Защита от излучения экранированием

Министерство образования  и науки РФ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Сибирский государственный  индустриальный университет»

 

 

 

Кафедра общей экологии и безопасности жизнедеятельности

 

 

Реферат на тему

«Защита от излучения экранированием»

 

по дисциплине:

«Безопасность жизнедеятельности»

 

 

 

Выполнил:

ст.гр. МХЖ-08

Тымченко Д.С.

Проверил:

доцент Шилинговский И.Г.

 

 

 

 

 

Новокузнецк

2012

 

Содержание 
Введение

Основную часть облучения  население земного шара получает от естественных источников радиации.

Человек подвергается облучению  двумя способами. Радиоактивные  вещества могут находиться вне организма  и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться  в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения называют внутренним. Облучению от естественных источников радиации подвергается любой житель Земли.

Вследствие этого человечество активно занимается разработкой  средств и мер защиты организмов от радиации, одним из которых является экранирование, рассматриваемое в данном реферате.

 

 

1 Основные источники радиации

1.1 Естественная радиоактивность

 

К основным источникам естественной радиоактивности относятся

• Космическое излучение и солнечная радиация, от которых нас защищает атмосфера. Впрочем, интенсивная человеческая деятельность приводит к появлению озоновых дыр и истончению естественной оболочки, поэтому в любом случае следует избегать воздействия прямых солнечных лучей.
• Излучение земной коры. В её поверхности содержится много минералов, хранящих следы радиоактивного прошлого Земли: гранит, глинозём и т.п.
• Радон — это радиоактивный инертный газ, который в 7,5 раз тяжелее воздуха, и, как правило, именно он становится причиной радиоактивности строительных материалов. Радон имеет свойство скапливаться под землей в больших количествах, на поверхность же он выходит при добыче полезных ископаемых или через трещины в земной коре.

 

1.2 Искусственная радиоактивность

 

• К основным техногенным радиоактивным источникам относят ядерное оружие, промышленные отходы, АЭС,  медицинское оборудование, предметы старины, вывезенные из «запретных» зон после аварии Чернобыльской АЭС, некоторые драгоценные камни.

 

2 Способы защиты от  радиации

 

При защите от радиации следует учитывать 4 фактора: время, прошедшее с момента взрыва, длительность облучения, расстояние до источника радиации, экранирование от радиационного облучения.

 

2.1 Время

 

Уровень излучения радиоактивных  осадков сильно зависит от времени, прошедшего с момента взрыва. Это обуславливается периодом полураспада, из чего следует, что в первые часы и дни уровень излучения падает довольно сильно, за счет распада короткоживущих изотопов, составляющих основную массу радиоактивных осадков. Далее уровень радиации падает очень медленно за счет частиц с большим периодом полураспада. Для оценки времени применимо грубое правило семь/десять – каждое семикратное увеличение времени уменьшает уровень радиоактивного излучения в десять раз. 

Данное правило позволяет лишь грубо оценить время снижения уровня радиоактивного излучения при условии единичного ядерного взрыва.

 

2.2 Расстояние до источника радиации 

 

Здесь действует правило  два-четыре, т.е. с увеличением расстояния в два раза, уровень радиации падает в четыре раза. 

 

2.3 Экранирование

 

Защитный экран –  устройство с поверхностью, поглощающей, отражающей или преобразующей излучения  различных видов энергии. Применяется  для защиты от излучения (например, радиационного или теплового).

Теплозащитные экраны применяются для локализации источников лучистой теплоты, уменьшения облученности на рабочих местах и снижения температуры поверхностей, окружающих рабочее место. Ослабление теплового потока за экраном обусловлено его поглотительной и отражательной способностью и различают теплоотражающие, теплопоглощающие, теплоотводящие экраны.

По степени прозрачности экраны делят на три класса: непрозрачные (металлические водоохлаждаемые  и футеорированные асбестовые, альфо-лиевые, алюминиевые экраны) полупрозрачные (из металлической сетки, цепные завесы, экраны из стекла, армированного металлической сеткой; все эти экраны могут орошаться водяной пленкой) и прозрачные (из различных стекол: силикатного, кварцевого и органического, бесцветного, окрашенного и металлизированного, пленочные водяные завесы, свободные и стекающие по стеклу, и др.).

