МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

 

К основным методам защиты от излучений относятся: защита временем и расстоянием; умень­ше­ние мощности излучения непосредственно в источнике; экранирование источника и рабочего места; ус­та­нов­ление рационального режима работы персонала и эксплуатации установок, применение сигнализации и средств индивидуальной защиты.

Основным источником излучения любой радиопередающей установки является антенна, нап­рав­лен­но посылающая поток энергии в пространство, кроме него, возможно побочное излучение через от­верс­тия и неплотности в линиях передачи энергии на антенну или в экранах, с катодных выводов маг­нет­ро­нов и других. При этом излучения опасны на расстоянии до 30 м в любом направлении.

Измерительные генераторы, используемые для настройки, ремонта и испытании ра­дио­тех­ни­чес­ко­го оборудования, создают опасные зоны в направлении главных максимумов антенн протяженностью до 1-2 м (при мощности до 0, 1 Вт) и до 4-10 м (при мощности излучения 0, 5 Вт и более).

С увеличением расстояния от источника интенсивность излучения уменьшается по экспо­тен­ци­аль­ному закону, поэтому защита расстоянием является наиболее простым и эффективным способом. С этой целью обслуживающий персонал располагается вне антенного поля, определяются безопасные марш­руты людей, опасные участки экранируются.

Уменьшение мощности излучения может быть достигнуто непосредственной регулировкой ге­не­ра­тора или косвенными путями регулирования, например, заменой мощного основного генератора ус­та­нов­ки менее мощным вспомогательным при настройках, регулировках и испытаниях радиоаппаратуры.

Другим путем косвенного уменьшения мощности излучения является применение специальных уст­ройств: поглотителей мощности, аттеньюаторов, направленных ответвителей и т.п.

Уменьшение мощности излучения непосредственно у источника при настройке и испытании ге­не­ра­то­ров СВЧ и передающих устройств осуществляется с помощью поглотителей мощности (эквивалент ан­тенн). Поглощение энергии эквивалентами антенн происходит в результате затухания электромагнитной вол­ны в нагрузке. Разработаны типовые поглотители мощности ступенчатой, конусообразной или клино­об­раз­ной формы для обеспечения достаточно хорошего коэффициента стоячей волны (рис. 9.1). В таких уст­ройст­вах энергия поглощается путем рассеивания в заполнителях. Заполнителями являются смеси гра­фи­та с цементом, песком, резиной, керамикой и др. При больших и средних мощностях СВЧ-генераторов при­ме­няются водяные поглотители.

 

а б

 

Рис. 9.1. Типовые поглотители мощности:

а – коаксиальный; б – волноводный

 

Для понижения уровня мощности до необходимого значения применяются аттеньюаторы. По прин­ци­пу действия они разделяются на два вида: поглощающие и предельные. Поглощающие аттеньюаторы яв­ляются отрезками коаксиальной или волноводной линии, заполненных радиопоглощающим материалом. Пре­дельные аттеньюаторы выполняются в виде отрезков круглых волноводов, диаметр которых зна­чи­тель­но меньше критической длины волны в рабочем диапазоне. Аттеньюаторы могут быть переменными и фиксированными. В переменных мощность на выходе мож­но плавно регулировать с помощью подвижных контактов.

Исследование эффективности действия эквивалентов антенн и аттеньюаторов диапазонов УВЧ и СВЧ в реальных условиях показали, что при правильном их использовании интенсивность излучения ос­лаб­ляется до 60 дБ и более. При этом на рабочих местах около аппаратуры плотность потока мощности сос­тавляет менее 10 мкВт/см².

Для отвода из линий передачи незначительной части мощности для связи линии передачи с из­ме­ри­тельными приборами применяются направленные ответвители. Направленные ответвители дают ос­лаб­ле­ние мощности на 20-60 дБ.

Выделение зон излучения. Для каждой излучающей установки, работающей в помещении или на по­лигоне, должна выделяться отдельная зона. Границы зоны, где плотность потока мощности может пре­вы­шать предельно допустимые значения, определяются экспериментально для каждого конкретного случая раз­мещения аппаратуры при работе ее на максимальную мощность излучения. На границах зон с плот­ностью потока мощности, превышающей предельно допустимую, нужно устанавливать ограждения, пре­дуп­реждающие знаки, или обозначать их широкими линиями яркой краски на полу.

Экранирование. В тех случаях, когда невозможно уменьшить мощность излучения, экранируют ис­точ­ник или рабочее место. Экраны изготавливают из металлических листов алюминия, стали или сеток. Все экраны заземляются.

Необходимая толщина экрана, мм определяется по формуле

,

(9.17)

где L – необходимое ослабление излучения экраном, дБ; ; ; ; f – частота экранируемого поля, Гц; – магнитная проницаемость материала экрана, Гн/м (для алюминия Гн/м, для стали Гн/м); - проводимость металла эк­ра­на, см/м (для алюминия см/м, для стали см/м).

Во избежание отражения от внутренней поверхности экранов они покрываются специальными за­щит­ными материалами, поглощающими электромагнитную энергию. Смотровые окна и отверстия зак­ры­ва­ют отражающим стеклом, покрытым пленкой из двуокиси олова, металлическими сетками или сотовыми конст­рук­циями из отрезков труб.

При конструировании радиоаппаратуры необходимо предусматривать защитные меры, например, ге­нераторные лампы, конденсаторы, катушки индуктивности размещают в общем экранирующем шкафу. Фи­дерные линии, подводящие ток к рабочим контурам, экранируют стальными или алюминиевыми трубами с толщиной стенок не менее 0, 5 мм. Часто фидерные линии выполняются в виде коаксиальных проводов. Эле­менты волноводных трактов должны иметь надежные соединения и плотно соединяться друг с другом.

Размещение СВЧ установок имеет очень важное значение. Установку мощностью более 10 Вт сле­дует размещать в помещениях с капитальными стенами и перекрытиями, покрытыми ра­дио­пог­ло­ща­ющи­ми материалами. Толщина и материалы стен и перекрытий выбираются такими, чтобы СВЧ энергия не про­никала в соседние помещения и было минимальное отражение. Хорошей поглощающей способностью об­ладают кирпич (толщина 70 см дает ослабление на 16-21 дБ), шлакобетон (толщина 46 см дает ос­лаб­ле­ние на 14-20 дБ).

Стены помещений частично отражают СВЧ-излучения (масляная краска до 30%). Для уменьшения от­ражения СВЧ-энергии потолок целесообразно покрывать известковой побелкой, стены облицовывают маг­нито-диэлектрическими пластинами, поролоном или резиной.

Металлические предметы, отражающие радиоволны, не должны занимать в помещении более 20-30% площади помещения.

Испытания радиоаппаратуры мощностью более 100 Вт проводятся в специальных экранированных ка­мерах или на открытых площадках (полигонах) вдали от населенных мест.

Для защиты населения устанавливаются санитарно-защитные зоны, протяженностью 500 - 600 м от ис­точников излучения, где запрещается жилая застройка.

В случаях, когда рассмотренные выше методы не дают достаточного эффекта, применяются средст­ва индивидуальной защиты. В качестве СИЗ от действия СВЧ излучений применяются халаты ра­дио­защитные, защитные очки с металлизированными стеклами.

 

10. Защита от электромагнитных полей
промышленной частоты

 

Источником электромагнитных полей (ЭМП) промышленной частоты являются токоведущие части дейст­вующих электроустановок (линии электропередач, открытые распределительные устройства, вклю­чающие коммутационные аппараты, устройства защиты и т.д.).

Оценка опасности воздействия ЭМП на человека производится по величине электромагнитной энер­гии, поглощенной телом человека. Реакция организма человека на электрическую и магнитную сос­та­вля­ющие ЭМП не является одинаковой. Неблагоприятное воздействие проявляется только при напряжен­ности магнитного поля порядка 160-200 А/м. Практически при обслуживании даже мощных электро­уста­но­вок вы­сокого напряжения магнитная напряженность не превышает 20-25 А/м, поэтому оценку потенциаль­ной опасности достаточно производить по величине электрической напряженности.

