Ионизирующие излучения. Виды ионизирующих излучений, основные характеристики

Для действующих предприятий понятие  категорий облучаемых лиц, персонала  и основные дозовые пределы облучения  вводятся с 1 января 2000 г.

На период до 1 января 2000 г следует  руководствоваться понятиями категорий  облучаемых лиц и таблицей основных дозовых пределов по НРБ 76/87.

Ниже приводятся основы нормирования ионизирующих излучений по НРБ 76/87, так как большинство действующих  объектов до 1 января 2000 г. будут руководствоваться  этими нормами радиационной безопасности.

Основные дозовые пределы облучения  и допустимые уровни устанавливаются  для трех категорий облучаемых лиц:

- категория А облучаемых лиц  или персонал – лица. которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений;

- категория Б облучаемых лиц.  или ограниченная часть населения  –лица, которые не работают  непосредственно с источниками  ионизирующего излучения, но по  условиям проживания или размещения  рабочих мест могут подвергаться  воздействию радиоактивных веществ  и других источников излучения;  уровень облучения лиц категории Б определяется по критической группе;

- категория В облучаемых лиц  или население -– население страны, края, области.

Установлены разные значения основных дозовых пределов для критических  органов, которые в порядке убывания радиочувстетельности относят к I, II или III группам (критический орган  или часта тела, облучение которого в данных условиях неравномерного облучения организма может причинить наибольший ущерб здоровью данного лица или его потомства): I группа – все тело, гонады и красный костный мозг; II группа – мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и другие органы, за исключением тех, которые относятся к I и III группам; III группа–кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени и стопы При сравнительно равномерном облучении организма ущерб здоровью рассматривается по уровню облучения всего тела, что соответствует I группе критических органов.

Для каждой категории облучаемых лиц  устанавливают два класса нормативов: основные дозовые пределы и допустимые уровни, соответствующие основным дозовым  пределам. В качестве основных дозовых  пределов в зависимости от группы критических органов для категории  А (персонал) устанавливают предельно  допустимую дозу за календарный год -– ПДД. а для категории Б (ограниченная часть населения) – предел дозы за календарный год – ПД (табл. 3). Основные дозовые пределы устанавливаются для индивидуальной максимальной эквивалентной дозы в критическом органе.

Таблица 3. Основные дозовые  пределы облучения (извлечение из НРБ-76/87)

 

Дозовые пределы суммарного внешнего и внутреннего облучения, бэр  за календарный год	Группы критических органов
	I	II	III
Предельно допустимая доза (ПДД) для  категории А   Предел дозы (ПД) для категории  Б(ПД)	5     0,5	15     1,5	30     3

 

Примечание. Распределение дозы излучения  в течение календарного года не регламентируется (за исключением женщин в возрасте до 40 лет, отнесенных к категории  А) 1 бэр = 1 Зв.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетная часть.

Задача 1

Оценить пригодность цеха (т.е. соответствие потребного и фактического воздухообмена) объемом 1650 м³ для выполнения работ, в ходе которых выделяется 85 г/ч моноксида угдерода СО , 2,1  г/ч этилена С₂Н₂, 4  г/ч аммиака NH_{3 ,} 90,5 г/ч диоксида серы SO₂, а также 7,95 ×10⁶ Дж/ч избыточного тепла. Система общеобменной вентиляции обеспечивает полную замену воздуха в цехе 5 раз в течение часа. Температура приточного воздуха равна 22 ⁰C,  температура в рабочей зоне равна 27 ⁰C. Вытяжные отверстия находятся на высоте 5 м от рабочей площадки.

Примечания: 1) ПДК_СО=20 мг/м³; ПДК_С2Н2 = 1 мг/м³;  ПДК_NH3=20 мг/м³;      ПДК_SО2=10 мг/м³; 

2) аммиак и диоксид  серы обладают эффектом суммации;

3) считать концентрацию каждой примеси в приточном воздухе равной  0,3ПДК.

 

Решение:

1. Потребный воздухообмен при  выделении в воздух рабочей  зоны вредных примесей (L_ВВ,м³/ч) рассчитываем по формуле:

                                                                                 

где    G – количество выделяемого вредного вещества, мг/ч; 

q_выт – концентрация вредного вещества в вытяжном воздухе, мг/м³;

q_прит – концентрация вредного вещества в приточном воздухе, мг/м³.

По санитарным нормам концентрация вредного вещества в вытяжном воздухе не должна превышать  его предельно допустимую концентрацию, т.е. q_выт ≤ ПДК, а концентрация вредного вещества в приточном воздухе должна быть q_прит ≤ 0,3ПДК.

Тогда:

                                               

Таким образом, потребный воздухообмен для удаления вредных веществ  составит:

- по моноксиду углерода:

- по этилену:

- по аммиаку:

- по диоксиду серы:

Поскольку аммиак и диоксид серы обладают эффектом суммации, то:

 

      Расчет потребного воздухообмена при выделении в рабочей зоне избыточного тепла (L_Q,м³/ч) осуществляем по формуле:

                                

где    Q – избыточное количество теплоты, кДж/ч (Q = 7,95 Дж/ч);

с – теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К) (с = 1005,6 Дж/(кг·К);

r – плотность воздуха, кг/м³ (r = 1,29 кг/м³);

t_выт – температура вытяжного воздуха, удаляемого из помещения, °С;

t_прит – температура приточного воздуха, °С (t_прит = 22 °С).

Температура вытяжного воздуха  t_выт определяем по выражению:

                                                                       

где    t_рз – температура воздуха в рабочей зоне, ⁰С (t_рз = 27⁰С);

Dt – температурный градиент по высоте, ⁰С/м (Dt = 1 ⁰С/м);

Н – высота вытяжных отверстий над уровнем  пола или рабочей площадки, м (Н=5 м).

Тогда .

Таким образом,

Тогда потребный воздухообмен в  цехе составит:

  , т.е

Из выражения (1.5) определим фактический  воздухообмен в цехе:

                                                                                                       

где     К – кратность воздухообмена в помещении, 1/ч (К = 5 1/ч);

V – объем помещения, м³ (V =1650  м³).

Тогда

Сравним потребный и фактический  воздухообмен в цехе. Т.к. потребный  воздухообмен составляет L=13214 м³/ч, а фактический                     L_ф=8250 м³/ч, т.е. L_ф< L, следовательно, цех не пригоден для работы.

 

Задача 2

Определить потребный  воздухообмен L в помещении, если в результате технологического процесса выделяется моноксид углерода в количестве 85 г/ч и избыточное тепло в количестве Q = 7,95 ×10⁶ кал/ч . Температура приточного воздуха равна 18 ^оС,  температура в рабочей зоне равна 22. Высота вытяжных отверстий над уровнем рабочей площадки равна 3 м. В приточном воздухе моноксид углерода не содержится.

Примечания:

1) ПДК_СО=20 мг/м³;

2) плотность воздуха ρ_возд=1,29 кг/м³,  удельная   теплоемкость воздуха с_{уд возд.}= 0,24 кал/г·К.

 

Решение:

 Потребный воздухообмен  при выделении в воздух рабочей  зоны вредных примесей (L_ВВ,м³/ч) рассчитываем по формуле:

                                                                                 

где    G – количество выделяемого вредного вещества, мг/ч; 

q_выт – концентрация вредного вещества в вытяжном воздухе, мг/м³;

q_прит – концентрация вредного вещества в приточном воздухе,  мг/м³. По санитарным нормам концентрация вредного вещества в вытяжном воздухе не должна превышать его предельно допустимую концентрацию, т.е. q_выт ≤ ПДК, а концентрация вредного вещества в приточном воздухе должна быть q_прит ≤ 0,3ПДК. В нашем случае qприт = 0.

Следовательно,

Таким образом, потребный воздухообмен для удаления вредных веществ  составит:

2. Расчет потребного воздухообмена  при выделении в рабочей зоне  избыточного тепла (L_Q,м³/ч) осуществляем по формуле:

где    Q – избыточное количество теплоты, кДж/ч (Q = 7,95 ×10⁶ кал/ч =33285 килоДж/ч)

с – теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К) (с = 0,24 кал/г·К = 1005,6 дж/(кг·К);

r – плотность воздуха, кг/м³ (r = 1,29 кг/м³);

t_выт – температура вытяжного воздуха, удаляемого из помещения, °С;

t_прит – температура приточного воздуха, °С (t_прит = 18 °С).

Температура вытяжного воздуха t_выт определяем по выражению (1.2):

                                                                       

где    t_рз – температура воздуха в рабочей зоне, ⁰С (t_рз = 22⁰С);

Dt – температурный градиент по высоте, ⁰С/м (Dt = 1 ⁰С/м);

Н – высота вытяжных отверстий над уровнем пола или рабочей площадки, м (Н=3 м).

Тогда .

Таким образом,

Тогда потребный воздухообмен в  цехе составит:

  , т.е.

 

Задача 3.

Произвести расчет искусственного общего (люминесцентного) освещения  методом коэффициента использования  светового потока в помещении, где  проводятся работы, соответствующие  разряду X зрительных работ. Размеры помещения: длина 6 м, ширина 5 м, высота подвеса светильника 3 м, коэффициенты отражения стен и потолка r_с и r_п соответственно равны 50% и 70%. Принять коэффициент запаса К=1,3, коэффициент неравномерности Z=1,1. Число ламп в светильнике n равно 2.

 

Решение:

Световой поток лампы рассчитываем по формуле:

                                                                        

где    F – световой поток лампы, лм;

E_Н  – минимальная нормируемая освещенность (по СНиП                           23-05-95(2003) для Iв разряда зрительных работ E_Н=200 лк (табл. В.1 Прил. В, столбец 9);

S –  площадь помещения, м² (S=30 м²);

К – коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности вследствие старения ламп, запыления и загрязнения светильников (К=1,3);

Z – отношение средней освещенности к минимальной (Z = 1,1);

N – число светильников, шт.;

n – число ламп в светильнике (n=2);

h – коэффициент использования светового потока, %.

Определим необходимое  количество светильников из условия: на 5 м² принято размещать 1 светильник: N=S/5=30/5=6 шт.

Для определения  коэффициента использования светового  потока h, рассчитаем индекс помещения i по формуле:

,

где   h_п – расчетная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м (h_п=3 м);

a и b –   основные размеры (длина и ширина) помещения, м (a=6 м и b=5 м).

Тогда

 Коэффициент  использования светового потока h определяем по таблицы в зависимости от величины индекса помещения i=0,9, коэффициентов отражения потолка и стен (r_П=70% и r_С=50%):

 

 

Значения коэффициента использования  светового потока

для светильника ЛСПО1-2Х150-13

h = 46%.

Таким образом, световой поток лампы F, лм составит:

.

По таблице  выбираем лампу, имеющую световой поток, ближайший к рассчитанному значению. Это лампа типа ЛД30 (F_л=1640 лм).

Характеристики люминисцентных ламп

Тип лампы	Световой поток, лм	Световая отдача, лм/Вт
ЛДЦ20	820	41,0
ЛД20	920	46,0
ЛБ20	1180	59,0
ЛДЦ30	1450	48,2
ЛД30	1640	54,5
ЛБ30	2100	70,0
ЛДЦ40	2100	52,5
ЛД40	2340	58,5
ЛБ40	3120	78,0
ЛДЦ80	3740	46,8
ЛД80	4070	50,8
ЛБ80	5220	65,3