Захист від іонізуючого випромінювання

Види захисту від радіоактивного опромінення:

• захист кількістю – зменшення потужності джерел до мінімальних розмірів;

• захист часом – зменшення часу опромінення;

• захист відстанню – збільшення відстані до джерела випромінювання;

• захист екрануванням – застосування захисних екранів.

Зв’язок між відстанню R (м) до джерела точкового γ-випромінювання та дозою опромінювання має вигляд:

де 8,4 – γ-постійна Rа (радію);

М – гамма-еквівалент джерела – умовна маса точкового джерела ²²⁶Ra, що створює на даній відстані таку ж потужність експозиційної дози, як і задане джерело, мг-екв радія;

t – час опромінення, год;

Д – експозиційна доза опромінення, кулон/кг.

Допустимі умови роботи з джерелами випромінювання вимагають, щоб експозиційна доза була менша або дорівнювала гранично допустимій. Згідно з нормами радіаційної безпеки для персоналу (категорія А) величина гамма-еквіваленту джерела М, відстань до нього R та час опромінення t зв’язані між собою співвідношенням:

При виконанні цієї нерівності дотримується безпека при роботі без захисного екрана.

Застосування захисних екранів базується на властивості матеріалів і речовин у залежності від товщини шару поглинати випромінювання. Послаблення іонізуючого випромінювання при використанні захисних екранів характеризується експоненціальним законом:

де І₀ – інтенсивність випромінювання при відсутності екрана;

І_х – інтенсивність випромінювання при наявності екрана;

μ – коефіцієнт послаблення променів екраном;

х – товщина екрана.

Ефективний період напіввиведення радіоактивної речовини з організму людини Т_еф – час, протягом якого кількість радіоактивного елемента зменшується вдвічі за рахунок радіоактивного розпаду та біологічного виведення:

де Т_0,5 – період напіврозпаду – час, за який розпадається половина атомів радіоактивного елемента;

Т_б – період біологічного напіввиведення – час, протягом якого кількість радіоактивного елемента зменшується вдвічі внаслідок фізіологічного обміну.

Період напіврозпаду визначається законом природного розпаду радіоактивних атомних ядер:

де N, N₀ – відповідно кількість ядер в даному об’ємі речовини на момент часу t та t₀;

λ – стала розпаду, с^-1.

Електромагнітні поля та випромінювання

1. Загальна характеристика електромагнітного випромінювання

Електромагнітні поля (ЕМП) – це поля, які характеризуються сукупністю електричних і магнітних властивостей.

Електромагнітне випромінювання характеризується довжиною хвилі λ (м) та частотою коливань f (Гц):

де с=3∙10⁸ м/с – швидкість поширення хвиль, що дорівнює швидкості світла

Т – період коливань.

Загалом електромагнітні випромінювання поділяються на такі діапазони (рисунок 1):

• низькочастотний діапазон;

• радіочастотний діапазон (радіохвилі);

• оптичний діапазон (інфрачервоне, ультрафіолетове, лазерне випромінювання, видиме світло);

• діапазон іонізуючого випромінювання (рентгенівське та гамма-випромінювання), який ми розглянули раніше.

Рисунок – Шкала електромагнітних хвиль

Напруженість електромагнітного поля характеризується електричною (е, в/м) та магнітною (н, а/м) складовими, що при поширенні в середовищі зв’язані між собою співвідношенням:

де ω– кругова частота електромагнітних коливань;

γ – питома провідність речовини екрана;

μ– магнітна проникність цієї речовини;

k – коефіцієнт затухання;

l – віддаль від вхідної площини екрана до точки, що розглядається.

При поширенні в вакуумі чи повітрі Е = 377∙Н.

Поширення електромагнітних хвиль пов’язане з переносом енергії. Вектор щільності потоку енергії електромагнітних хвиль J визначається за формулою:

Згідно з теорією ЕМП простір навколо джерела змінного електричного чи магнітного полів поділяється на дві зони:

1) ближню зону або зону індукції, що знаходиться на віддалі R:

2) дальню зону, або зону випромінювання, що знаходиться на віддалі R:

В зоні індукції ще не сформована електромагнітна хвиля, тому і електричне, і магнітне поле можна вважати незалежними один від одного, тому інтенсивність електромагнітного поля в цій зоні оцінюється окремо напруженістю електричної (Е, В/м) та магнітної (Н, А/м) складових.

В дальній зоні інтенсивність ЕМП визначається густиною (щільністю) потоку енергії (J, Вт/м²).

Густину потоку енергії на різних відстанях обчислюється за потужністю випромінювання W_випр:

Якщо джерело випромінювання має направлену дію (антена), то:

де G – коефіцієнт підсилення антени, що визначається при її розрахунку.

Згідно з «Державними санітарними нормами і правилами захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань» електромагнітне поле в 5-8 діапазонах частот оцінюється (нормується) напруженістю поля (В/м).

