Крамер агеев. Е. А. КрамерАгеев, ик. Леденев, ни. Морозова, А. А. Званцев, Н. Н. Могиленец, си. Хайретдинов под общей ред. Е. А. КрамерАгеева. М нияу мифи, 2011. 172 с. Подготовлено в полном соответствии с фгос по направлению 1
 Скачать 1.38 Mb.
|
|
4. Экспериментатор работает в реакторном зале в поле смешен- ного гамма-нейтронного излучения. Мощности поглощенной дозы в ткани, создаваемые быстрыми, тепловыми нейтронами и гамма- излучением за смену, равны 2; 3 и 4,2 мкГр/ч соответственно. Определить мощность эквивалентной дозы в мЗв/нед. при дневной рабочей неделе. Может ли персонал работать полный рабочий день в реакторном зале в таких условиях в течение года 5. В реакторном зале исследовательского реактора при проведении эксперимента в течение всего года мощность поглощенной дозы фотонного излучения реактора составила D [мкГр/ч], плотность потока быстрых, промежуточных и тепловых нейтронов составили ϕ (табл. 1.4.7). Может ли персонал работать в реакторном зале весь рабочий день (при часовой рабочей неделе, если допустимая Нормами плотность потока быстрых, промежуточных и тепловых нейтронов составляет 20, 33, 750 нейтр./(см 2 с) соответственно Таблица 1.4.7 № варианта, мкЗв/ч б, нейтр./(см 2 спр, нейтр./(см 2 ст, нейтр./(см 2 с) 1 2 4 6 100 2 2 12 6 100 3 5 4 6 100 4 2 4 18 100 6. В рабочее помещение предприятия ЯТЦ происходит выход смеси радиоактивных инертных газов, который распределен по активности в соотношении (%): 41 Ar = 45, 133 Xe = 40, 135 Xe = 15. Определить допустимую концентрацию смеси радиоактивных инертных газов в воздухе рабочих помещений, если допустимые концентрации каждого из этих газов найдены как 1,7; 13; 2.8 кБк/л соответственно. 7. При проведении медицинской процедуры опухоли щитовидной железы внутривенно вводится препарат 99m Tc (технеций) с периодом полураспада 6,05 ч. Данный нуклид является аналогом йода и избирательно накапливается в щитовидной железе и выводится из организма с мочой. При проведении данной процедуры пациент получает следующие значения эквивалентных доз на различные органы, приведенные в табл. 1.4.8. Облучением остальных органов пренебречь. Определить эффективную дозу, которую получил пациент. 62 Таблица 1.4.8 Орган Взвешивающий коэффициент для тканей и органов Эквивалентная доза, мкЗв Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Щитовидная железа 0,05 300 200 500 Легкие 0,12 20 50 50 Молочные железы 0,05 10 50 30 Красный костный мозг 0,12 40 40 40 Гонады 0,2 20 20 20 Печень 0,05 150 100 100 Костная ткань 0,01 10 10 10 Почки – 150 100 100 Селезенка – 150 100 100 * Для этих органов не определены взвешивающие коэффициенты но известно, что суммарный взвешивающий коэффициент для органов и тканей, не приведенных в таблице взвешивающих коэффициентов w Ti , рекомендованных для проведения расчетов радиационной защиты значений, составляет 0,05. Поэтому взвешивающий коэффициент для поек и селезенки будет 0,25 соответственно. 8. При рентгенографии грудной клетки радиационно-чувстви- тельные органы человека получили следующие значения эквивалентной дозы рентгеновского излучения (табл. 1.4.9). Таблица 1.4.9 Орган Эквивалентная доза, мкЗв Взвешивающий коэффициент w Ti для тканей и органов Гонады 10 0,20 Красный костный мозг 110 0,12 Толстый кишечник 20 0,12 Легкие 180 0,12 Желудок 30 0,12 Мочевой пузырь 20 0,05 Грудная железа 30 0,05 Печень 20 0,05 Пищевод 10 0,05 Щитовидная железа 50 0,05 Кожа 20 0,01 Костная ткань 50 0,01 Остальные 0 0,05 63 Определить эффективную дозу, которую получил пациент. 9. Поглощенная доза в ткани при облучении потоком тепловых нейтронов составляет 100 мкГр. Какой поглощенной дозе фотонного излучения она соответствует по биологическому действию на человека 10. Мощность поглощенной дозы фотонного излучения с энергией МэВ в воздухе в условиях электронного равновесия заряженных частиц равна 15 мкГр/ч. Чему равна мощность эквивалентной дозы воздействия этого излучения на человека 11. Определить наиболее оптимальный (сточки зрения радиационного воздействия на человека) маршрут перемещения из Лондона в Нью-Йорк. Расстояние – 3000 км. Возможные варианты (табл. 1.4.10): 1 – регулярный авиарейс 2 – сверхзвуковой самолет (Конкорд, снят с эксплуатации 25.10.2003); 3 – морской транспорт 4 – орбитальный самолет (проект. Таблица 1.4.10 Вариант Высота перемещения на маршруте Время нахождения на высоте маршрута, ч Мощность дозы ионизирующего излучения на высоте маршрута, мкЗв/ч 1 10 * 5 2 17 4 13 3 0 * * 4 70 1 60 * Значения задать самостоятельно. 12. Усредненное значение годовой дозы дополнительного (сверх- естественного фона) облучения для человека, проживающего в непосредственной близости от предприятия ЯТЦ, оценивается в 10 мкЗв. Определить число дополнительных случаев заболевания раком и суммарное число негативных стохастических эффектов среди 150 тыс. жителей. Коэффициенты вероятности заболевания раком и появления стохастических генетических эффектов для населения составляют 5,5 ⋅ 10 -2 и 0,2 ⋅ 10 -2 Зв -1 соответственно. 64 13. Годовая доза, которую получают самозаселенцы, проживающие в км зоне Чернобыльской АЭС, оценивается в 20 мкЗв. Оценить риск заболевания раком для жителей летнего возраста, если коэффициент вероятности заболевания раком составляет Зв -1 14. Проводится экспериментальное исследование эффекта скай- шайн (Sky-shine – отражение гамма-излучения от неба, рис. 1.4.1. Рис. 1.4.1. Исследование эффекта скай-шайн В качестве источника используется мощный источник Со. Для обеспечения радиационной безопасности и корректного проведения измерений скай-шайн необходимо уменьшить уровень прямого мешающего) облучения враз. Предлагается использовать бетонную защиту. Определить требуемую толщину защиты. Известно, что μ = 1,131 см 1 2 exp( ) (1 )exp( ) B A d A d = −α μ + − −α μ ; А = 84; α 1 = 0,035; α 2 = 0,018. 15. Известно, что пластина железа толщиной 4 см ослабляет плотность потока не рассеянных фотонов враз. В геометрии 65 узкого пучка рассчитать линейный коэффициент ослабления µ, слой половинного ослабления ∆ 1/2 , слой десятичного ослабления ∆ 1/10 , длину релаксации L и массовый коэффициент ослабления фотонов в железе. 16. Рассчитать слой половинного ослабления ∆ 1/2 , слой десятичного ослабления ∆ 1/10 , длину релаксации L и массовый коэффициент ослабления µ m фотонов 60 Co в железе. Расчет провести для средней энергии фотонов 60 Co, равной 1,25 МэВ, для которой линейный коэффициент ослабления µ = 0,42 см Определить фактор накопления, характеризующий прохождение гамма-излучения точечного изотропного источника 137 Cs в бесконечной защите из железной стружки с насыпной плотностью 5,2 г/см 3 , если расстояние между точечным источником и детектором равно 13 см. Вычисления произвести 1) с использованием табл. 4.11; 2) используя коэффициенты для экспоненциального представления фактора накопления. Факторы накопления 1 2 exp( ) (1 )exp( ) B A d A d = −α μ + − −α μ . Таблица 4.11 Энергия фотонов, МэВ μd А 1 2 4 7 10 0,5 2,02 3,20 6,16 12,1 19,9 11 0,0884 0,0185 1,0 1,84 2,84 5,17 9,95 15,8 9,0 0,082 0,0257 2,0 1,60 2,28 3,82 6,54 9,78 6,0 0,0735 0,040 18. Определить, какой материал экономически выгоднее применить для защиты от гамма-излучения точечного изотропного источника, если он должен в барьерной геометрии ослабить поглощенную дозу в 20 тыс. раз. В качестве альтернативных можно использовать свинец (стоимость – 100 руб./кг, плотность 11,3 г/см 3 ) и железо (17 руб./кг, плотность 7,86 г/см 3 ). Линейные коэффициенты ослабления μ Pb = 1,18 см μ Fe = 0,57 см В лабораторных условиях произведены измерения защитных свойств свинца с источником гамма-квантов от неизвестного ра- дионуклида в условиях геометрии узкого пучка. 66 Первое измерение произведено при толщине свинцового листа 1 см. Затем толщина защиты была увеличена в 4 раза. Отношение дозиметрических характеристик в этих измерениях составило 7,2. Определить радионуклид, используемый в этих измерениях табл. 4.12). Таблица 4.12 5. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ. НАЧАЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ Современный человек не может представить себе жизни без использования электричества, электрической энергии. Создавая за счет этого комфортность своего бытия, человечество одновременно с этим подвергается опасности поражения людей, а также опасности возникновения пожаров, взрывов. Опасность поражения человека электричеством может возникнуть как при непосредственном нештатном контакте его с деталями электросетей и электроустановок, таки при отсутствия такого контакта при попадании человека в создаваемые электричеством поля, например при стекании электричества в землю. Наиболее частыми являются случаи контактного поражения, когда два участка тела человека оказываются в контакте с предметами, имеющими разный электрический потенциал. Степень опасности поражения человека электричеством определяется, прежде всего, величиной протекающего через его тело электрического тока, в меньшей степени она зависит от частоты переменного тока, пути протекания тока, состояния здоровья и других обстоятельств. Механизм поражения человека электричеством неоднороден в тканях человека под действием протекающего тока развиваются химические, физические, биологические процессы, результатом которых могут быть электротравмы и электрические удары (последние классифицируются на четыре степени тяжести. Нуклид 203 Hg 198 Au 137 Cs 60 Co 24 Na Энергия фотонов, МэВ 0,279 0,412 0,662 1,25 2,75 µ, см 4,65 2,32 1,18 0,658 0,476 67 Линии электропередач (ЛЭП) и иные электроустановки могут иметь разнообразные конструктивные построения ив зависимости от этого создавать разную потенциальную опасность. ЛЭП переменного тока могут быть однофазными и трехфазными, изолированными от земли и с глухозаземленной нейтралью. Степень опасности поражения человека, создаваемой ЛЭП, конечно, зависит от величины напряжения, протяженности линии, режима нейтрали. Снижение, а в идеале – исключение, опасности поражения человека электричеством достигается различными способами обеспечения электробезопасности. Практически обязательные способы обеспечения электробезопасности защитное электрическое заземление защитное электрическое зануление; защитное быстродействующее отключение организационные меры. Специфическая электрически опасная ситуация возникает при стекании электричества в землю. Две разновидности такой ситуации называются, соответственно, шаговым напряжением и напряжением прикосновения к проводнику, по которому стекает электричество. Эксплуатация электроопасных объектов нормируется законами, инструкциями. Помимо упомянутых мер безопасность обеспечивается строгим режимом подготовки рабочих кадров и допускаемых к эксплуатации объектов электрохозяйства. Примеры и задачи Человек, находясь в домашних условиях, занимаясь ремонтом бытовой аппаратуры, по оплошности ладонями рук оказался в контакте с деталями с разностью потенциалов 220 В. Определить величину тока, который потечет через тело человека, рассчитав сопро- * При решении задач, если необходимо учитывать удельное сопротивление земли, принимать его равным 100 Ом ⋅ м. Допустимым для человека значением тока в неаварийных ситуациях считать 0,3 мА, в аварийных (с несмертельным исходом) – 6 мА (для профессионалов) и 2 мА (для обывателя тивление тела по известным соотношениям электротехники. При этом необходимые геометрические параметры органов человека, по которым по условию задачи потечет ток, оценить самостоятельно, умозрительно представив путь протекающего тока [3]. Электротехнические параметры тканей тела человека принять равными относительная диэлектрическая проницаемость кожи – 150; объемное удельное электрическое сопротивление кожи – 10 4 Ом ⋅ м объемное удельное электрическое сопротивление тканей внутренних органов – 10 Ом ⋅ м. Продолжительность контакта – более 1 с. 2. Рассчитать величину тока через тело человека, попавшего под переменное напряжение (50 Гц) величиной 380 В, и степень его возможного поражения при условии продолжительность протекания тока – более 1 с. Значения электрических параметров ткани органов тела человека принять такими, какими они приведены в предыдущей задаче. Вариант условий прохождения тока через тело человека выбрать из табл. 1.5.1. Землю в данной задаче считать идеальным проводником. Таблица 1.5.1 Параметры электрической цепи Варианты 1 2 3 4 Площадь контакта с токоведущими деталями, см 2 0,7 0,5 0,3 Толщина кожи, мм 1 1,5 0,07 0,5 Длина пути тока в теле, м 2 1,5 1 0,5 Среднее значение площади сечения органов по пути тока, см 200 150 120 100 а Человек, стоя на земле, рукой коснулся одного провода изолированной от земли воздушной линии электропередачи. Электрическое сопротивление изоляции этого провода относительно земли Ом, тоже сопротивление для второго провода – r 2 Ом. Электрическое сопротивление тела человека – R Ом, электрическое напряжение между проводами составляет U В. Варианты числовых значений этих параметров приведены в табл. 1.5.2. Определить величину тока через тело человека для одного из вариантов численных значений, приведенных в таблице параметров. 69 Таблица 1.5.2 Параметры Варианты 1 2 3 4 U, B 127 220 380 1000 R, Ом 700 1000 2000 3000 r 1 , Ом 10 4 2 ⋅ 10 4 3 ⋅ 10 4 4 ⋅ 10 4 r 2 , Ом 2 ⋅ 10 4 3 ⋅ 10 4 4 ⋅ 10 4 5 ⋅ 10 б Выполнить задачу а при дополнительном условии провод, который в задаче назван вторым, оборвавшись, упал на землю, замкнувшись на нее через сопротивление 20; 30; 40; 50 Ом, соответственно, для каждого из вариантов предыдущей задачи. В каком из состояний сети (неаварийном или при упавшем на землю проводе) опасность поражения человека выше в Выполнить задачу б при дополнительном условии назем- лю упали оба провода сети и замкнулись на нее, образовав с нею электрическое сопротивление, одинаковое для обоих проводов и равное тому, которое указано в задаче б. г Выполнить задачу а при условии провод, названный в задаче г, глухо заземлен через сопротивление, равное 10 Ом. Остальные параметры, необходимые для решения, приведены в табл. 1.5.2. 4. Человек, стоя на земле, рукой коснулся одного провода трехфазной изолированной от земли ЛЭП. Фазное напряжение в линии равно 220 В. Электрическое сопротивление изоляции проводов относительно земли составляет r = 10 4 Ом. Электрическое сопротивление тела человека равно R h = 1000 Ом. Определить величину тока через тело человека. Рекомендация. Провод ЛЭП, к которому коснулся человек (назовем его первым, с каждым из других проводов ЛЭП (например, вторым) образует источник электрического напряжения (линейного, его значение равно 380 В. К этому источнику последовательно подключены два сопротивления r, а параллельно одному из этих сопротивлений оказалось включенным тело человека. По известным законам электротехники нетрудно найти величину тока через тело человека. Аналогичная электрическая цепь будет образована 70 парой проводов первого и третьего. Приближенно можно считать, что за счет этого величина тока через тело человека удвоится. а Станочное оборудование цеха подключено к трехфазной ЛЭП напряжением 220/380 В. Нейтраль ЛЭП заземлена через сопротивление Ом. В станке одного из рабочих вовремя работы возникла неисправность, в результате чего один из фазных проводов замкнулся на корпус станка. К тому же данный станок оказался незаземленным. Электрическое сопротивление тела человека равно 1000 Ом. Заземлитель нейтрали представляет собой погруженный в землю металлический стержень длиной 3 м, диаметром 3 см. Рассчитать электрическое сопротивление заземлителя нейтрали и величину тока через тело человека. При этом принять во внимание сноску к разделу Примеры и задачи. б Выполнить задачу а при условии аварийный станок заземлен. Заземлитель представляет собой металлический шар диаметром см и погруженный в землю на глубину 3 м. а Один из фазных проводов трехфазной ЛЭП с фазным напряжением В, с глухозаземленной нейтралью упал на землю и соприкасается с ней поверхностью в форме полусферы радиусом 2 см. Заземлитель нейтрали представляет собой погруженный в землю металлический цилиндрический стержень длиной 2 м, диаметром см. Рассчитать электрическое сопротивление двух заземлителей, указанных в данной задаче, и величину тока, который потечет по образованной ими цепи. Сопротивление других участков образованной электрической цепи считать пренебрежимо малым (см. также сноску к разделу Примеры и задачи. б Определить электрическое напряжение прикосновения к каждому из заземлителей, используя условие предыдущей задачи. Удаление человека от заземлителей принять равным N м. Прикосновение к какому из двух заземлителей, упомянутых в задаче а, более опасно для человека в Используя условие задачи а, определить шаговое напряжение на удалении, равном 5 мот заземлителей, указанных в нем, приняв ширину шага равным 1 м. 7. Человек коснулся нулевого провода в точке, находящейся на удалении, равном половине общей длины линии электропередачи. Нулевой провод линии глухо заземлен через сопротивление равное 71 10 Ом. Электрическое напряжение в ЛЭП составляет 220 В. В момент касания линия была нагружена на полную проектную мощность. Определить величину тока через тело человека, приняв его электрическое сопротивление равным 1000 Ом. Сопротивление земли в данной задаче считать равным нулю. Для решения данной задачи проектную нормудопустимого падения напряжения в проводах сети при ее предельной нагрузке принять равной 10 %. Контрольные вопросы 1. Ориентируясь на эквивалентную электрическую схему человеческого тела, пояснить, как будет изменяться его электрическое сопротивление при увеличении площади контакта тела человека с деталями электроустановки, оказавшихся под напряжением при наличии повреждений кожи в местах ее контакта с теми же деталями электроустановки 2. Какие поражающие процессы развиваются в теле человека при прохождении через него электрического тока 3. По каким признакам поражения человека электрические удары подразделяются на общепринятые четыре степени тяжести В каком диапазоне значений величины тока, протекающего через тело человека, возможно его поражение электрическим ударом с признаками каждой степени тяжести 4. Какими факторами определяется степень возможного поражения человека электричеством Какой из этих факторов является превалирующим 5. Какие линии электропередач используются в энергетическом хозяйстве по признаку а) числа проводов в линии б) возможного режима нулевого провода 6. Из каких соображений протяженные линии электропередач проектируются и создаются высоковольтными 7. За счет чего возникает опасность поражения человека при его контакте с нулевым глухозаземленным проводом ЛЭП 72 8. За счет чего возникает опасность поражения человека при его контакте с одним из проводов ЛЭП, изолированной от земли Как изменится степень опасности для человека, если при этом второй провод ЛЭП окажется упавшим на землю 9. Два провода воздушной ЛЭП имеют разную изоляцию относительно земли. Прикасании к какому из проводов (с большим или меньшим значением сопротивления изоляции) опасность поражения человека, стоящего на земле, будет выше 10. Почему при анализе электробезопасности протяженных высоковольтных ЛЭП становится актуальным учет электрической емкости, создаваемой между проводами и землей 11. В чем состоит метод зеркальных отображений, используемый при расчете потенциальных полей заземлителей 12. Как будет изменяться потенциальное полена поверхности земли от шарового заземлителя, через который стекает ток в землю при увеличении а) тока б) радиуса шарового заземлителя в) глубины погружения в землю 13. Ответить на вопрос 12 при условии заземлитель (цилиндрический, радиусом r и длиной l) погружен в землю на всю его длину. 14. Как будет изменяться напряжение прикосновения человека к проводнику, через который стекает электричество в землю, с увеличением расстояния между точкой стекания электричества и человеком. Как будет изменяться шаговое напряжение вблизи проводника, через который стекает электричество в землю, с увеличением а) размера шага б) удаленности человека от точки стекания электричества 16. Перечислить и пояснить суть известных способов обеспечения электробезопасности. 17. В чем состоит суть группового заземлителя и с какой целью осуществляется групповое заземление электроустановок 18. Зачем при использовании электрического защитного зануле- ния в токоподводящие провода, через которые питаются электроустановки, включаются быстродействующие автоматические выключатели. Пояснить, какие устройства в электрохозяйстве вашей квартиры используются в качестве быстродействующих защитных выключателей. Какими организационными мерами обеспечивается электробезопасность в условиях производства 21. Какие правила должен соблюдать человек, оказавшийся в потенциальном поле, создаваемом стоком электричества в землю 22. Какими приемами должен пользоваться человек при оказании помощи другому человеку, попавшему под электрическое напряжение. Каков порядок расследования несчастных случаев поражения работников в процессе производственной деятельности |