Файл: Uchebnoe_posobie_OT.doc

Рис. 7.8 – Схема заземления электроустановок: 1 – заземлитель, 2 – электрический двигатель, 3 – заземляющие проводники

Заземляющие проводники прокладываются открыто по стенам зданий, так как они всегда должны быть доступны к осмотру. Качество креплений защитного заземления проверяют регулярно, а измерение его сопротивления выполняют один раз в год. В любое время года в ЭУ до 1000 В сопротивление защитного заземления не должно превышать 4 В.

Измерение сопротивления защитного заземления можно выполнить методом амперметра-вольтметра с помощью мегомметра типа МС с использованием вспомогательного заземлителя и потенциального электрода-зонда, расположенных на достаточном расстоянии от исследуемого заземлителя (рис. 7.9).

Рис. 7.9 – Схема измерения сопротивления защитного заземления

Источником тока в приборе является генератор постоянного тока, приводящийся во вращение при помощью ручки. Постоянный ток генератора преобразуется в переменный для внешней цепи с помощью прерывателя, благодаря чему можно исключить явление электролиза, и затем – обратно в постоянный для цепей амперметра и вольтметра.

Для исключения погрешности градуировка прибора проведена для некоторой величины потенциального сопротивления цепи (зонда) которое превышает 1000 Ом. Поэтому перед проведением измерений при подключенных к прибору заземлителях потенциальная цепь выравнивается по своим сопротивлениям до величины, при которой производилась градуировка. Для этой цели служит реостат потенциальной цепи и переключатель.

Данный прибор имеет три предела измерений: 0...10 Ом, 0...100 Ом 0...1000 Ом. На клеммовой панели прибора находятся четыре выходные зажима – два для тока (I₁ и I₂) и два для напряжения (Е₁ и Е₂).

Другим методом измерения сопротивления защитного заземления является метод трех измерений, суть которого заключается в измерении силы тока и напряжения на каждой паре электродов, как показано на рис. 7.10. Результатом каждого из измерений является сопротивление пары заземлителей растеканию тока

Рис. 7.10 – Схема метода трех измерений

После этого сопротивление защитного заземления определяют по формуле

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с конструкцией мегаомметра, подключить его к исследуемому заземлению по схеме, показанной на рис. 7.9.

2. Произвести регулировку прибора, для этого переключатель установить в положение «Регулировка», после чего одновременно вращать ручку генератора с частотой 90...120 об/мин и ручку реостата до совпадения стрелки индикатора с красной чертой на шкале прибора.

3. Перевести переключатель в положение «Измерение х» и провести измерение сопротивления защитного заземления.

4. Уточнить измерение при положении переключателя х = 0,1 или х = 0,01. Измерения провести три раза, после чего определить среднее значение.

---

5. Результаты измерений сравнить с нормативными значениями (Приложение С), после чего сделать выводы о соответствии заземляющего устройства нормам электробезопасности.

6. Данные измерений и расчетов занести в отчет.

Вопросы для самоконтроля

1. В чем заключается назначение защитного заземления?

2. Как конструктивно выполняется защитное заземление?

3. При каком напряжении переменного тока корпуса электрических установок подлежат обязательному заземлению в помещениях с повышенной опасностью?

4. При каком напряжении постоянного тока корпуса электрических установок подлежат обязательному заземлению в помещениях с повышенной опасностью?

5. В чем заключается принцип действия защитного зануления?

6. В каких электрических сетях выполняется защитное зануление?

7. В чем заключается суть метода трех измерений?

8. Существует ли разница в принципе действия защитного заземления и защитного зануления?

РАЗДЕЛ 8. ЗАЩИТА ОТ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

8.1. Виды ионизирующих излучений

В природе существуют электромагнитные волны различной длины. Шкала электромагнитных волн имеет вид непрерывно заполненной градации от бесконечно длинных волн (соответствуют постоянному току) до волн с длиной 10^-16 м. Границы различных видов электромагнитного излучения достаточно условны, а их отдельные участки перекрываются (рис. 8.1). Характеризуются электромагнитные волны способами их возбуждения и методами наблюдения.

Рис. 8.1 – Шкала электромагнитных волн

Ионизирующее излучение (ИИ) – излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию электрических зарядов разных знаков. Для электромагнитного излучения характерное явление корпускулярно-волнового дуализма – оно может представлять собой как поток отдельных частиц, так и волну определенной длины. Существуют следующие виды ионизирующих излучений:

1. α-излучение – это поток α-частиц (ядер гелия), образующихся при радиоактивном распаде ядер или в ядерных реакциях. Они имеют положительный электрический заряд 2е⁺ (q_α = 3,2·10^-19 Кл), а их начальная скорость может достигать 20 000 км/сек. Энергия α-частиц не превышает нескольких мегаэлектронвольт (1 МэВ = 1,6·10^-13 Дж) и движутся они прямолинейно. Длина пробега α-частиц в воздухе не превышает 10 см. За счет большой массы при взаимодействии со средой α-частицы быстро теряют свою скорость, поэтому имеют большую ионизационную способность (в воздухе на 1 см пути образуют несколько тысяч пар ионов) и малую проникающую способность – поток α-частиц может задержать лист бумаги. Наиболее опасны при внутреннем облучении человека.

2. β-излучение– поток электронов или позитронов (частиц массы 9,1·10^-31 кг и заряда е = ± 1,6·10^-19 Кл), возникающее во время радиоактивного распада при внутриядерных процессах. Существует два вида β-распада:

---

- β^––распад – имеет место при превращении нейтрона в протон и сопровождается вылетом электрона и антинейтрино

п → р + β^– + ν^*;

- β⁺– распад – имеет место при превращении протона в нейтрон и сопровождается вылетом позитрона и нейтрино

р → п + β⁺ + ν.

Скорость β-частиц находится в пределах 0,3 – 0,99 скорости света, а их энергия не превышает 2 Мэв. Длина пробега в воздухе составляет 1,8 м (в мягких тканях тела – 2,5 см), β-частицы имеют значительно меньшую ионизирующую способность, чем α-излучение. На 1 см пробега в среднем образуют несколько десятков пар ионов, а для полного поглощения потока β-частиц максимальной энергии 2МэВ достаточно 3-миллиметрового листа алюминия.

3. γ-излучение – электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов в процессе радиоактивных превращений отдельными порциями (квантами), распространяется в вакууме со скоростью света (3·10⁸ м/с).

Гамма-лучи из-за отсутствия электрического заряда не отклоняются электрическими и магнитными полями, имеют меньшую ионизирующую способностью, чем другие виды излучения. Однако высокая энергия (0,01 – 3 МэВ) вместе с малой длиной волны – причина высокой проникающей способности γ-лучей (проходят сквозь слой свинца толщиной 5 см). Наиболее опасны при внешнем облучении человека.

4. Рентгеновское излучение – вид электромагнитного излучения, энергия которого не превышает 1 Мэв. Оно может быть получено в специальных рентгеновских трубках или ускорителях электронов. Рентгеновское излучение, как и гамма-излучение, имеет малую ионизирующую способность и большую глубину проникновения.

5. Нейтронное излучение – это поток нейтронов (незаряжених частиц массы т_п = 1,675·10^-27 кг). В зависимости от энергии различают медленные нейтроны (с энергией менше 1 кэВ), нейтроны промежуточных энергий (от 1 до 500 кэВ) и быстрые нейтроны (от 500 кэВ до 20 МэВ). Разновидностью медленных нейтронов являются тепловые нейтроны (с энергией менее 0,2 эВ), находящиеся в состоянии термодинамического равновесия с атомами среды.

Проникающая способность нейтронов значительно выше, чем α - и β-частиц, так длина пробега нейтронов промежуточных энергий составляет около 15 м в воздухе и 3 см в тканях человека, а для быстрых ионов этот показатель соответственно 120 м и 10 см. Такая проникающая способность свидетельствует о большой опасности ионизации для здоровья и жизни человека.

8.2. Количественные характеристики облучения

Основной характеристикой действия ионизирующего излучения является степень облучения объекта, поэтому для оценки воздействия излучения на объект введено понятие поглощенной дозы излучения.

Продукты распада ядер вылетают с огромной скоростью и, встретив на своем пути атомы вещества, вызывают их ионизацию. Поэтому воздействий излучения на вещество будет тем больше, чем больше произойдет распадов ядер за единицу времени.

---

Активность препарата – количество распадов радиоактивных ядер за единицу времени:

(8.1)

Единицей активности является Беккерель (Бк) – активность вещества, в котором происходит один распад в секунду. На практике используют внесистемную единицу кюри (Ки)

1 Ки = 3,7·10¹⁰ Бк.

Доза облучения – мера действия ионизирующего излучения на вещество. Доза облучения бывает двух видов:

- поглощенная – энергия излучения, поглощенная единицей массы среды

(8.2)

Единица измерения – грей (Гр) – 1 Дж энергии ИИ, поглощенный в 1 кг вещества. Также используется внесистемная единица – рад

1 рад = 0,01 Гр;

- экспозиционная– отношение суммарного заряда ионов одного знака, образовавшихся в определенном объеме воздуха, к массе воздуха в данном объеме

(8.3)

Единицей измерения в системе СИ является кулон на килограмм (Кл/кг), на практике используется внесистемная единица – рентген (Р)

1 Р = 2,58·10^-4 Кл/кг. (8.4)

Известно, что разные виды излучения производят различное действие на человеческий организм при одинаковой поглощенной дозе. Поэтому для оценки действия различных излучений на биологические объекты введена эквивалентная доза – произведение поглощенной дозы на коэффициент качества излучения К (табл. 8.1)

(8.5)

Единицей эквивалентной дозы в системе СИ принят зиверт (Зв), также используется внесистемная единица бэр (биологический эквивалент рада)

1 Зв = 1 Дж/кг = 100 бэр.

Таблица 8.1 – Коэффициент качества излучения

Вид излучения	Коэффициент К
Рентгеновское излучение, γ- и β-излучение	1
Нейтроны с энергией от 0,5 до 20 МэВ	3
Нейтроны с энергей от 0,1 до 10 МэВ	10
α-излучение	20

Из табл. 8.1 видно, что при одинаковой поглощенной дозе α-излучение в 20 раз опаснее β - или γ-излучения, поэтому дозу следует умножить на коэффициент К, который характеризует способность данного вида излучения повреждать ткани организма.

8.3. Санитарные нормы облучения

Согласно «Нормам радиационной безопасности» (НРБУ-97) предусмотрены три категории работников, подвергающихся облучению, и установлены нормы облучения для каждой категории:

- категория А – персонал, постоянно или временно работающий с источниками облучения. Для работников категории А установлена предельно допустимая доза (ПДД) – наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, которое не вызывает изменений в здоровье людей на протяжении 50 лет при постоянном уровне облучения;

- категория Б – часть населения, не работающая с радиоактивными веществами, но из-за размещения рабочих мест или мест проживания подверженная воздействию источников ионизирующего излучения. Для работников категории Б установлена предельная доза (ПД) – наибольшее среднее значение индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при котором равномерное облучение в течение 70 лет не вызывает нарушений здоровья.

---

- категория В – все остальное население. В табл. 8.2 приведены нормы радиационной безопасности для указанных категорий.

Таблица 8.2 – Нормы радиационной безопасности

Категория	День	Неделя	Год
А	17 мкЗв	0,1 мЗв	5 мЗв
Б	1,7 мкЗв	0,01 мЗв	1 мЗв
В	Не выше, чем для катигории Б

Общий эффект облучения существенно зависит от того, чем он вызывается – разовой дозой или серией меньших доз, облучается весь организм или только отдельная его часть. Так облучение дозой 1000 Р всего тела приводит к фатальному результату, а незначительной части тела – лишь к ожогам или язвам.

В табл. 8.2 приведены пределы внешнего и внутреннего облучения в зависимости от радиочувствительности органов.

Таблица 8.3 – Дозы облучения групп органов

Группы органов	ПДД, мЗв/год (категории А)	ПДД, мЗв/год (категории Б)
І группа (все тело, гонады, красный костный мозг)	5	1
ІІ група (мышцы, печень, легкие, почки )	15	1,5
ІІІ группа (кожа, кости голени, стопы)	30	3

8.4. Методы и средства радиационной безопасности

Радиационная безопасность – комплекс мер, направленных на недопущение превышения допустимых доз радиации, а также сведения их к минимальному уровню. Такими мерами является защита от внешних источников облучения, предотвращения распространения радионуклидов, планирование и подготовка помещений, организация радиационного контроля, обеспечение надлежащих условий транспортировки радиоактивных веществ, использование средств индивидуальной защиты (СИЗ).

Основными методами радиационной защиты являются:

- защита расстоянием – реализуется через использование различных приспособлений (длинных захватов) и дистанционных технологий, предохраняющих персонал от непосредственного контакта с радиоактивным веществом;

- защита временем – обеспечивается сведением к минимуму продолжительности технологических операций, которые требуют нахождения персонала в зоне радиационного загрязнения;

- архитектурные мероприятия – помещения с радиоактивными веществами должны быть изолированы от прочих помещений, оснащены системой вентиляции с высокой кратностью воздухообмена, строительные конструкции не должны иметь трещин, чтобы не допускать накопления там радиоактивной пыли.

Стены, потолки и двери должны быть покрыты масляной краской, а полы – непоглощающими материалами (линолеум, пластик). Влажная уборка помещений проводится ежедневно, а генеральная уборка с обязательным мытьем горячей мыльной водой стен, окон, дверей, мебели и оборудования – не менее одного раза в месяц.

- коллективные средства защиты предназначены для защиты всего персонала от действия радиации. К ним относятся стационарные и передвижные экраны, контейнеры для транспортирования и хранения источников ионизирующих излучений, защитные сейфы, боксы.

---