А електромагнітне поле у 9-11 діапазонах частот оцінюється поверхневою густиною потоку енергії - Вт/м² .

Джерела електромагнітних полів

Існують природні та антропогенні джерела ЕМП.

Природні джерела електромагнітних полів поділяють на дві групи. Перша – поле Землі – постійне електричне й постійне магнітне поле. Друга група – радіохвилі, що генеруються космічними джерелами (Сонце, зірки і т.д.), атмосферні процеси – розряди блискавок і т.д. Природне електричне поле Землі створюється надлишковим негативним зарядом на поверхні; його напруженість в середньому становить 130 В/м. Грозові хмари можуть збільшувати напруженість поля до десятків, а то й сотень кВ/м.

Антропогенні джерела:

Електромагнітна ситуація в містах і інших населених пунктах створюється великою кількістю радіотехнічних та електротехнічних засобів господарського, оборонного та іншого призначення. Головними джерелами електромагнітного випромінювання є радіо-, телевізійні, радіолокаційні об’єкти та високовольтні лінії електропередачі. Кількість відомчих та приватних передавальних радіоцентрів постійно зростає. Електричну складову хвилі електромагнітного випромінювання екранують стіни будинків, але магнітну вони послаблюють мало.

За останні роки, починаючи з 1994 р., в населених місцях України до головних джерел електромагнітного випромінювання приєдналась велика кількість базових радіостанцій стільникового, пейджингового та супутникового зв’язку. Кількість цих джерел з кожним роком збільшується в сотні разів. Єдине, що тішить, це те, що на фоні передавальних радіоцентрів антени базових станцій стільникового телефонного зв’язку вносять незначний вклад в електромагнітне забруднення міських вулиць. Зрозуміло, якщо не вилазити на дах будинку, де їх звичайно встановлюють, і не вивчати конструкцію антени.

Все це свідчить про те, що населення України особливо великих міст (Київ, Харків, Львів, Одеса, Донецьк, Дніпропетровськ та інші) знаходиться під постійним впливом антропогенного електромагнітного випромінювання, рівень якого в багатьох місцях перевищує природний. І безумовно це впливає на санітарно-гігієнічний стан населених місць, отже, і на стан здоров’я людей. Це явище спостерігається не тільки в Україні, а і у всьому світі. Всесвітня організація охорони здоров‘я (ВООЗ) класифікує це становище спеціальним терміном “електромагнітне забруднення навколишнього середовища”.

Слід звернути увагу, що рівень цього забруднення кожні десять років зростає в 10-15 разів.

Антропогенним джерелом електромагнітного поля в житлових приміщеннях є різноманітна електротехніка – холодильники, праски, пилососи, електропечі, телевізори, комп’ютери тощо, а також електропроводка квартири. На електромагнітне забруднення квартири впливають електротехнічне устаткування будинку, трансформатори, кабельні лінії. Напруженість електричного поля в житлових будинках перебуває в межах 1-10 В/м. Але можуть зустрітися точки підвищеного рівня, наприклад, незаземлений монітор комп’ютера.

Вимірювання напруженості магнітних полів від побутових електроприладів показали, що їх короткочасний вплив може виявитися навіть більш сильним, ніж довгочасне перебування людини поруч із лінією електропередачі.

Індукція магнітного поля від електроплит на відстані 20-30 см від передньої панелі – місце, де стоїть людина, – становить 1-3 мкТл. Біля конфорок, вона, звичайно, більша. А на відстані 50 см уже не відрізняється від загального поля в кухні, яке становить близько 0,1-0,15 мкТл.

Невеликі й магнітні поля від холодильників і морозильників. Так у звичайного побутового холодильника поле вище гранично допустимого рівня виникає в радіусі 10 см від компресора й тільки під час його роботи. Однак у холодильників, оснащених системою “no frost”, перевищення гранично допустимого рівня можна зафіксувати на відстані 1 м від дверцят.

Мікрохвильові печі, внаслідок принципу своєї роботи, служать наймогутнішим джерелом випромінювання. Але через цю ж причину їх конструкція забезпечує відповідне екранування. Але все-таки спиратися ліктем на включену “мікрохвильовку” не варто, оскільки на відстані 30 см піч створює помітне змінне (50 Гц) магнітне поле. Відносно малими виявилися поля від потужних електричних чайників. Так, на відстані 50 см електромагнітне поле не відрізняється від загального електромагнітного поля на кухні.

Зате поля пральних машин є досить значними, особливо поблизу пульта керування. Для заспокоєння можна відмітити, що прання – не настільки часте заняття, та й при роботі автоматичної або напівавтоматичної пральної машини людина може відійти у бік або просто вийти з ванни. Ще більшим є магнітне поле, що продукується пилососом. Втім, тут теж є втішна обставина: пилосос зазвичай тягають за шланг і перебувають від нього досить далеко.

Антропогенні джерела поділяються на 2 групи: