Захист від електричних і магнітних полів та випромінювань радіочастотного діапазону

Міністерство освіти і  науки, молоді та спорту України

Одеський національний політехнічний  університет

 

Кафедра управління системами безпеки життєдіяльності

 

 

Розрахунково-графічна робота

На тему:

«Захист від електричних  і магнітних полів та випромінювань  радіочастотного діапазону»

 

 

 

 

 

Виконала: студентка групи  ХФ-091

Кошельник Н.В.

 

                                                             Керівник: доц. Столевич Тетяна Борисівна

 

 

 

 

Одеса-2013

Зміст

Вступ……………………………………………………………………………… 3

1.  Теоретична частина…………………………………………………………... 4

1.1 Джерела електромагнітних  полів радіочастот, класифікація електромагнітних випромінювань за частотним спектром………………... 4

1.2 Дія електромагнітних полів радіочастот на організм людини,  рівні допустимого опромінення…………………………………………………… 5

1.3  Захист від електромагнітних випромінювань радіочастотного діапазону……………………………………………………………………….8

1.3.1 Прибори для захисту від електромагнітних випромінювань………. 11

      1.4  Приклад розрахунку ефективності екрана…………………………… 14

2. Висновки……………………………………………………………………....15

Список літератури……………………………………………………………… 16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

 

З того часу, коли почалося практичне  використання радіо, люди почали спостерігати шкідливий вплив радіохвиль на організми  живих істот, у тому числі й на організм людини, що з кожним роком зростає.

Наприклад, у моряків, що несуть службу на кораблях, досить часто спостерігається  пригнічений настрій та головні  болі. Першим дослідником цього явища  був лікар Павло Іванович Іжевський, який, до речі, був досить близьким знайомим винахідника радіо Олександра Степановича  Попова.

Усі ЕМП і випромінювання поділяють  на природні й антропогенні. Оточуюче нас середовище завжди перебувало під впливом електромагнітних полів. Ці поля називаються фоновим випромінюванням та спричинені природою.

З розвитком науки й техніки  фонове випромінювання значно підсилилося.

Тому електромагнітні поля, які  можна віднести до антропогенних, значно перевищують природний фон і  останнім часом перетворилися на небезпечний екологічний чинник, а питання захисту від шкідливої дії випромінювань набуває особливого значення.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Теоретична частина

 

У промисловості широко використовуються прилади, пристрої, устаткування, робота яких пов'язана з використанням  і утворенням електромагнітних випромінювань  різних частотних діапазонів - від  іонізуючих до радіохвиль. Робота персоналу  з обслуговування установок та осіб, що знаходяться поблизу, пов'язана  з впливом цих випромінювань  на організм людини.

1. Джерела електромагнітних полів радіочастот, класифікація електромагнітних випромінювань за частотним спектром

Джерелами випромінювання електромагнітної енергії є різні телевізійні  установки та радіостанції, промислові установки високочастотного нагріву (індукційні і конденсаторні), вимірювальні, контрольні і лабораторні прилади  тощо. По суті, джерелами ЕМП можуть бути будь-які елементи електричного кола, через які проходить високочастотний струм. Причому ЕМП змінюється з тою ж частотою, що й струм, який його створює. Причиною появи електромагнітних полів (ЕМП) у робочих приміщеннях є неякісне екранування джерел випромінювання.

Розрізняють природні та штучні джерела електромагнітних полів (ЕМП). В процесі еволюції біосфера постійно знаходилась та знаходиться під  впливом ЕМП природного походження (природний фон): електричне та магнітне поля Землі, космічні ЕМП, в першу чергу ті, що генеруються Сонцем. У період науково-технічного прогресу людство створило і все ширше використовує штучні джерела ЕМП.

Електромагнітні поля характеризуються певною енергією, яка поширюється  в просторі у вигляді електромагнітних хвиль. Основними параметрами електромагнітних хвиль є: довжина хвилі λ, м; частота коливання λ, Гц; швидкість поширення радіохвиль с, яка практично дорівнює швидкості світла с = 3 • 10⁸ м/с. Ці параметри пов'язані між собою наступною залежністю:

=c/f     (1.1)

Залежно від частоти коливання (довжини хвилі) радіочастотні електромагнітні  випромінювання поділяються на низку  діапазонів (табл. 1.1).

 

Таблиця  1.1

Спектр діапазонів електромагнітних випромінювань радіочастот

№ зп.	Назва діапазону частот	Діапазон частот, Гц	Діапазон довжин хвиль, м	Назва діапазону довжин хвиль
1	Низькі частоти (НЧ)	3*104— 3*105	104— 103	Довгі (кілометрові)
2	Середні частоти (СЧ)	3*105— 3*106	103— 102	Середні (гектаметрові)
3	Високі частоти (ВЧ)	3*106— 3*107	102— 10	Короткі (декаметррві)
4	Дуже високі частоти (ДВЧ)	3*107— 3*108	10—1	Ультракороткі (метрові)
5	Ультрависокі частоти (УВЧ)	3*108— 3*109	1-10-1	Дециметрові
6	Надвисокі  частоти (НВЧ)	3*109— 3*1010	10-1— 10-2	Сантиметрові
7	Надзвичайно високі частоти (НЗВЧ)	3*1010— 3*10"	10-2— 10-3	Міліметрові

Примітка: діапазони частот та довжин хвиль включають верхнє значення параметра і виключають нижнє.

 

1.2 Дія електромагнітних полів радіочастот на організм людини,  рівні допустимого опромінення

Ступінь впливу ЕМП на організм людини залежить від діапазону частот, інтенсивності та тривалості дії, характеру випромінювання (неперервне чи модульоване), режиму опромінення, розміру опромінюваної поверхні тіла, індивідуальних особливостей організму.

ЕМП можуть викликати біологічні та функціональні несприятливі ефекти в організмі людини. Функціональні  ефекти проявляються у передчасній  втомлюваності, частих болях голови, погіршенні сну, порушеннях центральної нервової (ЦНС) та серцево-судинної систем. При систематичному опроміненні ЕМП спостерігаються зміни кров'яного тиску, сповільнення пульсу, нервово-психічні захворювання, деякі трофічні явища (випадання волосся, ламкість нігтів та ін.). Сучасні дослідження вказують на те, що радіочастотне випромінювання, впливаючи на ЦНС, є вагомим стрес-чинником.

Біологічні несприятливі ефекти впливу ЕМП проявляються у тепловій та нетепловій дії. Нині достатньо вивченою можна вважати лише теплову дію ЕМП, яка призводить до підвищення температури тіла та місцевого вибіркового нагрівання органів та тканин організму внаслідок переходу електромагнітної енергії у теплову. Таке нагрівання особливо небезпечне для органів із слабкою терморегуляцією (головний мозок, око, нирки, шлунок, кишечник, сім'яники). Наприклад, випромінювання сантиметрового діапазону призводять до появи катаракти, тобто до поступової втрати зору.

Механізм та особливості  нетеплової дії ЕМП радіочастотного  діапазону ще до кінця не з'ясовані. Частково таку дію пояснюють специфічним впливом радіочастотного випромінювання на деякі біофізичні явища: біоелектричну активність, що може призвести до порушення усталеного протікання хімічних та ферментативних реакцій; вібрацію субмікроскопічних структур; енергетичне збудження (часто резонансне) на молекулярному рівні, особливо на конкретних частотах у, так званих, «вікнах прозорості».

Змінне ЕМП являє собою  сукупність магнітного та електричного полів і поширюється в просторі у вигляді електромагнітних хвиль. Основним параметром, що характеризує магнітне та електричне поля є напруженість: H — напруженість магнітного поля, А/м; E — напруженість електричного поля, В/м.

Простір навколо джерела  ЕМП умовно поділяють на ближню зону (зону індукції) та дальню зону (зону випромінювання). Для оцінки ЕМП у цих зонах використовують різні підходи. Ближня зона охоплює простір навколо джерела ЕМП, що має радіус, який приблизно дорівнює 1/6 довжини хвилі. В цій зоні електромагнітна хвиля ще не сформована, тому інтенсивність ЕМП оцінюється окремо напруженістю магнітної та електричної складових поля (в більшій мірі несприятлива дія ЕМП в цій зоні обумовлена електричною складовою). В ближній зоні, зазвичай, знаходяться робочі місці з джерелами електромагнітних випромінювань НЧ, СЧ, ВЧ, ДВЧ. Робочі місця, на яких знаходяться джерела електромагнітних випромінювань з довжиною хвилі меншою ніж 1 м (УВЧ, НВЧ, НЗВЧ) знаходяться практично завжди у дальній зоні, у якій електромагнітна хвиля вже сформувалася. В цій зоні ЕМП оцінюється за кількістю енергії (потужності), що переноситься хвилею у напрямку свого поширення. Для кількісної характеристики цієї енергії застосовують значення поверхневої густини потоку енергії, що визначається в Bm/м².

Допустимі рівні напруженості ЕМП радіочастотного діапазону  відповідно до ГОСТ 12.1.006-84 «Система стандартів безпеки праці. Електромагнітні поля радіочастот. Допустимі рівні на робочих місцях і вимоги до проведення контролю» наведені в табл. 1.2.

Таблиця   1.2

Допустимі рівні напруженості електромангнітного поля радіочастотного  діапазону

Діапазон частот, Гц	Допустимі рівні напруженості ЕМП		Допустима поверхнева густина  потоку енергії, Bm/ м2
		За електричною складовою (Е), В /м		За магнітною складовою (H), А/ м
60 кГц до 3 МГц	50	5	—
3 МГц до ЗО МГц	20	—	—
30 МГц до 50 МГц	10	0,3	—
50 МГц до 300 МГц	5	—	—
300 МГц до 300 ГГц	—	—	10

 

Дотримання допустимих значень  ЕМП контролюють шляхом вимірювання напруженостей H та E на робочих місцях і в місцях можливого знаходження персоналу, в яких є джерела ЕМП. Контроль необхідно проводити періодично, однак не рідше ніж один раз на рік, а також при введенні в експлуатацію нових чи модернізованих установок з джерелами ЕМП, після їх ремонту, переналагодження, а також при організації нових робочих місць.

 

1.3  Захист від електромагнітних випромінювань радіочастотного діапазону

Засоби та заходи захисту  від EM випромінювань радіочастотного діапазону поділяються на індивідуальні та колективні. Останні можна підрозділити на організаційні, технічні та лікувально-профілактичні. До організаційних заходів колективного захисту належать:

• розміщення об'єктів, які випромінюють ЕМП таким чином, щоб звести до мінімуму можливе опромінення людей;
• «захист часом» — перебування персоналу в зоні дії ЕМП обмежується мінімально необхідним для проведення робіт часом. Цей метод використовується, коли немає можливості знизити інтенсивність опромінення допустимих значень і лише для електричного поля частотою 50 Гц та випромінювання в діапазоні 300 МГц – 300 ГГц. Допустимий час перебування залежить від інтенсивності випромінювання.  Якщо інтенсивність опромінення в діапазоні 300 МГц – 300 ГГц знаходиться між двома нормованими рівнями , то допустиме значення часу опромінення визначається за формулою:

де, - інтенсивність опромінення, Вт/м² ;

• - допустима інтенсивність опромінення , Вт/м² .

За допомогою цієї формули  можна визначити допустимий час  опромінення при значеннях  = 10-1000 мкВт/м² .

• «захист відстанню» — віддалення робочих місць на максимально допустиму відстань від джерел ЕМП. Застосовується тоді, коли неможливо послабити інтенсивність опромінення іншими методами;
• «захист кількістю» — потужність джерел випромінювання повинна бути мінімально необхідною;
• виділення зон випромінювання ЕМП відповідними знаками безпеки;
• проведення дозиметричного контролю.

Технічні засоби колективного захисту передбачають:

• екранування джерел випромінювання ЕМП;
• екранування робочих місць;
• дистанційне керування установками, до складу яких входять джерела ЕМП;
• застосування попереджувальної сигналізації.

До лікувально-профілактичних заходів колективного захисту належать:

—попередній та періодичні медогляди;

• надання додаткової оплачуваної відпустки та скорочення тривалості робочої зміни;
• допуск до роботи з джерелами ЕМП осіб, вік яких становить не менше 18 років, а також таких, що не мають протипоказань за станом здоров'я.

Виключно важливе значення мають інженерно-технічні методи та засоби захисту: колективний (група будинків, район, населений пункті локальний (окремі будівлі, приміщення) та індивідуальний. Колективний захист спирається на розрахунок поширення радіохвиль в умовах конкретного рельєфу місцевості. Економічно найдоцільніші використовувати природні екрани — складки місцевості лісонасадження, нежитлові будівлі. Встановивши антену на горі, можи зменшити інтенсивність поля, яке опромінює населенний пунк у багато разів. Аналогічний результат дає відповідна орієнтаці діаграми напрямленості, особливо високоспрямованих антен, наприклад, шляхом збільшення висоти антени. Але висока антена складніша, дорожча, менш стійка. Крім того, ефективність таког захисту зменшується з відстанню.

Засоби індивідуального  захисту використовують лише у тих випадках, коли інші захисні заходи неможливо застосувати або вони недостатньо ефективні: при переході через зони збільшеної інтенсивності випромінення, при ремонтних та налагоджувальних роботах у аварійних ситуаціях, під час короткочасного контролю та при зміні інтенсивності опромінення. Такі засоби незручні в експлуатації обмежують можливість виконання робочих операцій, погіршуют гігієнічні умови.