Электрическое поле оказывает неблагоприятное влияние на живые организмы. Наиболее чувстви­те­лен к электрическому полю человек в обуви, изолирующей его от земли. В этом случае на изолирован­ном от земли проводящем объемном теле наводится потенциал, зависящий от соотношения емкости на зем­лю и на проводе линии электропередач. Чем меньше емкость на землю (чем толще подошва обуви), тем боль­­ше наведенный потенциал, который может достигать 10 кВ. При приближении тела к заземленному пред­мету происходит искровой заряд, сопровождаемый звуковым эффектом и протеканием импульса тока через тело. При этом максимум импульса тока может достигать 0, 2 мА. Такие импульсы безопасны для здо­ровья человека, но могут привести к травме вследствие испуга и непроизвольного движения.

Ток значительно возрастает, если человек приближается к хорошо заземленному металлическому пред­­мету. В этом случае максимум импульса тока может достигать десятков ампер. Однако не­пос­редст­вен­ное воздействие таких импульсов из-за малой их длительности неопасно.

При длительном пребывании человека в полях с электрической напряженностью (Е) Е > 15 кВ/м мо­гут возникнуть неблагоприятные физиологические изменения, связанные с воздействием на нервную и сер­деч­но-сосудистые системы, мышечную ткань. При этом возможно изменение давления, аритмия. Эти явле­ния носят временный характер и исчезают через некоторое время после прекращения воздействия поля.

В соответствии с ГОСТ 12.1.002-84 ССБТ «Электрические поля промышленной частоты» уста­нов­ле­ны допустимые уровни напряженности электрического поля.

При напряженности до 5 кВ/м допускается пребывание в течение рабочего дня.

При напряженности 5-20 кВ/м допустимое время пребывания вычисляют по формуле:

,

(10.1)

где Т – допустимое время, ч; Е – электрическая напряженность, кВ/м.

Это допустимое время может быть реализовано одноразово или дробно в течение дня. В остальное ра­бочее время напряженность не должна превышать 5 кВ/м.

При напряженности 20 - 25 кВ/м время пребывания не должно превышать 10 мин.

При напряженности более 25 кВ/м допускается пребывание только в средствах защиты.

Основным видом защиты от воздействия электрического поля являются экранирующие устройства. Они изготавливаются стационарными и переносными.

Стационарные экранирующие устройства – составная часть электроустановки, предназначенная для за­щиты персонала в открытых распределительных устройствах (ОРУ) и воздушных линиях электро­пе­ре­дач (ВЛ). Экранирующее устройство необходимо при осмотре оборудования, при оперативных пе­ре­клю­че­ни­ях. Конструктивно экранирующие устройства выполняют в виде козырьков, навесов или перегородок из ме­талли­ческой сетки.

Переносные экраны используются при работах по обслуживанию электроустановок в виде съемных ко­зырьков, навесов, перегородок, палаток, щитов.

Диаметр прутка, из которого делают сетку, должен быть не менее 6 мм для отсутствия короны в про­цессе работы. Ячейки сетки размером 500 мм, для переносных экранов – 50 мм. Экранирующие устройст­ва имеют антикоррозионное покрытие и заземлены.

Для защиты от электрического поля напряженностью до 60 кВ/м применяют индивидуальные экра­ни­рующие комплекты. В состав комплектов входят: куртка с капюшоном и полукаска, кожаные ботинки на электро­проводящей резине, электропроводящие перчатки. Составные элементы комплекта соединяются в еди­ную электрическую цепь и через обувь заземляются. (ГОСТ 12.4.154-85 ССБТ «Устройства экра­ни­ру­ющие для защиты от электрических полей промышленной частоты»).

Другим способом ограничения напряженности электрического поля является использование экра­ни­рующего эффекта древесно-кустарникового массива. Внутри такого массива высотой свыше 3 м на­пря­жен­ность поля в 3 - 4 раза ниже, чем при его отсутствии, а напряженность на поверхности тела человека сни­жается в 1.5 - 2 раза.

 

11. Защита от электромагнитных излучений
оптического диапазона