Экранирование электромагнитных полей также необходимо, так как  они имеют зоны индукции и излучения. Различают экранирование магнитного, электрического и электромагнитного (плоская волна) полей. В большинстве случаев с двух сторон от экрана находится одна и та же диэлектрическая среда (воздух). При экранировании магнитного поля необходимо учитывать особенности материала, из которого изготовлен экран.

Для защиты от действия электромагнитных полей применяют металлические листы, обеспечивающие быстрое затухание поля в материале. Во многих случаях экономически выгодно вместо металлического экрана использовать проволочные сетки, фольговые и радиопоглощающие материалы, сотовые решетки. В состав фольговых материалов входят диамагнитные материалы (алюминий, латунь, цинк). Радиопоглощающие материалы изготовляют в виде эластичных и жестких пенопластов, тонких листов, рыхлой сыпучей массы или заливочных компаундов. В последнее время чаще применяют керамико-металлические композиции.

Эффективность экранирования  сотовыми решетками зависит от отношения  глубины к ширине ячейки.

Защитой от ионизирующих излучений могут быть экраны из алюминия, плексигласа, стекла толщиной несколько  миллиметров. Существенную роль играет тормозное излучение, которое требует более сильной защиты.  

Уровень радиационного излучения ослабляют тяжелые материалы, выступающие в роли экрана между живым организмом и радиацией. Так на 99% радиационного излучения задерживают:

40 см кирпича

60 см плотного грунта

90 см рыхлого грунта

13 см стали

8 см свинца

100 воды 

Защита экранированием осуществляется путем создания стационарных или передвижных защитных ограждений, благодаря которым уровень облучения снижается до регламентированных значений. Стационарными защитными ограждениями служат стены, перекрытия (пол и потолок), двери и дверные проемы, смотровые окна и т.д. К передвижным защитным устройствам относятся различного типа ширмы, экраны, тубусы и диафрагмы рентгеновских, дефектоскопических, терапевтических установок, ограничивающие пучок излучения, а также контейнеры для транспортирования РВ, тележки и т.п.

Материалы для экранов выбираются с учетом вида излучения и особенностей его взаимодействия с облучаемой средой. Толщина экрана определяется проникающей способностью излучения. Так, для защиты от большинства α-частиц достаточно воздушной прослойки в 9-10 см. Полностью защищает от них кожу одежда, обувь, резиновые перчатки.

Пробег β-частиц в облучаемой среде зависит от их энергии, а также от вещества среды. При энергии до 3 МэВ, что соответствует максимуму энергии β-частиц, испускаемых наиболее распространенными радионуклидами, необходимая толщина защитного экрана из воды составляет 1,5 см, алюминия – 0,69 см, железа – 0,25 см. Если β-излучение достигает большой интенсивности, то появляется достаточно мощное тормозное рентгеновское излучение, от которого требуется защита в виде тяжелых материалов.

При определении толщины экранов  от γ-излучения и рентгеновских лучей необходимо учитывать спектральный состав излучения, мощность источника, а также расстояние, на котором находится персонал, и время пребывания его в сфере воздействия излучения.

Лучшими материалами для защиты от γ- и рентгеновского излучения являются элементы с большим порядковым номером: ртуть, свинец, уран. Но в связи с большой стоимостью таких материалов, наряду с ними широко используется железо, просвинцованное стекло, бетон, баритобетон, вода и другие, а также их комбинации. Толщина таких экранов значительно возрастает по сравнению со свинцом и ураном. Бетон, железобетон, кирпич в качестве защитных экранов используются чаще тогда, когда они являются одновременно и строительными конструкциями. Там, где в техническом отношении толщина экрана не имеет особого значения, используется такой дешевый защитный материал как вода.

Сложный процесс взаимодействия нейтронов с веществом требует  и более сложной защиты. Защита от быстрых нейтронов оказывается  весьма затруднительной, поскольку  их поглощение материалами происходит плохо. Значительно лучше поглощаются тепловые, медленные и резонансные нейтроны. В связи с этим защита от нейтронов строится послойно. Первый слой, где происходит замедление быстрых нейтронов, состоит из элементов с малой атомной массой (водородсодержащие вещества): вода, парафин, полиэтилен, бетон, гидриды металлов и др. Второй слой предназначен для поглощения тепловых нейтронов и содержит элементы с широким сечением захвата нейтронов: бор, кадмий, гафний, европий и другие (часто для поглощения замедленных нейтронов требуется слой кадмия в десятые доли миллиметра). Наконец, для ослабления гамма-излучения, сопровождающего процесс поглощения нейтронов, предусматривается третий слой, состоящий из тяжелых металлов или эквивалентных им материалов.

«Защита экранами» является часто предпочтительным, а иногда и единственно возможным способом, например, при перевозке радионуклидов различными видами транспорта, когда трудно или невозможно использовать какой-либо иной способ защиты, кроме экранов. Для закрытых радионуклидных источников и устройств, генерирующих ИИ (рентгенаппараты, ускорители), система защиты состоит из местной и стационарной. Сам источник размещается в защитном кожухе (местная защита) с окном для пропускания излучения только в нужном направлении. Элементами местной защиты являются также диафрагма, ограничивающая и формирующая поле облучения, и тубус, ограждающий от рассеянного излучения, которое возникает по краям выходного окна и в диафрагме. В радионуклидных закрытых γ-источниках (с постоянным излучением) защитный кожух должен обеспечивать ослабление излучения до допустимых уровней и в период хранения источника. Стационарная защита обеспечивается стенами, перекрытиями, дверью или лабиринтным входом и смотровым окном.

Для исключения случайного облучения двери, ведущие в помещение, где расположены аппарат или  установка, блокируются с механизмом перемещения источника или включения высокого напряжения, предусматривается включение световой или звуковой сигнализации, монтируется устройство для принудительного (ручного) дистанционного перемещения источника излучения в положение «хранение» в случае отключения энергопитания или аварии.

В тех случаях, когда  по условиям работы создать эффективную  стационарную и (или) местную защиту не представляется возможным, для обеспечения  безопасности персонала используют защиту расстоянием (с применением манипуляторов, длинных захватов, держателей, выносных пультов управления) и временем (с ограничением времени работы).  

Защита организма человека от действия электромагнитных излучений  предполагает снижение их интенсивности  до уровней, не превышающих предельно допустимые. Защита обеспечивается выбором конкретных методов и средств, учетом их экономических показателей, простотой и надежностью эксплуатации. Организация этой защиты подразумевает:

- оценку уровней интенсивности  излучений на рабочих местах и их сопоставление с действующими нормативными документами;

- выбор необходимых  мер и средств защиты, обеспечивающих  степень защищенности в заданных  условиях;

- организацию системы  контроля над функционирующей  защитой. 

По своему назначению защита может быть коллективной, предусматривающей мероприятия для групп персонала, и индивидуальной – для каждого специалиста в отдельности. В основе каждой из них лежат организационные и инженерно-технические мероприятия.

Организационные меры защиты направлены на обеспечение оптимальных вариантов расположения объектов, являющихся источниками излучения, и объектов, оказывающихся в зоне воздействия, организацию труда и отдыха персонала с целью снизить до минимума время пребывания в условиях воздействия, предупредить возможность попадания в зоны с интенсивностями, превышающими ПДУ, т. е. осуществить защиту «временем». Внедрение в практику этих защитных мер начинается в период предупредительного и уточняется в период текущего санитарного надзора. К организационным мерам защиты следует отнести и проведение ряда лечебно-профилактических мероприятий. Это, прежде всего, обязательное медицинское освидетельствование при приеме на работу, последующие периодические медицинские обследования, что позволяет выявить ранние нарушения в состоянии здоровья персонала, отстранить от работы при выраженных изменениях состояния здоровья.