собой и как рассчитываются подсистемы ИЛИ-И и

и-или?

10.Какие соотношения используют для определения и расчета риска и как проводят его ранжирование?

11.Назовите область применения Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, Госгортехнадзора РФ.

12.Надо ли регистрировать в Госгортехнадзоре сосуд емкостью 20 л с давлением 100 МПа?

13.Каковы причины разрушения и разгерметизации систем повышенного давления?

14.Что находится в трубопроводе желтого цвета с красными кольцами?

15.Какое должно быть пробное давление при гидравлических испытаниях литой емкости, работающей под давлением 100 МПа в цехе с нормальным микроклиматом?

16.Назовите контрольно-измерительные приборы и средства защиты, применяемые при эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

17.Какие вы знаете средства защиты от механического травмирования?

18.Какие помещения относятся к особо опасным по электрической опасности?

19.Зачем предусматривается повторное заземление нулевого проводника в системах зануления электроустановок?

20.Что относится к основным электроизолирующим средствам в электроустановках?

21.Какие принципы и методы защиты можно сформулировать на базе обобщенного защитного устройства и как оценить ее эффективность?

22.Какими физическими величинами и уровнями при организации защиты характеризуют свободные и диффузные волновые поля?

23.Как рассчитывают коэффициенты отражения и передачи защитных устройств конечной и бесконечной толщины?

24.Назовите методы защиты от вибраций и шума.

25.Назовите методы защиты от электромагнитных полей, как определяется при этом эффективность защиты?

26.Какие методы защиты от ионизирующих излучений и частиц существуют

икак определяется при этом эффективность защиты?

27.Как с помощью светофильтров ослабляют лазерное излучение и оценивают величину ослабления?

28.Какие материалы применяют при защите от шума и электромагнитных

полей?

437

Г л а в а 1 2

ЗАЩИТА ОТ ОПАСНОСТЕЙ ПРИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

12.1. ИСТОЧНИКИ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ МИРНОГО И ВОЕННОГО ВРЕМЕНИ

Чрезвычайно высокие потоки негативных воздействий создают чрезвычайные ситуации (ЧС), которые изменяют комфортное или допустимое состояние среды обитания и переводят жизнедеятельность в качественно иное состояние — состояние взаимодействия человека со средой обитания в условиях высокой травмоопасности или гибели. Переход в ЧС принципиально меняет приоритеты задач обеспечения жизнедеятельности: вместо задач, обеспечивающих непревышение допустимых уровней негативного воздействия и задач снижения риска воздействия опасностей, на первое место выходят задачи защиты от чрезвычайно высоких уровней негативного воздействия, ликвидации последствий ЧС, реабилитации пострадавших в ЧС и восстановления повседневной жизнедеятельности.

Чрезвычайные ситуации могут быть классифицированы по значительному числу признаков, по типам и видам событий, лежащих в основе этих ситуаций, по масштабу распространения, по сложности обстановки, тяжести последствий.

Правительство Российской Федерации своим постановлением № 1094 от 13 сентября 1996 г. утвердило положение о классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. ЧС классифицируются в зависимости от количества людей, пострадавших в этих ситуациях, или людей, у которых оказались нарушены условия жизнедеятельности, размеры материального ущерба, а также границы зон распространения поражающих факторов чрезвычайных ситуаций.

Чрезвычайные ситуации подразделяются на локальные, местные, территориальные, региональные, федеральные и трансграничные.

Клокальной относится ЧС, в результате которой пострадало не более 10 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности не более 100 человек, либо материальный ущерб составляет не более 1 тыс. минимальных размеров оплаты труда на день возникновения чрезвычайной ситуации и зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы территории объекта производственного или социального назначения.

Кместной относится ЧС, в результате которой пострадало свыше 10, но не более 50 человек, либо нарушены условия жизнедеятельно-

438

сти свыше 100, но не более 300 человек, либо материальный ущерб составляет свыше 1 тыс., но не более 5 тыс. минимальных размеров оплаты труда на день возникновения чрезвычайной ситуации и зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы населенного пункта, города, района.

