Белов С.В. (ред.) Безопасность жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

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

а — прямое облучение; б — диффузное излучение

где / и /

— глубина и максимальный поперечный размер ячейки со-

товой решетки; п — число ячеек.

Ослабление лазерного излучения светофильтрами. Если при пря-

мом лазерном облучении невооруженного глаза (рис. 11.60) на по-

верхность роговицы площадью пг* приходится энергия г, то энерге-

тическая экспозиция Н= г/nrK. Как видно из рис. 11.60, а, расстоя-

ние до расчетной точки ввиду малости угла у R= (г* — г)/у. Поэтому

опасное расстояние

1/у ,

где Н* — допустимое нормами значение Н для роговицы глаза.

При облучении диффузным излучением, отраженным от площад-

ки, 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 коэф-

фициент передачи через светофильтр т = е~

ън

= 10~

\ где 8' и

8 = 8' In 10 — соответственно натуральный и десятичный показатели

ослабления. В общем случае показатель ослабления светофильтра за-

висит от толщины h и спектра излучения. Поэтому при расчете ослаб-

ления пользуются оптической плотностью светофильтра D = lgl/x.

Она связана с эффективностью защиты соотношением е = lOlg/^ =

= lOlgl/т = 10D. Оптическую плотность D рассчитывают в зависимо-

сти от характеристик излучения.

431

11.3.4. Защита от ионизирующих излучений

Если в момент времени t число нераспавшихся атомов радиоак-

тивного 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 = N

(oe~

= А

е~

. (11.116)

Так как масса одного атома равна а/п (где а — атомная масса, а

п = 6,022 • 10

— 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

(Т

{/2

— время, за которое распадается поло-

вина атомов источника: N(t) = N

/2) соотношением со = In 2/Г

1/2

Защита от у-излучения. Мощность (поглощенной) дозы у-излуче-

ния в воздухе D (аГр/с) пропорциональна активности А (Бк) точечно-

го нуклида и обратно пропорциональна квадрату расстояния г (м) от

изотропного источника до приемника:

D(t)=

ТА«)_

(11.117)

:—

—

U п.

где Г — керма-постоянная, (аГр • м

)/(с • Бк). Интегрируя выраже-

ние (11.117), можно найти дозу в воздухе за некоторый интервал вре-

мени Т:

ГД( 1-е-

)М

T при соГ«1 (Т

1/2

»Т). (11.118)

Формулы (11.117) и (11.118) справедливы для расчета полей излу-

чения 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 зна-

чительно меньше расстояния до приемника и длины свободного пробега в материале

источника (можно пренебречь ослаблением излучения в источнике).

432

дут соблюдаться установленные норма-

ми предельно допустимые уровни из-

лучения. Если соответствие нормам

обеспечить нельзя, то между источни-

ком и приемником у-излучения рас-

полагают защиту.

При прохождении излучением за-

щитной среды приемник регистрирует

(рис. 11.61) как непровзаимодейство-

вавшие со средой излучение 7, так и од-

нократно 2 и многократно Зпровзаимо-

действующее и 4рассеянное излучение.

Излучение 5...Р не достигает приемни-

ка: 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, учи-

тывая только нерассеянное излучение.

Мощность дозы излучения D при установке защитного экрана тол-

щиной h (см. рис. 11.61) претерпевает изменение на расстоянии г по

экспоненциальному закону:

Рис. 11.61. Схема прохождения

излучений сквозь защиту

=ТА/г

при отсутствии защиты,

\l)~ = D

-8h

при наличии защиты

где 8 — линейный коэффициент ослабления.

Определяя коэффициент защиты в виде k

= D

/ ZT, находят эф-

фективность защиты

е = 10 \%k

— 4,34SA.

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 излуче-

ния при наличии защиты и некоторая прибавка к этой мощности,

* Для случая, когда линия И — П (см. рис. 11.61) нормальна к поверхности защит-

ного устройства (экрана).

433

учитывающая наличие рассеянного излучения; безразмерная вели-

чина 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 экс-

периментально и представляют в виде В = B(dh, г, z), где е и z — соот-

ветственно энергия у-квантов и атомный номер защитной среды. В

табл. 11.27 приведены значения фактора накопления и линейного ко-

эффициента ослабления для некоторых материалов. С учетом рассе-

янного излучения коэффициент и эффективность защиты равны:

/D; =t

/B(bK Z),

-a

с = 4,34 5h- 10 lfrff (SA, e, z).

