Граничні дози у випадку однократного впливу на очі і шкіру прямого чи розсіяного лазерного випромінювання

Гранично допустимі дози у випадку однократного впливу на очі колімірованого (прямого) лазерного випромінювання

Довжина хвиліX, нм	Тривалістьвпливу і,с	^гдр, Дж
380<к <600	і<2,310^!|	№
2,3-10 ^п<і<5-10^5	810^8
510^5<і<1	5,9-10-^5^
600<а <750	1<6,5-1О^И
6,510"<і<510^5	1,610 ^7
510^5<і<1	1,2-10'^і:Уї^І
750<Х<1000	і<2,5-10^10	^;УР
2,5-10 ^10<і<5-10^5	4-Ю'^7
51О^Г'<1<1	310^
1000<Х<1400	і<10^9	^3^
10^^5-Ю^5	10^(і
5 10^5«:<1	7,4-10'^|:УР'

Примітки: 1. Тривалість впливу менше 1 с.

2. Діаметр обмежуючої апертура 7-Ю"³ м.

Вимоги безпеки під час роботи з ОКГ. Крім дії лазерного променя (пря­мого, дзеркально та дифузно відбитого) експлуатація ОКГ супроводжується комплексом інших шкідливих та небезпечних факторів:

1 - висока напруга зарядних пристроїв, що живлять батарею кон­
денсаторів великої ємності;

2 - забруднення повітряного середовища хімічними речовинами,
що утворюються під час накачування (озон, оксид азоту) та під час
випаровування матеріалу мішені (оксид вуглецю, оксиди металів і ін.);

3 - УФ випромінювання імпульсних ламп і газорозрядних трубок
(супутнє випромінювання);

4 - світлове випромінювання під час роботи ламп накалування;

Таблица 2.28

Довжина хвилі X, нм	Тривалість опромінювання 1, с	Н|ДР, Дж • м'^2; ЕГЛР,Втм-^2
1400<а<1800	1О-1°<І<1	НІДР= 210'^1^Г
1<і<10^2	ЕГЛР=2-10У^Г
і>10^2	Егдр=5-10^2
1800<Х<2500	10 ^10<і<3	Нгдр=7-103/УГ
3<і<10^2	Нгдр=5-10^3/>/Г
і>10^2	ЕГЛр=5-10^2
2500<Х<10^5	ю^ів<ьло-^1	Нгдр=2,5-10^з5л/Г
	Нгдр=5-10^3-^Г
1<і<10^2	Нгдр=5-10^3/^Г
і>10^2	Егдр=5-10^2

Примітка. Діаметр обмежуючої апертури 1,1-Ю"³ м.

5 - рентгенівське випромінювання (супутнє вторинне);

6 - утворення часток високих енергій під час опромінення мішені ЛВ;

7 - іонізуюче випромінювання, використовуване для накачування;

8 - ЕМП, що утворюються під час роботи генераторів ВЧ, УВЧ;

9 - шуми при роботі механічних затворів, насосів, шум ударних
хвиль;

10 - токсичні рідини (робоче тіло в рідинних ОКГ), наприклад,
оксиди хлору, фосфору та ін.

Таким чином, експлуатація лазерів потребує впровадження ком­плексу різноманітних захисних заходів.

Діючі ОКГ слід розміщати в окремих, спеціально виділених примі­щеннях, які не повинні мати дзеркальних поверхонь. Поверхні примі­щень повинні мати коефіцієнт відбивання не більш 0,4. Стіни, стеля і підлога повинні мати матову поверхню. У приміщенні повинна бути висока освітленість (КПО > 1,5%, Е._МІ. > 150 лк). Приміщення повинне обладнуватись загальнообмінною вентиляцією і місцевими відсмокту-

вачами. Забороняється проводити орієнтацію промення на вікна та двері. Суворо обмежується доступ осіб до ОКГ. Установлюються попе­реджувальні знаки і система сигналізації про роботу ОКГ. По можли­вості доцільно екранувати промінь (помішувати у світлонепроникно­му екрані). Застосовують різні типи екранів для запобігання виходу променя (металеві, пластмасові). Вивішують знаки безпечної (небез­печної) зони (ГОСТ 12.4.026-76). Для запобігання ураженню органів зору застосовують спеціальні окуляри зі світлофільтрами. Як матеріа­ли для протилазерних окулярів використовують:

1 - поглинаючі стекла і пластмаси;

2 - відбиваючі діелектричні тонкоплівочні, що відбивають 90-95%
падаючої світлової енергії (оксиди титану та ін.);

3 - комбіновані, що складаються з поглинаючих і відбиваючих
матеріалів.

Важливі характеристики фільтрів: висока вибірковість положення і відбивання, а також значна термостійкість. У цьому плані найкращі показники мають багатошарові фільтри. Для багатошарових фільтрів граничне значення пробою може досягати 10¹⁵ Вт/м². Для кожної дов­жини хвилі підбираються окуляри з відповідними характеристиками. Наприклад, окуляри типу СЗС-22 (максимальна ефективність у діапазоні X = 0,69-1,6 пм).

Поряд із захисними окулярами в лабораторіях з використанням ОКГ необхідно виключити попадання лазерного випромінювання на відкриті ділянки шкіри. При густині 50 Дж/см² у людини спостеріга­ються значні необоротні ушкодження відкритої шкіри. Для захисту шкіри застосовують фетровий одяг, шкіряні рукавички.

Для зменшення густини відбитої (дифузійної) енергії необхідно підбира­ти колір фарбування стін. Так, темносиня олійна фарба відбиває тільки 16% хвиль довжиною 1,06 мкм і 12% хвиль 0,69 мкм. Низьке відбиття для хвиль довжиною 0,69 мкм має темно-зелене фарбування (15%). Для створення екрануючих штор рекомендують чорні густи тканини, які не пропускають хвилі завдовжки 1,06-0,69 мкм.

2.10. ЗАХИСТ ВІД ІОНІЗУЮЧИХ ВИПРОМІНЮВАНЬ

2.10.1. Загальні положення

Радіоактивність та супутнє їй іонізуюче випромінювання (ЇВ) існували на Землі завжди. У біосфері існують понад 60 природних джерел іонізуючого випромінювання. В основному, сучасна людина

опромінюється джерелами природного походження (космічного та земного). На частку земного припадає 5/6 природного опромінюван­ня, в основному внаслідок дії радіонуклідів, що попадають в організм з їжею, водою та повітрям. Радіоактивні ізотопи (калій-40, уран-238, торій-232 та ін.) містяться у гірських породах, які широко використо­вуються в будівництві та інших галузях господарства. В золі, яка утво­рюється при спалюванні вугілля, знаходяться низка радіоактивних речовин: уран, радій, торій, полоній, калій, з питомою активністю 130-1700 Бк/кг. Викиді у атмосферу теплових електростанцій, що спалюють вугілля значно збільшують дозу іонізуючого опромінюван­ня для населення, яке мешкає в цьому районі.

Дослідження показали, що значна частина природного опроміню­вання припадає на газ радон, який утворюється у результаті розпаду урану та торію і виділяється з породи (граніт, пемза), будівельних матеріалів, у результаті розпилювання води, спалюванні газу. В зак­ритих приміщеннях активність радону може досягати кількох тисяч Бк/м³. Крім зазначеного, проблема іонізуючого опромінювання пов'я­зана з рядом технологій, які використовуються в сучасному суспіль­стві. Швидкий розвиток ядерної енергетики і широке впровадження джерел іонізуючих випромінювань у різних галузях науки, техніки, суспільного виробництва створили потенційну загрозу радіаційної небезпеки для людини і забруднення навколишнього середовища радіоактивними речовинами. Так, в Україні більше 40% електроенер­гії виробляється на атомних електростанціях (АЕС). У той же час, усі компоненти ядерного паливного циклу створюють значну радіаційну проблему (добування та збагачення урану, його транспортування, спа­лювання уранового палива та зберігання відходів). Особливо ката­строфічні наслідки аварій на таких об'єктах як для окремого регіону чи країни, так і усієї біосфери Землі. Прикладом такої катастрофи є аварія на Чорнобильській АЕС в 1986 р.

Серед штучних джерел ІВ важливим для сучасної людини є медич­ні дослідження та радіотерапія. Так, при рентгенографії зубів доза опромінювання у черепі може досягати 60-130 мкЗв. У середньому світовий рівень додаткової дози від медичних процедур дорівнює 0,4 мЗв на рік, що складає 20% від фонового опромінювання. В проми­словості та науці джерелами ІВ є установки рентгеноструктурного аналізу, радіаційні дефектоскопи, товщиноміри, високовольтні елек­тровакуумні прилади та ін. Таким чином, людина підпадає під вплив ІВ різноманітних джерел і тому питання захисту від них (чи радіацій­на безпека) перетворюються в одну з найважливіших проблем су­часності.

2.10.2. Основні поняття і характеристики іонізуючих випромінювань

Іонізуюче випромінювання - випромінювання, взаємодія якого з середовищем призводить до утворення в останньому електричних зарядів різних знаків, тобто до іонізації цього середовища. Основними характеристиками для джерел ІВ є: радіоактивність, час напіврозпаду, енергія випромінювань, глибина проникнення, іонізуюча здібність. Для оцінки дії ІВ використовують поняття доз, потужність доз, тка­нинний зважуючий фактор, час напіввиведення з організму тощо.

Радіоактивність (А) - самовільне перетворення (розпад) атомних ядер деяких хімічних елементів (урану, торію, радію та ін.), що приво­дить до зміни їхнього атомного номера і масового числа. Такі елемен­ти називаються радіоактивними. У результаті їх розпаду утворюють­ся різні частки або електромагнітне випромінювання яке здатне іоні­зувати середовище.

Радіоактивні речовини розпадаються з визначеною для кожної речовини, швидкістю. Число ядер даного елемента, яке розпадається за одиницю часу (А), пропорційне повному числу ядер N. тобто

А = -йії/йї = Ш, (2.79)

де X - постійна радіоактивного розпаду, яка характеризує вірогі­дність розпаду на одне ядро за одиницю часу. Чим більша X, тим більша швидкість розпаду.

Цей процес також може бути описаний формулою:

^ = N^0, (2.80)

де >І_{ і К_о - число радіоактивних ядер в початковий момент та через період часу ї. відповідно.

Тобто швидкість розпаду А є активність радіонуклідів. У системі одиниць СИ за одиницю активності прийняте одне ядерне перетво­рення в секунду. Ця одиниця одержала назву бекерель (Бк). Позаси­стемною одиницею виміру активності є Кюрі (Ки). Це активність радіонукліда в джерелі, в якому відбувається 3,7 • 10™ актів розпаду в одну секунду. Одиниця активності кюрі відповідає активності 1 г Ка.

Частки, що випускаються радіоактивним джерелом утворюють потік, якій вимірюється числом часток у 1 с. Число часток, що прихо-диться на одиницю поверхні (квадратний сантиметр), є густина пото­ку часток (часток/ (хв • см²), часток.Дс ■ см²).

У дозиметрії застосовуються питома активність А_т (Бк/кг), об'єм­на Ау (Бк/м³) і поверхнева Аз (Бк/м²) активності джерел.

Постійна розпаду X зв'язана з періодом напіврозпаду Т.* ₂, тобто періо­дом за який кількість активних ядер зменшується удвічі співвідношенням

Т_1/2 = 0,693 /X. (2.81)

Кожний ізотоп має свої значення Т_{1 /2} . Наприклад, для калію-40 Т.„=1,28-10⁹ років, цезію-137 Т._/7=30 років, стронцію-90 Т_1/9=28 ро-

.1// и А О А -Т«О 1^ ' '

кш, иоду-іоі 1_1/2-о діб.

У результаті радіоактивних перетворень виникають різні частки -а (альфа), Р (бета), п (нейтрони), фотони - у (гама), К (рентгенівські) та ін., які мають різні енергетичні параметри і здатність іонізувати середовище.

а-випромінювання - потік позитивно заряджених часток (ядер ато­мів гелію), що утворюються при розпаді ядер або при ядерних реакці­ях. Вони мають велику іонізуючу дію, але малу проникаючу здатність.

Р-випромінювання - потік негативно заряджених часток (електронів) або позитивних (позитронів), що утворюються при розпаді ядер або нестійких часток. Питомий пробіг р-часток у повітрі складає приблизно 3,8 м/МеВ. Іонізуюча здатність р-часток на два порядки нижче а-часток.

у-випромінювания є короткохвильове електромагнітне випромі­нювання (фотонне випромінювання). Воно має місце при змінах енер­гетичного стану атомних ядер, а також при ядерних перетвореннях.

Рентгенівське випромінювання це також електромагнітне (фотонне) випромінювання, яке утворюється при змінах енергетичного стану електронних оболонок атома (зупинці або гальмуванні електронів великих швидкостей). Гамма та рентгенівські випромінювання мають невелику іонізуючу дію, але дуже велику проникаючу здатність. Основ­ні характеристики іонізуючих випромінювань подані у таблиці 2.29.

Таблиця 2.29 Основні характеристики іонізуючих випромінювань

Глибина проникнення

Швид­кість розпов­сюджен­ня, км/с

Енергія випромі­нювань, МсВ

Вид випроміню­вань

Фізична природа

Іонізуюча здібність, пар іонів

Біологічна тканина

Повітря

на 1 мм пробігу в

Альфа(а)

Ядра гелію Нс⁺

повітрі

1,83-11,65

2,5-11 см

30-130 мкм

Бета (р)

Електрони, позитрони

1000-3000

0,002-41,3 мм

0,005-8,0

0,002-34 м

Гамма (у)

Фотонні-, ЕМВ (довжина хвилі 0,01- 0,0005 нм)

4,8-0,02* (по воді)

4,99-0,02* (по воді)

30-50

0,01-10

2-4

- коефіцієнт ослаблення енергії фотонів (масовий коефіцієнт передачі енергії). 259

Іонізуючі випромінювання, проходячи через речовини, взаємодіють з їх атомами і молекулами. Така взаємодія призводить до порушення ато­мів і виривання окремих електронів з електронних оболонок нейтраль­ного атома. У результаті атом, позбавлений одного чи декількох електро­нів, перетворюється в позитивно заряджений іон - відбувається іоніза­ція. Електрони, що втратили в результаті багаторазових зіткнень свою енергію, залишаються вільними чи приєднуються до якого-небудь ней­трального атома, утворюючи негативно заряджені іони. Таким чином, енергія випромінювання при проходженні через речовину витрачається, в основному, на іонізацію середовища. Число пар іонів, що створюються ІВ у речовині на одиниці шляху пробігу, називається питомою іоніза­цією, а середня енергія, що витрачається іонізуючим випромінюванням на утворення однієї пари іонів, - середньою роботою іонізації.

В міру просування у середовище заряджена частка втрачає свою енергію. Відстань, пройдена часткою від місця утворення до місця втрати нею надлишкової енергії, називається довжиною пробігу.

Розповсюдження випромінювання у речовині може бути охаракте­ризовано поняттям «шар половинного ослаблення» - тобто товщина шару певної речовини, при проходженні через який інтенсивність випромінювання послаблюється у два рази. Таким чином можна виз­начити необхідну кількість шарів половинного ослаблення п для зменшення інтенсивності випромінювання в К разів:

(2.82.)

К = 2^П; п = 3,322 1§ К.

Ступінь, глибина і форма променевих уражень, що розвиваються в тканинах біологічних об'єктів при виливі на них І В, у першу чергу залежать від величини поглиненої енергії випромінювання. Для характеристики цього показника використовується поняття поглине­ної дози (О_|ЮГЛ), тобто енергії поглиненою одиницею маси речовини, що опромінюється:

°„о,л =їіЕ/(іт, (2.83)

де сІЕ - середня енергія, що передана ІВ речовині у елементарному об'ємі, сіт - елементарний об'єм маси речовини.

За одиницю поглиненої дози опромінення приймається джоуль на кілограм (Дж/кг) - Грей (Гр). Грей - поглинена доза випромінювання, це енергія в ІДж будь-якого іонізуючого випромінювання, яка передана одному кілограму речовини, що опромінюється. У радіобіології і радіа­ційній гігієні широке застосування одержала позасистемна одиниця поглиненої дози - рад. Рад - це така поглинена доза, при якій кількість поглиненої енергії в 1 г будь-якої речовини складає 100 ерг незалежно від виду й енергії випромінювання, 1 рад = 0,01 Гр.

Дата добавления: 2014-11-20