Ктерриториальной относится ЧС, в результате которой пострадало от 50 до 500 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности от 300 до 500 человек, либо материальный ущерб составил от 5 тыс. до 0,5 млн минимальных размеров оплаты труда и зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы субъекта Российской Федерации.

Крегиональной и федеральной соответственно относятся ЧС, в результате которой пострадало от 50 до 500 и более человек, либо нарушены условия жизнедеятельности от 500 до 1000 и свыше человек, либо материальный ущерб составляет от 0,5 до 5 млн и свыше минимальных размеров оплаты труда и зона чрезвычайной ситуации охватывает территорию двух субъектов РФ или выходит за их пределы.

Ктрансграничной относится ЧС, поражающие факторы которой выходят за пределы РФ или ЧС, которая произошла за рубежом и затрагивает территорию РФ.

Источником ЧС техногенного происхождения являются аварии на промышленных объектах. Под промышленным объектом как источником ЧС понимают также объекты транспортные, хозяйственные, административные и другие, если они относятся к категории опасных.

Закон РФ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (1997) вводит понятие опасного производственного объекта. К опасным отнесены объекты, на которых осуществляется использование:

токсичных веществ с уровнем средней смертельной концентрации в воздухе менее 0,5 мг/л;

оборудования, работающего с высоким избыточным давлением

(АР >0,07 МПа); взрывчатых и горючих веществ;

веществ, образующих с воздухом взрывоопасные смеси; оборудования, работающего при больших температурах или при

температуре нагрева воды более 115°С и другие объекты. Вероятность возникновения ЧС на таких объектах необходимо

учитывать как при его проектировании, так и на всех стадиях последующей эксплуатации.

С целью осуществления контроля за соблюдением мер безопасности, оценки достаточности и эффективности мероприятий по пре-

439

дупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций на промышленных объектах Правительство Российской Федерации постановлением от 1 июля 1995 г. № 675 «О декларации безопасности промышленного объекта Российской Федерации» ввело для предприятий, учреждений, организаций и других юридических лиц всех форм собственности, имеющих в своем составе производства повышенной опасности, обязательную разработку декларации промышленной безопасности. Приказом МЧС России и Госгортехнадзора России от 4 апреля 1996 г. № 222/59 введен в действие «Порядок разработки декларации безопасности промышленного объекта Российской Федерации».

Декларация безопасности промышленного объекта является документом, в котором отражены характер и масштабы опасностей на промышленном объекте и выработанные мероприятия по обеспечению промышленной безопасности и готовности к действиям в техногенных чрезвычайных ситуациях. Декларация разрабатывается как для действующих, так и для проектируемых предприятий.

Как итоговый документ декларация безопасности включает следующие разделы: общая информация об объекте; анализ опасности промышленного объекта; обеспечение готовности промышленного объекта к локализации и ликвидации чрезвычайных ситуаций; информирование общественности; и приложения, включающие ситуационный план объекта и информационный лист.

Декларация безопасности действующего промышленного объекта с особо опасными производствами является обязательным документом, который разрабатывается организацией собственными силами (или организацией, имеющей лицензию на такой вид работ) и представляется в органы Госгортехнадзора России при получении лицензии на осуществление промышленной деятельности, связанной с повышенной опасностью производств.

Опыт показывает, что ЧС на промышленных объектах в своем развитии проходят пять условных типовых фаз:

первая — накопление отклонений от нормального состояния или процесса; фаза относительно длительная по времени, что дает возможность принятия мер для изменения или остановки производственного процесса и существенно снижает вероятность аварии и последующей ЧС;

вторая — фаза инициирующего события или фаза «аварийной ситуации»; фаза значительно короче по времени, хотя в ряде случаев еще может существовать реальная возможность либо предотвратить' аварию, либо уменьшить масштабы ЧС;

440

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]