В качестве примера вычислим коэффициент и эффективность за-

щиты для свинцового экрана толщиной h= 13 см при работе с точеч-

ным радионуклидным источником с энергией квантов в 1 МэВ.

Пользуясь табл. 11.27, определяем, что без учета рассеянного из-

лучения е = 4,34 • 0,77 • 13,0 = 43,4 дБ (k

& 2,2 • 10

), а с учетом рассе-

янного излучения с = 43,4 - 10 lg3,74 = 37,7 дБ(^ « 5,9 • 10

Таблица 11.27. Фактор накопления и линейный коэффициент ослабления

некоторых материалов, используемых при защите от излучений

Материал

s, МэВ

г -1

О, СМ

Дозовый фактор накопления В при 5/г

Материал

s, МэВ

г -1

О, СМ

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

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 распределе-

ние плотности потока (мощности дозы) нейтронов в большинстве

случаев можно описать экспериментальной зависимостью ср = ф

е~

5Л

В расчетах вместо линейного коэффициента ослабления 8 часто ис-

пользуют массовый коэффициент ослабления 8* = 8/р, где р — плот-

ность защитной среды. Тогда произведение Sh может быть представ-

лено в виде bh = 8* • (рК) = Ъ*т*, где т* — поверхностная плотность

экрана. С учетом этого

= (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 (k

= е). Некоторые значения т* и Z* для разных защитных сред

даны в табл. 11.28.

Таблица 11.28. Длины релаксации нейтронов в среде в зависимости

от среды и энергии нейтронов

Среда

s = 4 МэВ 8

= 14...15 МэВ

Среда

/я*, г/см

L*, г/см

т*, г/см

L*, г/см

Вода

90 6,2

5,4

120

14,2 3,0

Углерод

118

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

-У ДА,- /L;

q> = q>

e- , (11.120)

где АН

{

и п — соответственно толщина /-го слоя защиты, при которой

длина релаксации может быть принята постоянной, равной Z„ и чис-

ло 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 соотноше-

ний 11.119 и 11.120.

При проектировании защиты от нейтронного излучения необхо-

димо учитывать, что процесс поглощения эффективен для тепловых,

медленных и резонансных нейтронов, поэтому быстрые нейтроны

должны быть предварительно замедлены. Тяжелые материалы хоро-

шо ослабляют быстрые нейтроны. Промежуточные нейтроны эффек-

тивнее ослаблять водородсодержащими веществами. Это означает,

что следует искать такую комбинацию тяжелых и водородсодержа-

щих веществ, которые давали бы наибольшую эффективность (на-

пример, используют комбинации Н

0 + Fe, Н

0 + РЬ).

Защита от заряженных частиц. Для защиты от а- и р-частиц излу-

чения достаточно иметь толщину экрана, удовлетворяющую нера-

венству h > R

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/см

)

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.

flO

-4

3/2

ра

1/2

в среде, отличной от воздуха;

[0,318s

3/2

в воздухе.

Максимальный пробег р-частиц

2,5г в экране из алюминия;

450s в воздухе.

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 эксплуа-

тации сосудов, работающих под давлением, Госгортехнадзора РФ.

12. Надо ли регистрировать в Госгортехнадзоре сосуд емкостью 20 л с давле-

нием 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 мик-

роклиматом?

16. Назовите контрольно-измерительные приборы и средства защиты, при-

меняемые 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 электроус-

тановках?

21. Какие принципы и методы защиты можно сформулировать на базе обоб-

щенного 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 уст-

ройств 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

и как определяется при этом эффективность защиты?

27. Как с помощью светофильтров ослабляют лазерное излучение и оцени-

вают величину ослабления?

28. Какие материалы применяют при защите от шума и электромагнитных

полей?

437

Глава 12

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 жизнедеятель-

ность в качественно иное состояние — состояние взаимодействия че-

ловека со средой обитания в условиях высокой травмоопасности или

гибели. Переход в ЧС принципиально меняет приоритеты задач обес-

печения жизнедеятельности: вместо задач, обеспечивающих непре-

вышение допустимых уровней негативного воздействия и задач сни-

жения риска воздействия опасностей, на первое место выходят зада-

чи защиты от чрезвычайно высоких уровней негативного воздейст-

вия, ликвидации последствий ЧС, реабилитации пострадавших в ЧС

и восстановления повседневной жизнедеятельности.

Чрезвычайные ситуации могут быть классифицированы по зна-

чительному 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, пострадав-

ших в этих ситуациях, или людей, у которых оказались нарушены ус-

ловия жизнедеятельности, размеры материального ущерба, а также

границы зон распространения поражающих факторов чрезвычайных

ситуаций.

Чрезвычайные ситуации подразделяются на локальные, местные,

территориальные, региональные, федеральные и трансграничные.

К локальной относится ЧС, в результате которой пострадало не бо-

лее 10 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности не более

100 человек, либо материальный ущерб составляет не более 1 тыс. ми-

нимальных размеров оплаты труда на день возникновения чрезвычай-

ной ситуации и зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы

территории объекта производственного или социального назначения.

К местной 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 со-

ставляет свыше 1 тыс., но не более 5 тыс. минимальных размеров оп-

латы труда на день возникновения чрезвычайной ситуации и зона

чрезвычайной ситуации не выходит за пределы населенного пункта,

города, района.

К территориальной относится ЧС, в результате которой пострада-

ло 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.

К региональной и федеральной соответственно относятся ЧС, в

результате которой пострадало от 50 до 500 и более человек, либо на-

рушены условия жизнедеятельности от 500 до 1000 и свыше человек,

либо материальный ущерб составляет от 0,5 до 5 млн и свыше мини-

мальных размеров оплаты труда и зона чрезвычайной ситуации охва-

тывает территорию двух субъектов РФ или выходит за их пределы.

К трансграничной относится ЧС, поражающие факторы которой

выходят за пределы РФ или ЧС, которая произошла за рубежом и за-

трагивает территорию РФ.

Источником ЧС техногенного происхождения являются аварии

на промышленных объектах. Под промышленным объектом как ис-

точником ЧС понимают также объекты транспортные, хозяйствен-

ные, административные и другие, если они относятся к категории

опасных.

Закон РФ «О промышленной безопасности опасных производст-

венных объектов» (1997) вводит понятие опасного производственного

объекта. К опасным отнесены объекты, на которых осуществляется

использование:

токсичных веществ с уровнем средней смертельной концентра-

ции 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 после-

дующей эксплуатации.

С целью осуществления контроля за соблюдением мер безопас-

ности, оценки достаточности и эффективности мероприятий по пре-

439

дупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций на промышлен-

ных объектах Правительство Российской Федерации постановлени-

ем от 1 июля 1995 г. № 675 «О декларации безопасности промышлен-

ного объекта Российской Федерации» ввело для предприятий,

учреждений, организаций и других юридических лиц всех форм соб-

ственности, имеющих в своем составе производства повышенной

опасности, обязательную разработку декларации промышленной без-

опасности. Приказом МЧС России и Госгортехнадзора России от

4 апреля 1996 г. № 222/59 введен в действие «Порядок разработки

декларации безопасности промышленного объекта Российской Фе-

дерации».

Декларация безопасности промышленного объекта является до-

кументом, в котором отражены характер и масштабы опасностей на

промышленном объекте и выработанные мероприятия по обеспече-

нию промышленной безопасности и готовности к действиям в техно-

генных чрезвычайных ситуациях. Декларация разрабатывается как

для действующих, так и для проектируемых предприятий.

Как итоговый документ декларация безопасности включает сле-

дующие разделы: общая информация об объекте; анализ опасности

промышленного объекта; обеспечение готовности промышленного

объекта к локализации и ликвидации чрезвычайных ситуаций; ин-

формирование общественности; и приложения, включающие ситуа-

ционный план объекта и информационный лист.

Декларация безопасности действующего промышленного объек-

та с особо опасными производствами является обязательным доку-

ментом, который разрабатывается организацией собственными си-

лами (или организацией, имеющей лицензию на такой вид работ) и

представляется в органы Госгортехнадзора России при получении

лицензии на осуществление промышленной деятельности, связан-

ной 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 воз-

можность принятия мер для изменения или остановки производст-

венного процесса и существенно снижает вероятность аварии и по-

следующей ЧС;

вторая — фаза инициирующего события или фаза «аварийной си-

туации»; фаза значительно короче по времени, хотя в ряде случаев

еще может существовать реальная возможность либо предотвратить'

аварию, либо уменьшить масштабы ЧС;

440