Защита от природного и статического электричества. Защита от электромагнитных полей (ЭМП) и ионизирующих излучений

Природное электричество - это атмосферные электрические заряды между заряженным облаком и землей или между разноименно заряженными облаками - молнии. Разность потенциалов перед разрядом достигается 100000000В, сила тока 20000-40000А. Воздействия молнии разделят на два типа: первичное -прямое попадание и вторичное - электрическая и электромагнитная индукция высоких потенциалов в коммуникациях. Молния может стать причиной пожара и взрывов в зависимости от свойства объекта, на которую воздействует молния. Средством защиты от молнии являются молниеотводы. Защитная функция молниеотвода основана на свойства молнии поражать наиболее высокие, хорошо заземленные, проводящие сооружения.

Статическое электричество - это возникновение, сохранение и стекание свободного электрического заряда на поверхности и объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ и изолированных проводников. Технологические процессы измельчения, просеивание, смешивание, переливание, трение сопровождаются статической электризацией - возникновением и разделением положительных и отрицательных зарядов. При этом потенциалы могут достигать десятки кВ, токи - десятки мкА. Статическое электричество может стать причиной пожара и взрывов при наличии пожаровзрывоопасных веществ. Средствами защиты от статического электричества являются заземление электропроводящих частей оборудования, устройства нейтрализация зарядов (ионизация среды), антистатическая одежда.

Опасность воздействия ЭМП на окружающую среду зависит от частоты, напряженности, плотности тока. По частоте ЭМП делят на четыре диапазона (табл. 25.1)

Таблица 25.1

Классификация ЭМП

ЭМП (электромагнитное поле)	Частота, f	Длина волны, λ
НЧ (низкочастотный)	З Гц-ЗО кГц	100000-10000км
ВЧ (высокочастотный)	З0 кГц-ЗО МГц	10000км-10м
УВЧ (ультравысокочастотный)	ЗО МГц-ЗОО МГц	10-1 m
СВЧ (сверхвысокочастотный)	ЗОО МГц-ЗОООО МГц	1м-1мм

Европейские нормы делят допустимые значения напряженности ЭМП на три категории (табл. 25.2). Предельно допустимые уровни (ПДУ) ЭМП телерадиопередающих объектов приведено в табл. 25.3.

Таблица 25.2

Европейские нормы напряженности ЭМП

Напряженность	При превышении норм необходимо
эл. поля, Е, кВ/м	магн. поля Н, А/м
6,1		Информирование персонала
12,3		Ограничение времени пребывания
19,6		Предупреждение «опасная работа»

Таблица 25.3

ПДУ ЭМП телерадиопередающих объектов

f, МГц	≤0,3	0,3-3	3-30	30-300	300-300000
ПДУ, В/м					10 мкВт/см2

Для защиты от ЭМП применяют различные средства защиты: электромагнитные экраны из металлических конструкций; «защитные костюмы»; активные экраны. Экраны изготавливаются в виде параллельных проводов, сеток или сплошных поверхностей из железа, стали, меди алюминия др. «Защитный костюм» выполняются из ткани, в которую вплетены тонкие провода, снижающие напряженность внешнего поля в 100 раз и более. В активных экранах создается ток специальным источником и создается поле, снижающее внешнее поле. На низких частотах применяются экраны из материалов с большой магнитной проницаемостью (железо и его сплавы), на высоких - из меди.

Ионизирующее излучение - это физическое явление, связанное с излучением потока частиц или электромагнитной энергии, приводящее к ионизации окружающей среды (рис. 25.1):

-α - излучение - поток ядер гелия состоящих из двух протонов и двух нейтронов. Заряд +2, масса 4 а.е.м., энергия 4-9МэВ (1эВ=1,6-10^-19Дж), скорость 20000м/с, пробег в воздухе 8-9см и в биологической ткани - десятки микрон, удельная ионизация 25-60тыс. пар ион/см;

-β - излучение - поток электронов β^- (заряд -1) или позитронов β⁺ (заряд +1). Масса 9,1 10^-31кг, энергия - 0,15-3,6 МэВ, пробег в воздухе 22 см-1400 см и в биологической ткани - 0,02-1,9см;

-γ - излучения - поток фотонов с энергией 0,01 -10 МэВ, излучается при ядерных превращениях и аннигиляции «частица - античастица», заряд и масса - 0, скорость - 300000 км/с; рентгеновское излучение - поток фотонов с энергией 1-1000кэВ;

- нейтронное излучение - поток нейтронов. Заряд - 0, масса - 1 а.е.м., энергия - 0,1-20 МэВ, излучается при ядерных превращениях.

Наиболее опасными являются γ -излучения и нейтроны, так как имеют наибольшие пробеги.

Методы и средства защиты от ионизирующих излучений следующие:

1) установление предельно допустимых доз облучения;

2) контроль уровня радиации;

3) изоляция излучающих объектов;

4) применения вентиляции и вытяжных шкафов;

5) применения защитных экранов.

Защитными экранами от ионизирующих излучений изотопов являются стенки контейнеров и сейфов для перевозки и хранения изотопов. Для защиты от α-частиц достаточно слой воздуха толщиной 5-6 см. Для защиты от β излучений применяют экраны из материалов малой атомной массы (алюминий), от γ - излучений и нейтронов - из материалов большой атомной массы и плотности (свинец, вольфрам, бетон). Для расчета защитных экранов необходимо знать данные об источнике излучения, расстояния от источника и выбрать материал и толщину защитного экрана (рис. 25.2). Коэффициент ослабления экрана рассчитывают по формуле:

где m_Ra, мг-экв. Rа - γ-эквивалент источника - условная масса ²²⁶ Ra создающего на некотором расстоянии такую же мощность экспозиционной дозы, как и данный источник (1 мг-экв.11а=8,4 Р/ч на расстоя­нии 1см); R - расстояние от источника, см; W_Д - предельно- допустимая доза облучения, мР/ч.

Особое место занимает защита от ионизирующих излучений при эксплуатации ядерных реакторов и при обращении с ядерными отходами. В современных АЭС применяют многобарьерную систему защиты окружающей среды от ионизирующих излучений. Отходы после переработки (отделение ценных продуктов) подвергаются стеклованию и бетонированию и содержатся в могильниках. Жидкие отходы выпарывают, осадки заливают в стекло.