ЗАХИСТ ВІД ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПОЛІВ НАДВИСОКИХ ЧАСТОТ (НВЧ)

8.1. Джерела випромінення НВЧ та їхня дія на організм людини

Надвисокочастотні електровакуумні прилади (магнетрони, клістрони, лампи біжучої хвилі, лампи зворотної хвилі тощо) мі­ліметрового, сантиметрового і дециметрового діапазону, які є дже­релом НВЧ-енергії, знайшли широке застосування в радіоастро­номії і зв'язку (телеметрії, радіолінійних і космічних системах зв'язку, телебаченні, радіоуправлінні). У будівництві для тих чи інших галузей застосування апаратури НВЧ використовують різні піддіапазони частот (табл. 8.1).

За кордоном застосовують також поділ на діапазони НВЧ: L(0.39—1,55 ГГц); S(1,55—5,20 ГГц); R, LS (1,7—2,6 ГГц); Н (3,95—5,85 ГГц); С (5,85—8,20 ГГц); X (5,2—11 ГГц); XN (5,40— 8,20 ГГц); W, ХВ(7,02—10,1 ГГц); Ku,Y(12,4—18 ГГц).

Конструкції установок НВЧ значною мірою визначаються ча­стотою електромагнітних коливань, на яких працюють.

При експлуатації і випробовуваннях генераторів НВЧ-енергії джерелом випромінювань є: генератор електромагнітних коли­вань, випромінювальні системи — антена або еквівалент антени, відкритий кінець хвилеводу. Крім того, випромінення НВЧ-енер­гії можуть проникати через нежорсткість фланцевих з'єднань НВЧ-тракту, через хвилекоаксіальні переходи, через місця ка­тодних виводів генеруючих приладів, конструктивні отвори в еле­ментах хвильового тракту, через вікна агрегатів, установок і не­щільності дверей установок, де знаходяться джерела надвисокої енергії.

Нині в різних галузях науки і техніки широко застосовуються електромагнітні випромінення (ЕМП) різних видів (табл. 8.2).

Таблиця 8.1. Діапазони радіохвиль і радіочастот

Розділ

Таблиця 8.2. Види електромагнітних випромінювань

Кожний тип випромінення має особливості фізичного характе­ру і біологічної дії.

Ступінь негативної дії електромагнітних полів НВЧ залежить від інтенсивності опромінення, часу його дії, відстані до джерела, довжини хвилі джерела й індивідуальних особливостей людини.

Захист від електромагнітних полів надвисоких частот

Надвисока частотна енергія, яка падає на поверхню тіла люди­ни, частково відбивається, а поглинена енергія проходить у по­верхневі тканини на глибину 2—3 см. Ступінь відбивання від поверхні тіла людини залежить від товщини жирового складу в ді­лянці, що опромінюється. Такі органи, як головний і спинний мозок мають незначний жировий шар, а очі — зовсім його не ма­ють і, як результат, ці органи, в першу чергу, зазнають найбільшо­го впливу.

Довготривала і систематична дія НВЧ-енергії на працівників із інтенсивністю, що перевищує граничнодопустимі величини, призводить до функціональних змін в організмі. Ці зміни прояв­ляються в порушенні складу нервової і серцево-судинної систе­ми: з'являється головний біль, дратівливість, порушується сон, гальмується пульс, підвищується тиск; при опроміненні очей можлива катаракта (помутніння кришталика ока).

Дія на організм людини НВЧ високої інтенсивності пов'язана, в основному, з тепловим ефектом і призводить до посиленого кро­вотоку в органах, що запобігає їх надлишковому перегріванню.

Біологічна активність електромагнітних полів (ЕМП) збільшу­ється зі зменшенням довжини хвилі; найвища активність ЕМП — у діапазоні НВЧ.

Так, наприклад, у початковій фазі спостерігається підвищене збудження, а потім зниження біоелектричної активності мозку, порушення умовно-рефлекторної діяльності, погірпіення роботи серцевого м'яза.

Функціональні порушення в ранній стадії, які викликані біо­логічною дією електромагнітних полів, поновлюються, якщо за­боронити контакт з випроміненням або покращити умови праці.

Вивчаючи умови праці в галузі будівництва, гігієністи прий­шли до висновку, що робітники — розробники ЗВЧ-приладів і установок — найчастіше зв'язані з мікрохвильовим опромінен­ням, яке в негативних умовах може викликати професійне захво­рювання.

8.2. Граничнодопустимі норми опромінювання

З метою забезпечення здоров'я працюючих і попередження Профзахворювань граничнодопустимі рівні (ГДР) напруженості і густини потоку енергії ЕМП регламентуються ГОСТом ССБТ

Розділ 8

12.1.006-84 "Электромагнитные поля радиочастот. Общие требо­вания безопасности".

3 метою запобігання профзахворюванням при роботі з генера­торами НВЧ-енергії санітарними правилами визначені гранично­допустимі рівні опромінення надвисокочастотною енергією на робочих місцях. Електромагнітне поле характеризується двома нерозривно пов'язаними складовими: електричною та магнітною.

Для дециметрових, сантиметрових і міліметрових хвиль НВЧ робоче місце, зазвичай, знаходиться в хвильовій зоні, тобто на відстані значно більшій від довжини хвилі, де електромагнітне поле вже сформоване і розповсюджується у вигляді хвилі. У цьо­му випадку дотримується суворе співвідношення між електрич­ною і магнітною складовими поля. Тому в діапазоні НВЧ для кіль­кісної оцінки опромінення електромагнітними полями прийнята інтенсивність опромінення, яка виражається у величинах густи­ни потоку середньої потужності в просторі цієї дільниці.

Усі високочастотні установки мають бути обладнані таким чи­ном, щоб на робочих місцях і в місцях імовірного перебування працівників інтенсивність опромінення в діапазоні частот 60 кГц — 300 МГц не перевищувала таких граничнодопустимих значень.

1. За електричною складовою, В/м:

— 50 — для частот від 60 кГц до 3 МГц;

— 20 — для частот від 3 МГц до 30 МГц;

— 10 — для частот від 30 МГц до 50 МГц;

— 5 — для частот від 50 МГц до 300 МГц.

2. За магнітною складовою, А/м:

— 5 — для частот від 60 кГц до 1,5 МГц;

— 0,3 — для частот від 30 МГц до 50 МГц.

У діапазоні частот 300 МГц — 300 ГГц ЕМП розповсюджують­ся у вигляді біжучої хвилі, і в цьому випадку виконується чітке співвідношення електричної і магнітної складових поля. Тому в цьому діапазоні для кількісної оцінки випромінення ЕМП прий­нята інтенсивність опромінення, яка виражена в величинах густи­ни потоку енергії (ГПЕ) в просторі.

Граничнодопустиму густину потоку енергії на робочих місцях і в місцях імовірного перебування персоналу встановлюють, ви­ходячи з допустимого значення енергетичного навантаження на організм і часу перебування.

-захист від електромагнітних полів надвисоких частот__________________ 225

Густина потоку потужності — це енергія, яка проходить в 1 с через 1 м² поверхні і виражається у ватах на квадратний метр (Вт/м²) або в мікроватах на квадратний сантиметр (мкВт/см²).

Граничнодопустимі рівні інтенсивності опромінення НВЧ-енер-гією на робочих місцях такі:

— за інтенсивності опромінення не вище 10 мкВт/см² дозво­ляється робота протягом усього робочого дня;

— за інтенсивності опромінення від 10 до 100 мкВт/см² дозво­ляється робота не більше 2 годин у день;

— за інтенсивності опромінення в межах 100—1000 мкВт/см² дозволяється робота не більше 15—20 хвилин у день з умо­вою обов'язкового застосування індивідуальних засобів за­хисту (спецхалати, окуляри). Але в усіх випадках вона не повинна перевищувати 10 Вт/м², а за наявності ще рентге­нівського випромінення і високої температури (більшої за 28 °С) — 1 Вт/м².

ГДР густини потоку енергії, Вт/м², розраховують за формулою:

ГПЕ = W/T, (8.1)

де W — нормоване значення допустимого енергетичного навантаження на організм, яке дорівнює: 2 Вт х л/м² (200 мкВт х л/см²) — для всіх випадків опромінення, виключаючи опромінення від антен, що обертаються і скану­ють; 20 Вт х л/м² (2000 мкВт х л/см²) — для випадків опромінення від антен, що обертаються і сканують; Т — час перебування в зоні опромінення, год.

Вказані допустимі величини не диференційовані по діапазонах довжини хвиль і належать до міліметрових, сантиметрових і деци­метрових діапазонів тому, що дослідження стану здоров'я персо­налу не дали диференційованої різкої клінічної картини залежно від дії мікрохвиль різного діапазону.

Крім того, кінцевий біологічний ефект при кожному діапазоні довжин хвиль (мм, см, дм), зазвичай, однаковий — реакція цен­тральної нервової системи.

Санітарними нормами встановлені граничнодопустимі рівні: напруженості електричного поля (центральна складова ЕМП), які виражаються середньоквадратичним значенням, і густини пото­ку енергії, які виражаються середнім значенням, залежно від частоти, довжини хвилі і режиму випромінення (табл. 8.3).

Граничнодопустимі рівні (ГДР) електромагнітних полів для бу­дівельної техніки нормуються окремо таким чином:

8 5-379

Усі працівники 1 раз на рік проходять періодичні медогляди з обов'язковим аналізом крові, оглядом невропатолога, терапевта й окуліста. Працівники, які зайняті на регулюванні, настройці випробуванні й обслуговуванні генераторів сантиметрового і ле циметрового діапазону хвиль, на вимірювальних генераторах при роботі з відкритими випромінювачами тих же діапазонів хвиль (від 1 до 100см включно) користуються додатковою відпусткою (12 робочих днів). При інтенсивності опромінення від 0,5 до 10 мквт/см² і більшій 10 мквт/см² встановлюється семигодинний робочий день і додаткова відпустка — 12 робочих днів.

8.3. Захист від дії випромінювань надвисоких частот

При експлуатації високочастотного обладнання всередині ви­робничих приміщень зниження напруженості електромагнітно­го випромінення досягається такими методами:

— захист часом — обмеження часу перебування людини в елек­тромагнітному полі, залежить від інтенсивності опромінен­ня або напруженості ЕМП (табл. 8.4);

— захист відстанню застосовується при неможливості посла­бити інтенсивність опромінення в заданій зоні іншими ме­тодами: збільшують відстань між джерелом випромінюван­ня та обслуговуючим персоналом;

— добре виконане екранування джерела й усунення нещіль­ності уфланцевих з'єднаннях, фідерів, зазорів у обшивці корпусів, нещільних електричних контактів;

— проведення дистанційного контролю й управління роботою передавачів з екранованого приміщення;

— засоби індивідуального захисту.

Таблиця 8.4. Граничнодопустима напруженість електричної складової поля промислової частоти

-захист від електромагнітних полів надвисоких частот__________________ 229

Залежно від типу джерела випромінення, його потужності, характеру, технологічного процесу може застосовуватися один із вищезазначених методів або будь-яка їх комбінація.

Розглянемо детально всі заходи захисту.

Зменшення випромінення безпосередньо від джерела при регу­люванні, налаштуванні, випробуваннях генераторів НВЧ і пере­давальних установок здійснюється за допомогою поглиначів по­тужності (еквіваленту антен). Поглинання енергії еквівалентами антени здійснюється в результаті затухання електромагнітної хви­лі вздовж поверхні навантаження, а також в об'ємі самого наван­таження. Розроблені типи поглиначів, які поглинають потужність випромінення від доль до сотень ват. У табл. 8.5 подана характе­ристика найпоширеніших у промисловості поглиначів.

Таблиця 8.5. Характеристика поглиначів

Типові поглиначі виконуються в ступеневій, конусоподібній або клиноподібній формах для забезпечення кращого коефіцієнта стоячої хвилі.

