Protecție practică împotriva radiațiilor ionizante. Calculul parametrilor principali de protecție împotriva radiațiilor externe

În spațiul interstelar, radiația gamma poate apărea ca urmare a ciocnirii cuantelor de radiație electromagnetică cu undă lungă mai moale, cum ar fi lumina, cu electronii accelerați de câmpurile magnetice ale obiectelor spațiale. În acest caz, electronul rapid își transferă energia la radiația electromagnetică, iar lumina vizibilă se transformă în radiații gamma mai dure.

Un fenomen similar poate apărea în condiții terestre când electronii de înaltă energie produși la acceleratori se ciocnesc cu fotonii de lumină vizibilă în fascicule intense de lumină create de lasere. Electronul transferă energie unui foton de lumină, care se transformă într-un γ-cuantic. Astfel, în practică este posibilă convertirea fotonilor individuali ai luminii în cuante de raze gamma de înaltă energie.

Radiația gamma are o mare putere de penetrare, adică. poate pătrunde în grosimi mari de materie fără o slăbire vizibilă. Principalele procese care au loc în timpul interacțiunii radiațiilor gamma cu materia sunt absorbția fotoelectrică (efectul fotoelectric), împrăștierea Compton (efectul Compton) și formarea perechilor electron-pozitron. În timpul efectului fotoelectric, un cuantum γ este absorbit de unul dintre electronii atomului, iar energia cuantumului γ este convertită (minus energia de legare a electronului din atom) în energia cinetică a electronului care zboară. din atom. Probabilitatea unui efect fotoelectric este direct proporțională cu puterea a cincea a numărului atomic al elementului și invers proporțională cu puterea a treia a energiei radiațiilor gamma. Astfel, efectul fotoelectric predomină în regiunea energiilor joase ale cuantei γ (£ 100 keV) pe elemente grele (Pb, U).

Cu efectul Compton, un cuantic γ este împrăștiat de unul dintre electronii legați slab în atom. Spre deosebire de efectul fotoelectric, cu efectul Compton cuanta γ nu dispare, ci doar schimbă energia (lungimea de undă) și direcția de propagare. Ca urmare a efectului Compton, un fascicul îngust de raze gamma devine mai larg, iar radiația în sine devine mai moale (lungime de undă lungă). Intensitatea împrăștierii Compton este proporțională cu numărul de electroni din 1 cm 3 dintr-o substanță și, prin urmare, probabilitatea acestui proces este proporțională cu numărul atomic al substanței. Efectul Compton devine vizibil la substanțele cu număr atomic scăzut și la energiile radiațiilor gamma care depășesc energia de legare a electronilor din atomi. Astfel, în cazul Pb, probabilitatea de împrăștiere Compton este comparabilă cu probabilitatea de absorbție fotoelectrică la o energie de ~ 0,5 MeV. În cazul Al, efectul Compton predomină la energii mult mai mici.

Dacă energia cuantică γ depășește 1,02 MeV, procesul de formare a perechilor electron-pozitron în câmpul electric al nucleelor ​​devine posibil. Probabilitatea formării perechii este proporțională cu pătratul numărului atomic și crește cu hν. Prin urmare, la hν ~10 MeV, procesul principal în orice substanță este formarea de perechi.

Procesul invers, anihilarea unei perechi electron-pozitron, este o sursă de radiație gamma.

Pentru a caracteriza atenuarea radiației gamma într-o substanță, se folosește de obicei coeficientul de absorbție, care arată la ce grosime X a absorbantului este atenuată intensitatea I 0 a fasciculului incident de radiații gamma în e o singura data:

I=I 0 e -μ0x

Aici μ 0 este coeficientul de absorbție liniar al radiației gamma. Uneori se introduce un coeficient de absorbție de masă, egal cu raportul μ 0 la densitatea absorbantului.

Legea exponențială de atenuare a radiației gamma este valabilă pentru o direcție îngustă a fasciculului de raze gamma, atunci când orice proces, atât de absorbție, cât și de împrăștiere, îndepărtează radiația gamma din compoziția fasciculului primar. Cu toate acestea, la energii mari, procesul de trecere a radiațiilor gamma prin materie devine mult mai complicat. Electronii și pozitronii secundari au energie mare și, prin urmare, pot crea, la rândul lor, radiații gamma prin procesele de frânare și anihilare. Astfel, în substanță apar un număr de generații alternative de radiații gamma secundare, electroni și pozitroni, adică se dezvoltă un duș în cascadă. Numărul de particule secundare dintr-un astfel de duș crește inițial cu grosimea, atingând un maxim. Cu toate acestea, atunci procesele de absorbție încep să prevaleze asupra proceselor de reproducere a particulelor, iar dușul se estompează. Capacitatea radiațiilor gamma de a dezvolta averse depinde de relația dintre energia sa și așa-numita energie critică, după care un duș într-o anumită substanță își pierde practic capacitatea de a se dezvolta.

Pentru a schimba energia radiațiilor gamma în fizica experimentală, se folosesc spectrometre gamma de diferite tipuri, în mare parte bazate pe măsurarea energiei electronilor secundari. Principalele tipuri de spectrometre de radiații gamma: magnetice, scintilatoare, semiconductoare, difracție cu cristale.

Studiind spectrele radiațiilor gamma nucleare dă Informații importante despre structura nucleelor. Observarea efectelor asociate cu influența mediului extern asupra proprietăților radiațiilor gamma nucleare este utilizată pentru a studia proprietățile solidelor.

Radiația gamma este utilizată în tehnologie, de exemplu, pentru a detecta defectele pieselor metalice - detectarea defectelor gamma. În chimia radiațiilor, radiațiile gamma sunt folosite pentru a iniția transformări chimice, cum ar fi procesele de polimerizare. Radiațiile gamma sunt folosite în industria alimentară pentru sterilizarea alimentelor. Principalele surse de radiație gamma sunt izotopii radioactivi naturali și artificiali, precum și acceleratorii de electroni.

Efectul radiațiilor gamma asupra organismului este similar cu efectul altor tipuri de radiații ionizante. Radiațiile gamma pot provoca leziuni ale radiațiilor organismului, inclusiv moartea acestuia. Natura influenței radiației gamma depinde de energia γ-quanta și de caracteristicile spațiale ale iradierii, de exemplu, externă sau internă. Eficacitatea biologică relativă a radiațiilor gamma este de 0,7-0,9. În condiții de producție ( expunere cronicăîn doze mici), eficiența biologică relativă a radiațiilor gamma se presupune a fi 1. Radiațiile gamma sunt utilizate în medicină pentru tratamentul tumorilor, pentru sterilizarea spațiilor, echipamentelor și medicamente. Radiația gamma este, de asemenea, utilizată pentru a obține mutații cu selecția ulterioară a formelor utile din punct de vedere economic. Așa sunt crescute varietăți de microorganisme foarte productive (de exemplu, pentru a obține antibiotice) și plante.

Caracteristici moderne terapie cu radiatii extins în primul rând datorită mijloacelor și metodelor de gamaterapie la distanță. Succesele terapiei gamma la distanță au fost obținute ca urmare a muncii extinse în utilizarea surselor radioactive artificiale puternice de radiații gamma (cobalt-60, cesiu-137), precum și a noilor medicamente gamma.

Marea importanță a terapiei gamma la distanță se explică și prin accesibilitatea comparativă și ușurința în utilizare a dispozitivelor gamma. Acestea din urmă, ca și razele X, sunt proiectate pentru iradierea statică și în mișcare. Cu ajutorul iradierii mobile, se depune eforturi pentru a crea o doză mare în tumoră, dispersând în același timp iradierea țesuturilor sănătoase. Au fost aduse îmbunătățiri de proiectare a dispozitivelor gamma care vizează reducerea penumbrei, îmbunătățirea omogenizării câmpului, utilizarea filtrelor oarbe și căutarea de opțiuni suplimentare de protecție.

Utilizarea radiațiilor nucleare în producția de culturi a deschis noi oportunități largi pentru schimbarea metabolismului plantelor agricole, creșterea productivității acestora, accelerarea dezvoltării și îmbunătățirea calității.

În urma primelor studii efectuate de radiobiologi, s-a stabilit că radiațiile ionizante sunt un factor puternic care influențează creșterea, dezvoltarea și metabolismul organismelor vii. Sub influența iradierii gamma, metabolismul bine coordonat al plantelor, animalelor sau microorganismelor se modifică, cursul proceselor fiziologice accelerează sau încetinește (în funcție de doză) și se observă schimbări în creșterea, dezvoltarea și formarea culturilor.

Trebuie remarcat mai ales că în timpul iradierii gamma, substanțele radioactive nu intră în semințe. Semințele iradiate, ca și cultura crescută din ele, nu sunt radioactive. Dozele optime de iradiere nu fac decât să accelereze procesele normale care au loc în plantă și, prin urmare, orice temeri sau avertismente împotriva utilizării culturilor obținute din semințe care au fost supuse iradierii înainte de însămânțare sunt complet nefondate. Radiațiile ionizante au început să fie folosite pentru a crește durata de valabilitate a produselor agricole și pentru a distruge diferite insecte dăunătoare. De exemplu, dacă cerealele, înainte de încărcare într-un lift, sunt trecute printr-un buncăr unde este instalată o sursă puternică de radiații, atunci posibilitatea de reproducere a dăunătorilor va fi eliminată și boabele pot fi depozitate pentru o lungă perioadă de timp fără pierderi. Boabele în sine ca produs nutritiv nu se modifică la astfel de doze de radiații. Utilizarea sa ca hrană pentru patru generații de animale de experiment nu a provocat nicio abatere de creștere, capacitatea de reproducere sau alte abateri patologice de la normă. Este mai dificil să te protejezi de expunerea la radiațiile gamma decât de expunerea la particulele alfa și beta. Capacitatea sa de penetrare este foarte mare, iar radiațiile gamma sunt capabile să pătrundă prin țesutul uman viu. Nu se poate afirma fără echivoc că o substanță de o anumită grosime va opri complet radiația gamma. O parte din radiații vor fi oprite, dar altele nu. Cu toate acestea, cu cât stratul de protecție este mai gros și cu cât greutatea specifică și numărul atomic al substanței care este folosită ca protecție sunt mai mari, cu atât este mai eficient. Grosimea materialului necesară pentru a reduce radiația la jumătate se numește strat de jumătate de atenuare. Grosimea stratului de semiatenuare variază în mod natural în funcție de materialul de ecranare utilizat și de energia radiației. De exemplu, 1 cm de plumb, 5 cm de beton sau 10 cm de apă pot reduce puterea radiațiilor gamma cu 50%.

3. Calculul protecției de la o sursă de radiații gamma (cobalt-60).

La calcularea protecției împotriva razelor X și radiațiilor gamma, se iau în considerare următoarele date.

1. Activitate și tip de sursă, Q, mCi.
2. Energia radiației, E, MeV.
3. Distanța de la sursă până la punctul în care se calculează protecția, R, vezi
4. Timpul de lucru cu sursa, t, oră.
5. Rata dozei de expunere la distanță, R, mR/h.
6. Se ia în considerare debitul de doză admisibil la locul de muncă (pentru categoria A este de 20 mSv).
7. Material de protectie.
8. Grosimea protectiei, d, cm.

La determinarea grosimii materialului se ține cont de factorul de atenuare K. Factorul de atenuare K este un coeficient care arată de câte ori se reduce debitul de doză dintr-o sursă de geometrie diferită din spatele unui ecran de protecție de grosime d.

Dat:

Tip sursă – Cobalt-60.

Să calculăm rata dozei de expunere:

20 (R/cm²)/(h mCi)

R=1 m=100 cm

Să calculăm doza de expunere acumulată:

Să determinăm grosimea protecției plumbului d (cm):

Dn=1,2 mR

Factorul de atenuare a radiațiilor va fi:

Cu o energie de radiație de 1,27 MeV și un factor de atenuare K=500, valoarea grosimii mesei (Tabelul 1) este d=113 mm=11,3 cm.

Răspuns: pentru sursă radiatii ionizante(Cobalt-60) cu o energie de 1,27 MeV atunci când operatorul lucrează timp de 120 de minute (2 ore), grosimea protecției plumbului d = 11,3 cm (densitatea plumbului ρ = ​​11,34 g/cm³) este necesară pentru ca în timpul funcționării să el a primit o doză de expunere la radiații nu mai mare de Dn=1,2 mR.

tabelul 1

Scurta descriere

Omenirea s-a familiarizat destul de recent cu radiațiile ionizante și cu caracteristicile sale: în 1895, fizicianul german V.K. Razele X au descoperit razele puternic penetrante produse de bombardarea metalelor electroni energetici (Premiul Nobel, 1901), iar în 1896 A.A. Becquerel a descoperit radioactivitatea naturală a sărurilor de uraniu. Nu este nevoie să vorbim despre lucrurile pozitive pe care pătrunderea în structura miezului, eliberarea forțelor ascunse acolo, le-a adus în viața noastră. Dar, ca orice agent puternic, mai ales de o asemenea scară, radioactivitatea a adus o contribuție la mediul uman care nu poate fi considerată benefică.

Selectați secțiunea transversală a grinzii transversale și a frânghiei pentru ridicarea axului laminorului.

Date inițiale:

Greutatea axului Q=160 kN;

lungime traversare l=6m;

grinda transversală se îndoaie.

Întocmește o diagramă de slinging.

Selectați secțiunea traversei, tipul și secțiunea frânghiei.

Soluţie:

Schemă de slinging cu o traversă în două puncte.

Orez. 21 – Diagrama de slinging. 1 – centrul de greutate al sarcinii;

2 – traversare; 3 – rola; 4 – praștie

Determinarea forței de întindere într-o ramură a slingului

S = Q / (m cos) = k Q / m = 1,42 160 / 2 = 113,6 kN.

unde S este forța de proiectare aplicată slingului fără a ține cont de suprasarcină, kN;

Q – greutatea sarcinii ridicate, kN;

 – unghiul dintre direcţia de acţiune a forţei de proiectare a slingului;

k – coeficient, în funcție de unghiul de înclinare al ramificației praștii față de verticală (la =45 o k=1,42);

m – numărul total de ramuri sling.

Determinați forța de rupere în ramura praștii:

R = S · k з = 113,6 · 6 = 681,6 kN.

unde k з este factorul de siguranță pentru sling.

Alegem o frânghie de tip TK 6x37 cu diametrul de 38 mm. Cu o rezistență calculată la tracțiune a firului de 1700 MPa, având o forță de rupere de 704.000 N, adică cea mai apropiată mai mare de forța de rupere cerută de calculul de 681.600 N.

Selectarea secțiunii transversale a grinzii

Fig. 22 – Diagrama de proiectare a traversei

P = Q k p k d = 160 1,1 1,2 = 211,2

unde k p este coeficientul de suprasarcină, k d este coeficientul dinamic al sarcinii.

Momentul de încovoiere maxim în traversare:

M max = P a / 2 = 211,2 300 / 2 = 31680 kN cm,

unde a este brațul transversal (300 cm).

Momentul de rezistență necesar al secțiunii transversale a traversei:

W tr > = M max / (n R din ) = 31680 / (0,85 21 0,9) = 1971,99 cm 3

unde n = 0,85 – coeficientul condițiilor de lucru;

 – coeficient de stabilitate la încovoiere;

R din – rezistența de proiectare la încovoiere în traversă, Pa.

Selectăm proiectarea grinzii transversale cu o secțiune transversală, constând din două grinzi în I conectate prin plăci de oțel nr. 45 și determinăm momentul de rezistență al traversei în ansamblu:

L d x = 1231 cm 3

L x = 2 · L d x = 2 · 1231 = 2462 cm 3 > L tr = 1971,99 cm 3,

care satisface condiția de rezistență pentru secțiunea transversală de proiectare a traversei.

9. Calcule structurale și de rezistență

9.1. Calculul carcasei de protecție a unui strung semiautomat vertical cu mai multe ax Exemplul 37

Date inițiale:

Carcasa de protectie a unui strung semiautomatic vertical multi-ax este o structura dreptunghiulara din otel cu lungimea de l = 750 mm, latimea de b = 500 mm si grosimea de S. Este prinsa in suporturi la capete astfel incat sistemul poate fi considerat ca o grindă întinsă pe două suporturi.

Așchiile au o greutate G = 0,2 g și zboară spre carcasă cu o viteză de V = 10 m/s și lovesc carcasa perpendicular pe mijlocul acesteia.

Distanța de la locul de separare a așchiilor din zona de tăiere până la carcasă:

Determinați grosimea foii din care poate fi realizată carcasa de protecție.

SOLUŢIE:

Ca urmare a impactului așchiilor, carcasa devine deviată. Cea mai mare deviație va fi cauzată de jetoanele prinse în mijlocul acestuia. Presiunea care corespunde acestei abateri este:

,

unde E este modulul elastic al materialului carcasei. Pentru tabla de otel:

E = 2·10 6 kg/cm2;

I – momentul de inerție al grinzii – carcasă. Pentru o secțiune dreptunghiulară:

f – deformarea carcasei la punctul de impact:

l – lungimea carcasei.

Energia acumulată în carcasă este egală cu:

În momentul deflexiunii maxime a carcasei, forța va fi convertită în întregime în energia potențială de deformare a carcasei, adică.

Calculul protecției împotriva radiațiilor alfa și beta

Metoda de protecție a timpului.

Metoda de protectie la distanta;

Metoda de protecție a barierei (materialului);

Doza de radiații externe de la sursele de radiații gamma este proporțională cu timpul de expunere. În plus, pentru acele surse care pot fi considerate punctiforme ca mărime, doza este invers proporțională cu pătratul distanței de la aceasta. În consecință, reducerea dozei de radiații către personal din aceste surse se poate realiza nu numai prin utilizarea metodei de protecție a barierei (materialului), ci și prin limitarea timpului de funcționare (protecția timpului) sau creșterea distanței de la sursa de radiații la muncitor (distanță). protecţie). Aceste trei metode sunt utilizate în organizarea protecției împotriva radiațiilor la centralele nucleare.

Pentru a calcula protecția împotriva radiațiilor alfa și beta, este de obicei suficient să se determine lungimea maximă a căii, care depinde de energia lor inițială, precum și de numărul atomic, masă atomicăși densitatea substanței absorbante.

Protecția împotriva radiațiilor alfa la centralele nucleare (de exemplu, atunci când se primește combustibil „proaspăt”) din cauza lungimii scurte a căii în substanță nu este dificilă. Nuclizii alfa-activi reprezintă principalul pericol numai în timpul iradierii interne a corpului.

Calea liberă maximă a particulelor beta poate fi determinată folosind următoarele formule aproximative, vezi:

pentru aer - R β =450 E β, unde E β este energia de limită a particulelor beta, MeV;

pentru materiale ușoare (aluminiu) - R β = 0,1E β (la E β< 0,5 МэВ)

R β = 0,2E β (la E β > 0,5 MeV)

În practică, la centralele nucleare, există surse de radiații gamma de diferite configurații și dimensiuni. Rata de doză de la acestea poate fi măsurată cu instrumente adecvate sau calculată matematic. În general, rata dozei de la o sursă este determinată de activitatea totală sau specifică, de spectrul emis și de condițiile geometrice - dimensiunea sursei și distanța până la aceasta.

Cel mai simplu tip de emițător gamma este o sursă punctiformă . Reprezintă un emițător gamma pentru care, fără o pierdere semnificativă a preciziei de calcul, dimensiunile și autoabsorbția radiației din el pot fi neglijate. În practică, orice echipament care este un emițător gamma la distanțe mai mari de 10 ori dimensiunea sa poate fi considerat o sursă punctuală.

Pentru a calcula protecția împotriva radiațiilor fotonice, este convenabil să folosiți tabele universale pentru calcularea grosimii protecției în funcție de factorul de atenuare K al radiației și de energia razelor gamma. Astfel de tabele sunt date în cărțile de referință privind siguranța radiațiilor și sunt calculate pe baza formulei pentru atenuarea în materie a unui fascicul larg de fotoni de la o sursă punctuală, ținând cont de factorul de acumulare.

Metoda de protecție a barierei (geometrie cu fascicul îngust și larg). În dozimetrie, există concepte de fascicule de radiații fotonice „late” și „înguste” (colimate). Un colimator, ca o diafragmă, limitează intrarea radiațiilor împrăștiate în detector (Fig. 6.1). Un fascicul îngust este utilizat, de exemplu, în unele instalații pentru calibrarea instrumentelor dozimetrice.

Orez. 6.1. Diagrama unui fascicul de fotoni îngust

1 - recipient; 2 - sursa de radiatii; 3 - diafragmă; 4 - fascicul îngust de fotoni

Orez. 6.2. Atenuarea unui fascicul îngust de fotoni

Slăbirea unui fascicul îngust de radiații fotonice în scut ca urmare a interacțiunii sale cu materia are loc conform unei legi exponențiale:

I = I 0 e - m x (6,1)

unde I® este o caracteristică arbitrară (densitatea fluxului, doza, rata de doză etc.) a fasciculului inițial îngust de fotoni; I - caracteristică arbitrară a unui fascicul îngust după trecerea prin protecție de grosime x , cm;

m - coeficientul de atenuare liniar, care determină fracția de fotoni monoenergetici (care au aceeași energie) care au experimentat interacțiune în substanța de protecție pe unitatea de cale, cm -1.

Expresia (7.1) este valabilă și atunci când se utilizează coeficientul de atenuare a masei m m în locul celui liniar. În acest caz, grosimea protecției trebuie exprimată în grame pe centimetru pătrat (g/cm 2), apoi produsul m m x va rămâne adimensional.

În cele mai multe cazuri, atunci când se calculează atenuarea radiației fotonice, se utilizează un fascicul larg, adică un fascicul de fotoni în care este prezentă radiația împrăștiată, care nu poate fi neglijat.

Diferența dintre rezultatele măsurării fasciculelor înguste și largi este caracterizată de factorul de acumulare B:

B = I lat/îngust, (6,2)

care depinde de geometria sursei, de energia radiației fotonice primare, de materialul cu care interacționează radiația de fotoni și de grosimea acesteia, exprimată în unități adimensionale mx .

Legea de atenuare pentru un fascicul larg de radiații fotonice este exprimată prin formula:

I lățime = I 0 B e - m x = I 0 e - m lățime x; (6.3),

unde m, m shir este coeficientul de atenuare liniar pentru fasciculele de fotoni înguste și, respectiv, late. Valorile lui m și ÎN pentru diverse energii și materiale sunt date în cărțile de referință privind siguranța radiațiilor. Dacă cărțile de referință indică m pentru un fascicul larg de fotoni, atunci factorul de acumulare nu trebuie luat în considerare.

Următoarele materiale sunt cel mai des folosite pentru protecția împotriva radiațiilor fotonice: plumb, oțel, beton, sticlă cu plumb, apă etc.

Metoda de protecție a barierei (calcularea protecției prin straturi de semiatenuare). Factorul de atenuare a radiațiilor K este raportul dintre rata de doză efectivă (echivalentă) măsurată sau calculată P măsurat fără protecție și nivelul admisibil al ratei de doză efectivă (echivalentă) medie anuală P avg în același punct din spatele unui ecran de protecție cu grosimea x :

P av = PD A /1700 oră = 20 mSv / 1700 oră = 12 μSv/oră;

unde P avg – nivel admisibil rata medie anuală de doză efectivă (echivalentă);

PD A - limită de doză efectivă (echivalentă) pentru personalul din grupa A.

1700 ore – fond de timp de lucru pentru personalul grupei A pe an.

K = P meas / P avg;

unde Rmeas este rata de doză efectivă (echivalentă) măsurată fără protecție.

Când determinați grosimea necesară a stratului protector al unui anumit material x (cm) folosind tabele universale, ar trebui să cunoașteți energia fotonului e (MeV) și factorul de atenuare a radiației K .

În absența tabelelor universale, se poate realiza o determinare rapidă a grosimii aproximative a protecției folosind valori aproximative ale valorii de semiatenuare a fotonului în geometria fasciculului larg. Stratul de semiatenuare Δ 1/2 este o grosime de protecție care atenuează de 2 ori doza de radiație. Cu un factor de atenuare K cunoscut, este posibil să se determine numărul necesar de straturi de semiatenuare n și, în consecință, grosimea protecției. Prin definiție K = 2 n În plus față de formulă, prezentăm o relație tabelară aproximativă între factorul de atenuare și numărul de straturi de jumătate de atenuare:

Cu un număr cunoscut de straturi de semiatenuare n, grosimea protecției este x = Δ 1/2 n.

De exemplu, stratul de jumătate de atenuare Δ 1/2 pentru plumb este de 1,3 cm, pentru sticla cu plumb - 2,1 cm.

Metoda de protectie prin distanta. Rata de doză a radiației fotonice de la o sursă punctuală într-un gol variază invers cu pătratul distanței. Prin urmare, dacă rata dozei Pi este determinată la o distanță cunoscută Ri , atunci rata dozei Px la orice altă distanță Rx este calculată prin formula:

P x = P 1 R 1 2 / R 2 x (6,4)

Metoda de protecție a timpului. Metoda de protecție a timpului (limitarea timpului petrecut de un lucrător sub influența radiațiilor ionizante) este cea mai utilizată atunci când se efectuează lucrări periculoase pentru radiații într-o zonă de acces controlat (CAZ). Aceste lucrări sunt documentate într-un ordin de lucru dozimetric, care indică timpul permis pentru lucru.

Capitolul 7 METODE DE ÎNREGISTRARE A RADIAȚIELOR IONIZANTE

Mărimea tensiunii de atingere pentru o persoană care stă pe pământ și atinge un corp împământat care este alimentat poate fi determinată ca diferența de potențial dintre braț (corp) și picior (sol) luând în considerare coeficienții:

 1 - ținând cont de forma electrodului de masă și de distanța de la acesta până la punctul în care stă persoana; 2 - ținând cont de rezistența suplimentară din circuitul uman (îmbrăcăminte, încălțăminte) Upr = U3 1  2, iar curentul care trece prin persoana Ih = (I3*R3* 1 2)/Rh Cel mai periculos lucru pentru o persoană este să atingă un corp aflat sub tensiune și situat în afara câmpului de răspândire (Fig. . 3).

Orez. 3. Atingeți tensiunea la părțile care nu poartă curent cu împământare și care sunt sub tensiune::

I – curba de distribuție a potențialului; II - curba de distribuție a tensiunii de atingere

Tensiunea de pas (tensiunea de pas) este tensiunea dintre două puncte ale circuitului de curent, situate la un pas unul de celălalt, pe care o persoană stă simultan (GOST 12.1.009).

Ush = U3  1 2, Ih = I3*(R3/Rr1 2,

 1 - coeficient ținând cont de forma electrodului de masă;

 2-coeficient, ținând cont de rezistența suplimentară în circuitul uman (încălțăminte, îmbrăcăminte). Astfel, dacă o persoană se află la pământ lângă un electrod de împământare din care curge curent, atunci o parte din curent se poate ramifica și trece prin picioarele persoanei de-a lungul buclei inferioare (Fig. 4).

Orez. 4. Porniți tensiunea de pas

Cea mai mare tensiune de treaptă va fi în apropierea electrodului de masă și mai ales atunci când o persoană stă cu un picior deasupra electrodului de pământ și celălalt la o distanță de un pas de acesta. Dacă o persoană se află în afara câmpului de răspândire sau pe aceeași linie echipotențială, atunci tensiunea de pas este zero (Fig. 5).

Trebuie avut în vedere că valorile maxime ale  1 și  2 sunt mai mari decât cele ale  1 și respectiv  2, prin urmare tensiunea de pas este semnificativ mai mică decât tensiunea de atingere.

A - schema generala; b – răspândirea curentului de pe suprafața de susținere a picioarelor unei persoane

În plus, calea curentului picior la picior este mai puțin periculoasă decât calea mână la mână. Cu toate acestea, există multe cazuri de persoane afectate de tensiunea de mers, ceea ce se explică prin faptul că atunci când sunt expuse la tensiunea de mers, apar crampe la picioare și persoana cade. După ce o persoană cade, circuitul de curent este închis prin alte părți ale corpului; în plus, o persoană poate închide puncte cu potențial ridicat.

Determinați grosimea necesară a pereților de beton între laborator, care are o instalație cu tub cu raze X, și vecină spațiile de producție. Date de intrare: cel mai apropiat la locul de muncă in camera adiacenta laboratorului, situata la o distanta de 3 m de tubul cu raze X. Timpul de funcționare al tubului cu raze X în timpul zilei este de 6 ore. Curentul tubului este de 0,8 mA. Tensiunea la anodul tubului este de 150 kV.

1. Calculul grosimii ecranelor de protecție împotriva radiațiilor directe de raze X.

Radiația cu raze X are un spectru energetic continu, a cărui energie maximă corespunde tensiunii nominale de pe tubul de raze X U0. Atunci când se calculează ecranele de protecție împotriva radiațiilor X, ar trebui să se țină cont de modificarea compoziției sale spectrale, care apare ca urmare a absorbției mai puternice a componentelor cu energie scăzută ale spectrului odată cu creșterea grosimii stratului protector. Pentru a determina grosimea unui ecran de protecție din beton la o tensiune anodică de 150 kV, ar trebui să utilizați tabelul. 1 (aplicare). Grosimea ecranului de protecție în acest caz este determinată în funcție de coeficientul K2

, unde t este timpul de funcționare al tubului cu raze X pe săptămână (t = 36 ore), I este puterea curentă a tubului, mA; R-distanța dintre tub și locul de muncă, m; D0 este doza săptămânală maximă admisă de radiații egală cu 1 mSv.

Apoi , apoi conform tabelului 1 al anexei găsim grosimea ecranului de protecție din beton d0=200mm.

La determinarea grosimii ecranului de protectie se recomanda si cresterea grosimii calculate a acestuia cu un strat de jumatate de atenuare Folosind Tabelul 2 (Anexa), determinam valoarea grosimii stratului de semiatenuare d1/2 = 23 mm. Ca urmare, am constatat că grosimea ecranelor de protecție împotriva radiațiilor directe de raze X este egală cu: d=d0+d1/2=200+23=223mm.

Calculul grosimii ecranelor de protecție împotriva radiațiilor X împrăștiate.

Pentru a determina grosimea ecranului de protecție din beton, folosim datele din Tabelul 3 (Anexă), unde coeficientul K2 este același ca pentru radiația directă cu raze X. În acest caz, R este distanța de la locul de împrăștiere a radiațiilor până la cel mai apropiat loc de muncă din încăperea alăturată, m. Utilizând tabelul 3, obținem d = 100 mm.

Calculați grosimea înfășurării secundare a unui transformator de curent cu secvență zero înfășurat cu un conductor PETV și trageți o concluzie despre posibilitatea de a plasa înfășurări primare dacă Dн=0,5D2, dimensiunea miezului K20x10x5, diametrul firului de cupru 0,27mm, n2=1500, .

Pe baza dimensiunii standard a miezului (КD1xD2xh, unde D1 și D2 sunt diametrele exterior și interior ale miezului, cm; h este înălțimea miezului), determinăm D2 = 10 cm.

Să aflăm lungimea medie a stratului de rană:

Să găsim numărul mediu de spire în stratul de înfășurare secundar

Unde Ku este coeficientul de pozare a firului, care este egal cu Ku = 0,8; diz este diametrul firului de înfășurare cu izolație, care se determină conform Anexei 2 diz = 0,31 mm

Apoi

Determinați numărul de straturi ale înfășurării secundare

, acceptăm nsl=3

Valoarea specificată a grosimii înfășurării secundare, ținând cont de coeficientul de izolație și de umflare Kp = 1,25, este determinată de formula:

Sa verificam: , condiția este îndeplinită.

Proiectarea și aranjarea conductorilor înfășurărilor primare trebuie să asigure o amplitudine scăzută a semnalului de dezechilibru la ieșirea transformatorului. Suficient mod eficient Dezechilibrul este redus prin orientarea și scindarea conductorilor primari în fereastra toroidală. Prima metodă (orientare) este aceea că sistemul de conductoare primare atașate rigid unul de celălalt este rotit în jurul axei toroidale până la atingerea unui dezechilibru minim. S-a stabilit experimental că la două înfășurări primare, valorile dezechilibrului, în funcție de unghiul de rotație al sistemului, pot diferi cu un factor de 4. Principalul dezavantaj al acestei metode este complexitatea instalării transformatorului.