Излучения оптического диапазона

Часть электромагнитного спектра с длинами волн от 10 до 340000 нм называют оптической областью спектра. Эта область делится на диапазоны:

инфракрасное излучение с длинами волн от 340000 до 770 нм (1 нанометр равен 10^{-9 м} ); видимое излучение с длинами волн от 770 до 380 нм; ультрафиолетовое излучение с длинами волн от 380 до 10 нм.

Инфракрасное излучение оказывает на организм человека в основном тепловое действие. Эффект инфракрасного излучения зависит от следующих факторов:

- длины волны излучения (чем меньше длина волны, тем большая проникающая способность тепловых лучей); интенсивности потока излучения (чем интенсивность больше, тем больше нагрев тела человека); площади облучения (чем меньше площадь облучения, тем меньше тепловой эффект); длительности облучения (чем больше время действия теплового облучения, тем больше тепловой эффект); прерывистости действия инфракрасного излучения (паузы во время действия инфракрасного излучения дают возможность остыть организму человека); угла падения тепловых лучей (чем ближе угол падения лучей к прямому углу, тем большая часть лучей поглощается телом человека).

Наибольшей проникающей способностью обладает излучение видимого спектра и коротковолновая часть инфракрасного излучения с длинами волн до 1,5 мкм, которое глубоко проникает в тело человека и мало задерживается поверхностью кожи. Лучи с длинами волн свыше 3 мкм могут вызвать ожоги кожи, т.к. они задерживаются поверхностью кожи.

Теплообмен в производственных помещениях совершается излучением и конвекцией, источниками которых являются нагретые тела. В процессе теплообмена различают две стадии:

1) между источниками тепла и окружающими телами (эта стадия в горячих цехах отличается высокой интенсивностью лучистого обмена и сравнительно малой интенсивностью конвективного);

2) между нагретыми облучением телами и окружающим воздухом (на этой стадии преобладает конвективный теплообмен).

Рассмотренный теплообмен и определяет нагревающий микроклимат в горячих цехах, что приводит к необходимости предусматривать мероприятия по снижению его воздействия.

Инфракрасное излучение оказывает неблагоприятное влияние на работающих, поэтому действующими стандартами предусмотрено их нормирование. Особенно это влияние отрицательно на предприятиях чёрной металлургии, т.к. микроклимат в горячих цехах преимущественно радиационный, и чем выше температура источника, тем выше доля тепла, отдаваемого источником в атмосферу цеха. При необходимости можно рассчитать интенсивность инфракрасного излучения от нагретой поверхности или через отверстие в печи по известным зависимостям [4] и сравнить с допустимой величиной. Требования к средствам защиты от инфракрасных излучений приведены в ГОСТ 12.4.123-83 «Средства коллективной защиты от инфракрасных излучений. Общие технические требования».

Мероприятия по уменьшению тепловых воздействий выделяются в следующие группы:

- организационные меры; планировочные меры; уменьшение тепловыделений непосредственно в источнике теплоты; защита рабочих мест от тепловых излучений; средства индивидуальной защиты.

К организационным мероприятиям относятся:

обеспечение кратковременности горячих операций, рассредоточение их в пространстве и времени; организация кратковременных перерывов в работе; проведение внутрисменного отдыха в благоприятных условиях в специальных беседках, комнатах отдыха с установками искусственного климата; организация рационального питьевого режима (вода охлаждённая, подсоленная, газированная, белково-витаминные смеси, квас и др.).

Планировочные мероприятия включают следующие меры:

- горячие цехи строят в местах, в которых среднегодовая скорость воздуха не менее 1 м/с (для обеспечения проветривания помещений); продольная ось горячего цеха (здания) должна составлять угол 60 – 90° с преобладающим направлением ветра (с направлением розы ветров); пристройки к наружным боковым стенам здания (цеха) не допускаются для того, чтобы не перекрывать приточные окна для естественной вентиляции.

Для уменьшения тепловыделений непосредственно в источнике теплоты применяют следующие основные мероприятия:

- тепловая изоляция нагретых поверхностей оборудования. Для этого используют неорганические (пеношамот, слюда, вермикулит, минеральная вата, керамзит, огнеупорные кирпичи и др.) и органические (древесноволокнистые плиты, войлок, термоизоляционный картон, поролон, пенопласт и др.) материалы;

- экранирование корпусов печей посредством установки теплоотводящих, теплоотражающих и теплопоглощающих экранов. Теплоотводящие экраны имеют полую конструкцию, по которой циркулирует охладитель. Теплоотражающие экраны выполняют из материалов, имеющих хорошую отражательную способность (алюминий, белая жесть, алюминиевая фольга и др.). Теплопоглощающие экраны изготавливают из материалов, имеющих большое тепловое сопротивление (огнеупорные материалы, вермикулит и др.). По конструкции защитные экраны подразделяются: на однослойные, многослойные, прозрачные, полупрозрачные, непрозрачные, с воздушной или водяной прослойкой. Прозрачные экраны – стёкла с покрытиями из металла, водяные завесы, полупрозрачные – сетка и цепи, сухие или орошаемые водой;

- герметизация печей для уменьшения утечек разогретых газов (этим одновременно достигается уменьшение загазованности воздуха в рабочей зоне); охлаждение печей – водяное или испарительное.

Меры по защите рабочих мест:

- приточная местная механическая вентиляция в виде воздушного душирования; кондиционирование воздуха и даже применение установок искусственного климата (например, установок типа ЛИОТ для постов управления); экранирование рабочих мест с помощью экранов отражения, поглощения, теплоотвода и прозрачных экранов.

Наряду со средствами коллективной защиты в горячих цехах применяют средства индивидуальной защиты:

- защитная специальная одежда с высоким тепловым сопротивлением (войлочная, отражающая, металлизированная и др.);

- специальная обувь с теплоизоляцией из войлока;

- различные предохранительные устройства (защитные очки, щитки, каски, шлемы, подшлемники, рукавицы, перчатки и др.).

Ультрафиолетовое излучение. В условиях современного производства широко применяются источники излучения, энергия которых в ультрафиолетовой части спектра значительно отличается от солнечного как по спектру, так и по интенсивности. Это излучения электрических дуг при самых различных сварочных процессах, в электрометаллургии, при плазменных процессах. Широко используется излучение, генерируемое люминесцентными источниками (ртутно-кварцевыми, металлогалогенными, ксеноновыми и другими типами ламп), выпускаемыми светотехнической промышленностью, в спектре которых представлено излучение в диапазоне длин волн от 200 до 400 нм.

Большие интенсивности ультрафиолетовых излучений могут быть причиной профессиональных поражений органов зрения, кожных покровов и других повреждающих эффектов, обусловленных фотохимическим действием излучения. Измерения уровня ультрафиолетовых излучений производятся методами и приборами энергетической фотометрии (радиометрами, спектрорадиометрами). Применение приборов, позволяющих оценивать поток энергии в эффективных единицах, в производственных условиях ограничено. Значения эффективных величин в настоящее время не имеет достаточного научного и практического обоснования, что ограничивает их широкое применение и включение этих величин в государственные стандарты.

Для производственных источников ультрафиолетовых излучений разработаны нормативы допустимого облучения для лиц, работающих в защитной специальной одежде с площадью открытых участков кожи до 0,2 м2 при обязательной защите глаз в соответствии с ГОСТ 12.4 080-79 «Светофильтры стеклянные для защиты глаз от вредных излучений на производстве». Однако отсутствует нормирование допустимых значений энергетической экспозиции, не решены вопросы нормирования излучения для профессий с прерывистым характером воздействия фактора, с различной продолжительностью облучения в течение рабочего дня и т. п.

Лазерное излучение. Уникальные свойства лазерного излучения обусловливают широкое применение лазерных установок в промышленности. Лазер – это генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, основанный на использовании стимулированного излучения. С помощью лучей лазера измеряют точные размеры, сверлят, шлифуют, паяют, режут, варят и т.д.

Действие лазера на организм зависит от мощности и энергии излучения, длины волны, площади облучаемой поверхности, времени экспозиции и др. Могут возникнуть следующие вредные и опасные факторы: прямое и отражённое лазерное излучение; повышенная напряженность электрического поля; повышенная запылённость и загазованность воздуха рабочей зоны, повышенный уровень ультрафиолетовой радиации, яркости света, шума, ионизирующих излучений, инфракрасных излучений и др. На работающих (персонал) воздействует, как правило, отражённое рассеянное излучение. Оно приводит к термическому и механическим эффектам. При длительном действии лазерное излучение вызывает нарушение функций сердечно-сосудистой, нервной и кровеносных систем. У персонала, обслуживающие лазеры, могут развиваться профессиональные ожоги кожи, поражения роговицы и сетчатки глаза.

Допустимые уровни лазерного излучения регламентированы ДНАОП 0.03-3.09 ”Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров №5804-91”, которые устанавливают нормы действия на роговицу, сетчатку и кожу.

Лазеры по степени опасности генерируемого ими излучения подразделяются на четыре класса:

1. Лазеры, выходное излучение которых не представляет опасности для глаз и кожи.

2. Лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым или зеркально отражённым излучением.

3. Лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз прямым, зеркально отражённым, а также диффузно отражённым излучением на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности и при облучении кожи прямым и зеркально отражённым излучением.

4. Лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении кожи диффузно отражённым излучением на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности.

Мероприятия по обеспечению лазерной безопасности осуществляются в соответствии с ДНАОП 0.03-3.09 “Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров №5804-91” и ГОСТ 12.1.040-83 “Лазерная безопасность. Общие положения”. Данные нормативные документы включают в себя организационные, инженерно-технические, планировочные, санитарно-гигиенические и другие мероприятия и требования, обеспечивающие уменьшение плотности мощности или энергии на рабочих местах до нормативных значений.

Лазеры 2 – 4 классов до начала эксплуатации должны быть приняты комиссией с составлением акта приемки. Действующие лазерные установки следует размещать в отдельных специально выделенных помещениях или отгороженных частях помещений. Лазеры 4 класса должны размещаться только в отдельных помещениях. Само помещение, установки и предметы не должны иметь зеркальных поверхностей, отражающих лазерное излучение. Коэффициент отражения всех поверхностей не должен быть больше 0,4.

Безопасность работы на лазерных установках обеспечивается следующими мероприятиями:

- применением лазерных установок закрытого типа; дистанционное управление установками 4 класса; экранирование пучка излучения с помощью огнестойкого светопоглощающего материала; применение местной вытяжной вентиляции лазерной установки; ограждения, исключающие выход луча за пределы установки; применение дистанционного управления, блокировок, заземлителей, сигнализации; применение индивидуальных средств защиты (защитные очки, халаты, перчатки, щитки и маски).