У цих пристроях енергія поглинається шляхом розсіювання є спеціальних заповнювачах. Заповнювачі готують із суміші гра­фіту з цементом, піском, ґумою; карбонального заліза з бокситом або керамікою тощо. При великих і середніх потужностях НВЧ-єнергії застосовують водяні поглиначі. Крім вказаних поглиначів, Для відводу енергії застосовують відгалужувачі, помножувачі по­тужності, феритові вентилі, хвилевідні послаблювачі тощо, які Також дозволяють значно зменшити опромінювання робочих місць.

Розділ 8

Екранування джерел випроміненняпроводиться за допомогою металевих суцільних або сітчастих екрануючих пристроїв, екранів з поглинальним покриттям. Форма, тип, розміри, матеріал екра­нуючого пристрою залежать від того, чи має місце безпосереднє випромінення від джерела або "паразитне" (невикористане), на­правлене або ненаправлене, безперервне або імпульсне, та яка величина потужності, що випромінюється.

Суцільні металеві екрани, як відбивачі, забезпечують надійне екранування при будь-яких інтенсивностях НВЧ-полів і застосо­вуються тоді, коли відбивальні екрани не впливають на режим роботи випромінювача, наприклад, коли існують витоки через щілини, вікна, від катодних виводів магнетронів тощо. Врахову­ючи, що повне відбиття електромагнітної хвилі забезпечується матеріалами з високою електропровідністю (метали), суцільні екрани можна виготовлювати з тонкої металевої фольги. Так, при товщині металевого екрана в 0,01 м поле НВЧ послаблюється при­близно на 50 дБ, тобто в 100 000 разів. Суцільні металеві екрани можуть використовуватися як захисні кожухи на НВЧ-прилади і на установки для замкнутих камер.

Коли із технологічних причин не можна застосувати суціль­ний екран, використовують сітчасті екрани, які дають послаблен­ня потужності до 1000разів.

Для екранування вікон камер, кабін, устаткування і приміщень застосовують прозоре скло, яке покривають відбивальним ша­ром — напівпровідниковим двоокисом олова (Sn0₂), що послаб­лює НВЧ-потужність у діапазоні довжини хвилі від 0,8 до 150см на 30 дБ.

У виробничих приміщеннях, де застосовуються металеві екра­ни, бажано використовувати радіопоглинальні покриття для змен­шення відбивання випромінювань НВЧ у простір і особливо на робочі місця. У табл. 8.6 наведені найбільш поширені радіопогли­нальні матеріали.

Найбільш поширеними є магнітодіелектричні пластини ХВ (це пориста ґума, заповнена карбоніальним залізом із впресованою латунною сіткою), але вони вузькодіапазонні. Створення ж ши­рокодіапазонного радіопоглинального матеріалу призводить до збільшення товщини, що, натомість, збільшує вагу матеріалу, а це створює незручності при проектуванні екрануючих засобів, кабін, камер тощо.

₍хист від електромагнітних полів надвисоких частот

Екранування робочого місця біля джерела здійснюється ширма­ми, щитами, шторами тощо. З боку випромінювального джерела, з метою уникнення відбивання і розсіювання, екран обов'язково покривають радіопоглинальним матеріалом.

Джерело випромінювання можна розмістити в екранованій камері, а пульт управління вивести назовні, або навпаки, якщо Цього вимагають умови роботи, зробити екрановану кабіну для персоналу з внутрішнього боку покритою радіопоглинальними Покриттями. Для екранування можна застосовувати також м'які екрани зі спеціальної тканини. Екрани обов'язково заземлюються.

Індивідуальні засоби захисту:

— радіозахисні окуляри за інтенсивності опромінення більше 0,1 мвт/см² зі скла, покритого відбивальною світлопрозо-рою плівкою напівпровідникового двоокису олова. Оправа

Розділ 8

виконана з пористої губчастої ґуми, обклеєна металізова­ною тканиною;

— індивідуальні екрани з металізованих матеріалів;

— відповідний захисний одяг виготовляється із спеціальної тканини (артикул 4381) — тонкого ізольованого металевого дроту (0,5 мкн), скрученого з бавовняними нитками.

Бавовняні нитки заповнюють проміжки між металевими дро­тами і надають тканині густини й еластичності. Послаблення потужності в діапазоні 3—150 см тканина дає не менше 25 дБ.

Поиск по сайту: