додати матеріал


приховати рекламу

Іонізуючі поля і випромінювання

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Іонізуючі поля і випромінювання: небезпека, оцінка, технічні засоби захисту. Безпечні технології

1. Електростатичні поля і забруднення біосфери

Статична електрика - це процес утворення, збереження і поділу вільного електричного заряду на поверхні і в об'ємі діелектричних та напівпровідникових речовин і матеріалів або на ізольованих провідниках.

Експериментально встановлено, що позитивні заряди скупчуються на поверхні того з двох дотичних речовин, діелектрична проникність якого більше. Якщо дотичні речовини мають однакову діелектричну проникність, то електричні заряди не виникають.

При статичній електризації напруга відносно Землі досягає десятків, а іноді й сотень тисяч вольт. Значення струмів при явищах статичної електризації становлять частки ампера.

Явище статичної електризації спостерігається в наступних основних випадках: в потоці і при розбризкуванні рідин; в струмені газу або пари; при зіткненні і наступному поділі двох твердих різнорідних тіл. Ці випадки є базовими для таких технологічних процесів, як сушіння в киплячому шарі, пневмосушка і пневмотранспорт газів, парів і пилу, розмелювання, дроблення і розсівання, слив, налив, перекачування, розмішування і фільтрування електризуються рідин, подача мономерів і легкозаймистих рідин у полімеризатори і ін Небезпека виникнення статичної електрики проявляється в можливості утворення електричної іскри і шкідливу дію його на організм людини, причому не тільки при безпосередньому контакті з зарядом, але і за рахунок дії електричного поля Е, що виникає навколо заряджених поверхонь. У людей, що працюють в зоні впливу електростатичного поля, зустрічаються різноманітні скарги: на дратівливість, головний біль, порушення сну, зниження апетиту та ін Легкі «уколи» і «пощипування» при роботі з сильно наелектризованими матеріалами негативно впливають на психіку робочих, а в певних ситуаціях можуть викликати шоковий стан. При постійному проходженні через тіло людини малих струмів електризації можливі несприятливі фізіологічні зміни в організмі, що призводять до профзахворювань.

Внаслідок цього відповідно до введені допустимі рівні напруженості електростатичних полів Е пр од, - Даний рівень встановлюється рівним 60 кВ / м протягом 1 ч. Для Е <20 кВ / м час перебування в електростатичних полях не регламентується. Для Е = 20-60 кВ / м допустимий час перебування персоналу в електростатичному полі без засобів захисту залежить від конкретного рівня напруженості на робочому місці і визначається за формулою:

де Е факт - Фактичне значення напруженості поля, кВ / м.

Основна величина, що характеризує здатність різних матеріалів проводити струм, а також визначає їх здатність до електризації

- Питомий електричний опір р.

Відповідно до всі речовини і матеріали в залежності від величини р поділяються на діелектричні, антистатичні і електропровідні. и р 5 должны указываться в технологическом регламенте, а также в исходных данных при проектировании любого технологического процесса. У відповідності з цими Правилами p v і р 5 повинні зазначатися у технологічному регламенті, а також у вихідних даних при проектуванні будь-якого технологічного процесу. Для практичних цілей необхідно брати їх максимальні значення або визначати експериментально для кожного конкретного продукту.

Заходи захисту від статичної електрики спрямовані на попередження виникнення та накопичення зарядів статичної електрики, створення умов розсіювання зарядів та усунення небезпеки їх шкідливого впливу.

Основні методи та засоби захисту від статичної електрики представлені на р і с. 1.

2. Радіаційне випромінювання і забруднення біосфери

Введення в радіоекології

Серед небезпек, що загрожують людині, особливо необхідно виділити іонізуючу радіацію, зокрема, техногенну складову. Головними джерелами іонізуючих випромінювань і радіоактивного забруднення є підприємства ядерного паливного циклу: атомні станції, підприємства з виготовлення ядерного палива; підприємства з переробки та захоронення радіоактивних відходів; дослідницькі ядерні реактори, транспортні ядернохіміческіе установки і військові об'єкти. Відомостей про вплив радіоактивних опадів на біологічні об'єкти поки недостатньо. Особливо багато дискусій та акцій протесту виникає з приводу атомної енергетики. Стурбованість населення різко загострилася після аварії на Чорнобильській АЕС.

Наводяться аргументи на користь уповільнення або припинення розвитку ядерної енергетики на тій підставі, що на період до початку масового використання термоядерних реакторів вистачить джерел звичайного палива. Термоядерні реактори відносять при цьому до більш екологічно чистим системам, ніж ЯЕУ - ядерні енергетичні установки.

Однак лише атомна енергетика може дати реальний вихід з енерго-екологічного тупика, що виникає при використанні основних джерел енергії: парниковий ефект, збільшення середньорічної температури на Землі, споживання кисню з атмосфери та ін При розподілі ядерного пального 80% утворюється енергії перетворюється в тепло, а 20% виділяється у вигляді радіоактивних випромінювань. Це радіоактивні ізотопи у воді, продукти корозії, осколки ділення урану від цинку до гадолінію.

Дійсно, ядерне паливо при згоранні не споживає кисень, а виділення вуглекислого газу відбувається в невеликих кількостях на підприємствах при виробництві урану. Отже, не відбувається посилення парникового ефекту в атмосфері і помітних кліматичних змін. Технологія виробництва тепла та електроенергії з ядерного палива добре розроблена і економічно конкурентоспроможна у порівнянні з технологіями на викопному паливі. Унікальною особливістю ядерного палива є можливість його відтворення, тобто штучна напрацювання нового ядерного палива в реакторі. Ядерні електростанції в нормальному режимі виробництва електроенергії забезпечують найбільшу екологічну чистоту. У той же час вони можуть представляти величезну небезпеку для навколишнього середовища у разі важких аварій. Таким чином, ставиться завдання створення таких систем, які не допускали б виникнення важких аварій і локалізували б всередині апарату наслідки менш серйозних аварій. У свою чергу, все це змушує розробляти нові конструкційні матеріали і паливні композиції або шукати технічні рішення для розширення робочих температурних інтервалів існуючих.

На відміну від інших способів отримання енергії в процесі роботи ЯЕУ залишаються екологічно небезпечні відходи у вигляді вигорілого палива з високою долгоживущей радіоактивністю. Звідси випливають завдання з оптимізації паливного циклу ЯЕУ, способів переробки опроміненого палива та поводження з отриманими при цьому радіоактивними відходами.

Про механізм випромінювань

Згідно з визначеннями атомної фізики та радіоекології, атоми, що мають ядра з однаковим числом протонів, але різняться за кількістю нейтронів, відносяться до різновидів одного й того ж хімічного елемента і називаються ізотопами. Ядра всіх ізотопів утворюють групу «нуклідів». Більшість нуклідів нестабільні, вони весь час перетворюються в інші нукліди. Складні процеси, що відбуваються всередині атома, супроводжуються вивільненням енергії у вигляді випромінювання. Процес мимовільного розпаду нукліда називається радіоактивним розпадом, а сам такий нуклід - радіонуклідом. Іонізуюче випромінювання поділяється на корпускулярне або фотонное.

Випущення ядром двох протонів і двох нейтронів - це а-випромінювання, випускання електронами -. Іншими словами, а-частинки являють собою потік ядер гелію. Їх енергія лежить в межах 3-9 МеВ. Пробіг такої частинки в повітрі 8-9 см, а в м'яких біологічних тканинах - десятки мікрон, р-частинки - це потік електронів або позитронів, що виникають при радіоактивному розпаді. Їх енергія знаходиться в діапазоні 0,0005-3,5 МеВ. Іонізуюча здатність нижче, а проникаюча - вище, ніж у а-частинок. Максимальний пробіг в повітрі - 1,8 м, у тканинах - 2,5 см. Гамма-промені - результат високочастотного електромагнітного випромінювання, що виникає в процесі ядерного розпаду. Ці промені володіють великою проникаючою здатністю і малим іонізуючим дією. Енергія їх лежить в межах 0,01-3 МеВ.

Вищевказані випромінювання, таким чином, характеризуються іонізуючої і проникаючою здатністю. Ці властивості і визначають їх вплив на біологічні об'єкти.

Дія радіації на людину

Біологічна дія іонізуючого випромінювання полягає в тому, що поглинена енергія витрачається на розрив хімічних зв'язків і руйнування клітин живої тканини. Опромінення шкіри в залежності від величини дози викликає різного ступеня опіки, а також може завдавати серйозні віддалені наслідки: переродження кровоносних судин, виникнення хронічних виразок і ракових пухлин зі смертельним результатом через 6-30 років. Смертельна доза у-випромінювання вважається рівною 600 ± 100 Р. Так звана смерть під променем настає при дозі близько 200000 Р. Доведено, що опромінення може мати генетичні наслідки, викликати мутації. При дозах зовнішнього опромінення не більше 25 бер ніяких змін в організмах і тканинах людини не спостерігається.

Деякі відомості про ефекти зовнішнього впливу іонізуючих випромінювань наведено в табл.

Умови опромінення

Доза (накопичена) або потужність дози

Ефект

Одноразове гостре, пролонгована, дробове, хронічне - всі види

Будь-яка доза, добре відображає

Збільшення ризику віддалених наслідків і генетичних порушень

Хронічне протягом ряду років

0,1 Зв (10 бер) за рік і більше

Зниження неспецифічної резистентності організму



0,5 Зв (50 бер) за рік і більше

Специфічні прояви променевого впливу, зниження імунореактивності, катаракта (при дозах більше 30 бер)

Гостре одноразове

1,0 Зв (100 бер) і більше

Гостра променева хвороба різного ступеня тяжкості



4,5 Зв (450 бер) і більше

Гостра променева хвороба зі смертельним результатом у 50% опромінених

Пролонгована, 1-2 місяці, на щитовидну залозу

10,0 Зв (1000 бер) і більше

Гіпофункція щитовидної залози, зростання ризику розвитку пухлин (аденом і раку) з ймовірністю близько 1x10 "2

При внутрішньому опроміненні небезпечні всі види випромінювання, так як діють безупинно і практично на всі органи.

Внутрішнє опромінення викликається джерелами, що входять до складу організму або потрапили в нього з повітрям, водою або їжею, у багато разів небезпечніше, ніж зовнішнє, при тих же кількостях радіонуклідів, тому що:

  1. или 239 Ри, из организма практически не выводятся, и облучение длится всю жизнь. Час опромінення збільшується і збігається з часом перебування радіоактивної речовини в організмі; такі речовини, як 226 Ra або 239 Рі, з організму практично не виводяться, і опромінення триває все життя.

  2. Доза опромінення різко зростає через нескінченно малої відстані до іонізіруемой тканини.

  1. Відсутня захисну дію шкірного покриву; а-частинки з повністю безпечних при зовнішньому опроміненні стають найбільш небезпечними.

  2. Не можна використовувати методи захисту, розроблені для зовнішнього опромінення.

При зовнішньому опроміненні а-і р-частинки через малу проникаючої здатності викликають в основному поразки шкіри, у-іелученіе може викликати загибель організму за відсутності зовнішніх змін шкірних покривів.

Оцінка та нормування радіоактивного випромінювання

Для кількісної оцінки опромінення населення і виробничого персоналу існують такі величини: активність радіоактивної речовини, поглинена доза, еквівалентна доза, ефективна очікувана доза, ефективна доза, колективна ефективна доза.

Відповідно до все населення ділиться на 2 категорії: 1. Персонал, який безпосередньо працює з джерелами випромінювання; 2. Все населення.

Персонал в свою чергу ділиться на 2 групи: А - працюючі з джерелами випромінювання і Б - за умовами роботи знаходяться у сфері їх впливу.

Для кожної категорії опромінюваних осіб встановлено 3 класу нормативів: основні дозові межі, допустимі рівні і контрольні рівні.

Нормовані величини

Дозові межі, мЗв



Персонал (група А)

Населення

Ефективна доза

20 мЗв / рік в середньому за будь-які послідовні 5 років, але не більше 50 мЗв / рік

1 мЗв / рік в середньому за будь-які послідовні 5 років, але не більше 5 мЗв / рік

Еквівалентна доза за рік в:



кришталику

150

15

шкірі

500

50

кистях і стопах

500

50

Перевищення допустимих та контрольних рівнів є порогом погіршення радіаційної обстановки і сигналом до прийняття відповідних заходів безпеки.

Розрахункові рівні індивідуального радіаційного ризику, відповідають установленим нормами радіаційної безпеки меж доз опромінення, представлені в т о б л. 4.

Рівні індивідуального радіаційного ризику, відповідні встановленим межам доз

Категорія осіб, що піддаються опроміненню

Рівень дози

Ризик соматики-стохастичних наслідків у рік

Ризик генетичних наслідків

на рік

Загальний ризик в рік

Персонал

Межа дози, 0,05 Зв

6, 25x10 "4

2x10 ^

8.25Х10 "4



Середня доза при встановленому межі, 0,005 Зв

6, 25x10 "5

2x10 '5

8,25 x10 "5

Окремі особи з населення

Межа дози, 0,005 Зв

6, 25x10 "5

2x10 "5

8,25 x1 Про * 5



Середня доза при встановленому межі, 0,0005 Зв

6, 25x10 "6

2х10-6

8,25 x1 Про * 6

При поєднанні зовнішнього, внутрішнього опромінення і надходження кількох радіонуклідів в організм має виконуватися умова безпеки

де Д 3 1 - еквівалентна доза /-го випромінювання на даний орган; / 7, - надходження у-го радіонукліда; ПДР прийнято використовувати наступні параметри:

  • потужність експозиційної дози на відстані 1 м від поверхні грунту;

  • ефективна еквівалентна річна доза опромінення населення.

У та б л. 5 представлені критерії екологічного стану радіоактивно забрудненій території, визначені, виходячи з вищеназваних параметрів.

Параметри

Екологічний стан



Екологічне лихо

Надзвичайна екологічна ситуація

Задовільна ситуація

1

Потужність експозиційної дози на рівні 1 м від поверхні грунту, мкР / год

Більше 400

200 ^ 00

До 20

2

Радіоакгівное забруднення, Кі / км 2 137 Cs 90 Sr

(сумма изотопов) Pu (сума ізотопів)

Більше 40 Більше 3

15-40 1-3 Більше 0,1

До1 До 0,3

3

Ефективна доза опромінення, мЗв / рік

Більше 10

5-10

Менше 1

Для виявлення іонізуючих випромінювань, вимірювання їх енергії та інших властивостей застосовуються дозиметричні прилади.

Захист від випромінювання

Основні методи у виробничому циклі: захист відстанню, захист часом, захист екрануванням джерела випромінювання і захист кількістю. «Захист відстанню» заснована на тому, що інтенсивність опромінення зменшується пропорційно квадрату відстані між джерелом випромінювання і працюючим. «Захист часом» полягає в зменшенні тривалості контакту людини з джерелом випромінювання. «Захист екрануванням» - укриття джерела випромінювання конструкційними матеріалами, добре поглинають випромінювання: свинець, залізо, бетон, бор-або свінецсодержащіе скло та ін «Захист кількістю» полягає у зменшенні потужності джерел до мінімальних величин.

Безпечні ресурсозберігаючі технології

Для широкого впровадження атомної енергетики необхідно вирішити дві технічні проблеми: розробити реактор з підвищеною безпекою і технологію видалення небезпечних високоактивних відходів, що відповідає вимогам промислової екології.

Тільки для виробництва електроенергії використовується декілька різних типів реакторів, які можна класифікувати на дві великі групи: реактори на теплових і на швидких нейтронах. На рис. 2 представлені спрощені схеми реакторів різного типу.


В якості палива в атомній станції може використовуватися ряд елементів, основним з яких в даний час є уран. Існує три основних способи розробки уранових родовищ: підземний, відкритий і найбільш сучасний спосіб підземного вилуговування. Як витравлюють реагенту застосовують розчини сірчаної кислоти і карбонат - двокарбонатний солей, насичених киснем. Розчини закачують в рудоносних пласти, розчиняють там уран, і отриманий розчин солей урану витягають на поверхню. 3 0 8 . Далі руду або розчини урану переробляють на спеціальних гідрометалургійних підприємствах в продукт, званий «жовтий кек», що представляє собою концентрат солей урану жовтого кольору, що містить близько 80% U 3 0 8. Концентрат урану очищають і переводять шляхом конверсії в Легколетюча з'єднання - гексафторид урану. Відомо п'ять основних методів розділення ізотопів урану: газодифузійному, центріфужний, аеродинамічний, хімічний і лазерний.

На рис. 3 показана схема ядерного паливного циклу, а на рис. 4 - загальна схема освіти і знешкодження радіоактивних відходів. РАВ бувають твердими, рідкими і газоподібними. За вмістом у них радіонуклідів і рівню тепловиділення їх підрозділяють на низькоактивні, середньоактивні і високоактивні.

Більша кількість відходів відноситься до класу НАО, що утворюються в основному при видобутку і переробки уранових руд. Присутні продукти розпаду урану роблять радіоактивними шахтні води, рудні відвали і відвали гірських порід. Для усунення пилоутворення проводиться розпилення води або пилевяжущіх розчинів. Щоб уникнути забруднення грунтових вод всі стоки збираються і перекачуються на дільниці обробки відходів. Найбільш інтенсивно в навколишнє середовище проникають газоподібний радон та легкорозчинні з'єднання радію. У зв'язку з цим навколо майданчиків з відвалами створюють санітарно-захисні зони. Тверді відходи пресують. Рідкі - облягають, концентрують на іонообмінних смолах або випарюють. Забруднені радіонуклідами потоки води пропускають через демінералізатори для досягнення рівня чистоти питної води. Г азообразние відходи пропускають через вугільні або інші фільтри і видаляють під відповідним контролем через високу вентиляційну трубу. Г орючіе відходи спалюють з обов'язковим уловлюванням радіоактивних газів і концентрації на сорбентах. Потім відходи кондиціонують методами цементування і бітуміровання. Основний недолік цементування - низька міцність готових до поховання або транспортування блоків і невисока стійкість до впливів погоди і до витравлюють дії води. Бітуміровання - це більш дорогий процес у порівнянні з цементуванням.


До ВАО відносяться продукти поділу урану, що накопичуються в паливі. Їх кількість становить менше 1%, а радіоактивність - 98% всієї радіоактивності, що утворюється в атомній промисловості. До категорії ВАО відноситься вивантажене з реактора відпрацьоване паливо та відходи, які утворюються на перших щаблях екстракції урану і плутонію. Розчини останніх упарюють і зливають у ємність для тимчасового зберігання. Паливо зберігається на майданчиках АЕС. Для підготовки до довготривалого зберігання або остаточного видалення ВАО піддають остекловиванію: упарену розчини прожарюють і піддають обробці розплавами фосфатних або боросилікатне стекол. Така форма знешкодження токсикантів забезпечують повну безпеку, тому що більша частина радіонуклідів ВАО розпадається протягом 300 років. Для остаточного видалення НАО і САО передбачається будівництво підземних спеціальних сховищ, розробляються методи зберігання в порожнинах гірських порід або вироблених шахт.

Для остаточного видалення ВАО запропонований метод трансмутації радіонуклідів, що полягає в перекладі радіонуклідів в стабільні нукліди під дією р-випромінювання або потоку нейтронів. Шлях видалення ВАО в космос не є радикальним, так як існує небезпека непередбаченого повернення на Землю ракети - носія. Найбільш прийнятним способом є видалення ВАО в глибокі геологічні формації. Таке сховище має складатися з наземної і підземної частин. Наземна частина має центральну зону з допоміжними будівлями. Підземна частина сховища нагадує велику шахту, розташовану на глибині 600-1200 м. Для запобігання міграції радіонуклідів передбачається створення технічних бар'єрів з метою забезпечення захисту протягом різних часових інтервалів: початковий період; теплової період; період геологічного контролю - в мільйони років для знешкодження актиноїдів. Конструкція сховища представлена ​​на р і с. 5.

Таким чином, особлива увага повинна приділятися збору, видалення та захоронення твердих і високоактивних рідких відходів, які можуть призвести до забруднення навколишнього природного середовища.

Слід також пам'ятати, що навколо АЕС встановлюються три зони з різним за суворістю режимом: контрольована - можливо опромінення понад 0,3 дози, допустимою для персоналу; санітарно-захисна - заборонено розміщення виробничих, житлових і культурно-побутових об'єктів, що не відносяться до об'єкта; спостережувана - дози опромінення населення, що проживає в її межах, можуть дещо перевищувати допустимі нормативи. Ширина зон встановлюється 3, 13 і 30 км відповідно.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Безпека життєдіяльності та охорона праці | Курсова
91.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Іонізуючі випромінювання
Іонізуючі випромінювання їх характеристики та методи вимірювань
Державний нагляд і контроль за ВІД Іонізуючі випромінювання і сп
Іонізуючі випромінювання їх природа і вплив на організм людини
Поля і випромінювання
Державний нагляд і контроль за ВІД Іонізуючі випромінювання та способи захисту від них
Електромагнітні поля
Електромагнітні поля радіочастот
Моделювання електростатичного поля
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru