Контрольная работа по "Безопасности жизнедеятельности". 98

Федеральное агентство  по образованию РФ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАССЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ  РАБОТА

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Вариант №16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент группы Э-407

                    факультета ИНЭК

Матвеев Андрей Викторович

Проверил: преподаватель

Клеттер Елена Александровна

 

 

 

 

Уфа, 2012г.

Содержание

 

 

Теоритическая часть.

 

1. Ионизирующие излучения.

2. Виды ионизирующих излучений, основные характеристики.

3. Действие ионизирующих излучений на организм.

4. Единицы измерения.

 

Практическая часть.

Задача 1.

Задача 2.

Задача 3-4

Задача 5.

_{Список литературы}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теоритическая часть.

 

1. Ионизирующие излучения. 

 

Ионизирующими излучениями  называются такие виды лучистой энергии, которые, попадая в определенные среды или проникая через них, производят в них ионизацию. Такими свойствами обладают радиоактивные излучения, излучения высоких энергий, рентгеновские лучи и др.

Широкое использование  атомной энергии в мирных целях, разнообразных ускорительных установок и рентгеновских аппаратов различного назначения обусловило распространенность ионизирующих излучений в народном хозяйстве и огромные, все возрастающие контингенты лиц, работающих в этой области.

 

2. Виды ионизирующих излучений, основные характеристики.

 

Наиболее разнообразны по видам ионизирующих излучений  так называемые радиоактивные излучения, образующиеся в результате самопроизвольного  радиоактивного распада атомных  ядер элементов с изменением физических и химических свойств последних. Элементы, обладающие способностью радиоактивного распада, называются радиоактивными; они могут быть естественными, такие, как уран, радий, торий и др. (всего около 50 элементов), и искусственными, для которых радиоактивные свойства получены искусственным путем (более 700 элементов).

При радиоактивном распаде имеют  место три основных вида ионизирующих излучений: альфа , бета и гамма.

Альфа-частица — это положительно заряженные ионы гелия, образующиеся при  распаде ядер, как правило, тяжелых естественных элементов (радия, тория и др.). Эти лучи не проникают глубоко в твердые или жидкие среды, поэтому для защиты от внешнего воздействия достаточно защититься любым тонким слоем, даже листком бумаги.

Бета-излучение представляет собой  поток электронов, образующихся при распаде ядер как естественных, так и искусственных радиоактивных элементов. Бета-излучения обладают большей проникающей способностью по сравнению с альфа-лучами, поэтому и для защиты от них требуются более плотные и толстые экраны. Разновидностью бета-излучений, образующихся при распаде некоторых искусственных радиоактивных элементов, являются. позитроны. Они отличаются от электронов лишь положительным зарядом, поэтому при воздействии на поток лучей магнитным полем они отклоняются в противоположную сторону.

Гамма-излучение, или кванты энергии (фотоны), представляют собой жесткие  электромагнитные колебания, образующиеся при распаде ядер многих радиоактивных  элементов. Эти лучи обладают гораздо  большей проникающей способностью. Поэтому для экранирования от них необходимы специальные устройства из материалов, способных хорошо задерживать эги лучи (свинец, бетон, вода). Ионизирующий эффект действия гамма-излучения обусловлен в основном как непосредственным расходованием собственной энергии, так и ионизирующим действием электронов, выбиваемых из облучаемого вещества.

Рентгеновское излучение образуется при работе рентгеновских трубок, а также сложных электронных  установок (бетатронов и т. п.). По характеру  рентгеновские лучи во многом сходны с гамма-лучами и отличаются от них происхождением и иногда длиной волны: рентгеновские лучи, как правило, имеют большую длину волны и более низкие частоты, чем гамма-лучи. Ионизация вследствие воздействия рентгеновских лучей происходит в большей степени за счет выбиваемых ими электронов и лишь незначительно за счет непосредственной траты собственной энергии. Эти лучи (особенно жесткие) также обладают значительной проникающей способностью.

Нейтронное излучение представляет собой поток нейтральных, то есть незаряженных частиц нейтронов (n) являющихся составной частью всех ядер, за исключением атома водорода. Они не обладают зарядами, поэтому сами не оказывают ионизирующего действия, однако весьма значительный ионизирующий эффект происходят за счет взаимодействия нейтронов с ядрами облучаемых веществ. Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так — называемую наведенную радиоактивность. Нейтронное излучение образуется при работе ускорителей элементарных частиц, ядерных реакторов и т. д. Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Задерживаются нейтроны веществами, содержащими в своей молекуле водород (вода, парафин и др.).

Все виды ионизирующих излучений отличаются друг от друга различными зарядами, массой и энергией. Различия имеются и внутри каждого вида ионизирующих излучений, обусловливая большую или меньшую проникающую и ионизирующую способность и другие их особенности. Интенсивность всех видов радиоактивного облучения, как и при других видах лучистой энергии, обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника излучения, то есть при увеличении расстояния вдвое или втрое интенсивность облучения уменьшается соответственно в 4 и 9 раз.

Радиоактивные элементы могут присутствовать в виде твердых тел, жидкостей и газов, поэтому, помимо своего специфического свойства излучения, они обладают соответствующими свойствами этих трех состояний; они могут образовывать аэрозоли, пары, распространяться в воздушной среде, загрязнять окружающие поверхности, включая оборудование, спецодежду, кожный покров рабочих и т. д., проникать в пищеварительный тракт и органы дыхания.

 

 

3. Действие ионизирующих излучений  на организм.

 

Основное действие всех ионизирующих излучений на организм сводится к ионизации тканей тех органов и систем, которые подвергаются их облучению. Приобретенные в результате этого заряды являются причиной возникновения несвойственных для нормального состояния окислительных реакций в клетках, которые, в свою очередь, вызывают ряд ответных реакций. Таким образом, в облучаемых тканях живого организма происходит серия цепных реакций, нарушающих нормальное функциональное состояние отдельных органов, систем и организма в целом. Есть предположение, что в результате таких реакций в тканях организма образуются вредные для здоровья продукты — токсины, которые и оказывают неблагоприятное влияние.

При работе с продуктами, обладающими  ионизирующими излучениями, пути воздействия  последних могут быть двоякими: посредством  внешнего и внутреннего облучения. Внешнее облучение может иметь место при работах на ускорителях, рентгеновских аппаратах и других установках, излучающих нейтроны и рентгеновские лучи, а также при работах с закрытыми радиоактивными источниками, то есть радиоактивными элементами, запаянными в стеклянные или другие глухие ампулы, если последние остаются неповрежденными. Источники бетта- и гамма-излучений могут представлять опасность как внешнего, так и внутреннего облучения. aльфа-излучения практически представляют опасность лишь при внутреннем облучении, так как вследствие весьма малой проникающей способности и малого пробега альфа-частиц в воздушной среде незначительное удаление от источника излучения или небольшое экранирование устраняют опасность внешнего облучения.

При внешнем облучении лучами со значительной проникающей способностью ионизация происходит не только на облучаемой поверхности кожных и других покровов, но и в более глубоких тканях, органах и системах. Период непосредственного внешнего воздействия ионизирующих излучений — экспозиция — определяется временем облучения.

Внутреннее облучение происходит при попадании радиоактивных  веществ внутрь организма, что может  произойти при вдыхании паров, газов  и аэрозолей радиоактивных веществ, занесении.их в пищеварительный  тракт или попадании в ток крови (в случаях загрязнения ими поврежденных кожи и слизистых). Внутреннее облучение более опасно, так как, во-первых, при непосредственном контакте с тканями даже излучения незначительных энергий и с минимальной проникающей способностью все же оказывают действие на эти ткани; во-вторых, при нахождении радиоактивного вещества в организме продолжительность его воздействия (экспозиция), не ограничивается временем непосредственной работы с источниками, а продолжается непрерывна до его полного распада или выведения из организма. Кроме того, при попадании внутрь некоторые радиоактивные вещества, обладая определенными токсическими свойствами, кроме ионизации, оказывают местное или общее токсическое действие (см. «Вредные химические вещества») .

В организме радиоактивные вещества, как и все остальные продукты, разносятся кровотоком по всем органам  и системам, после чего частично выводятся из организма через  выделительные системы (желудочно-кишечный тракт, почки, потовые и молочные железы и др.), а некоторая их часть отлагается в определенных органах и системах, оказывая на них преимущественное, более выраженное действие. Некоторые же радиоактивные ве- щества (например, натрий — Na24) распределяются по всему организму относительно равномерно. Преимущественное отложение различных веществ в тех или иных органах и системах определяется их физико-химическими свойствами и функциями этих органов и систем.

Комплекс стойких изменений  в организме под воздействием ионизирующих излучений называется лучевой болезнью. Лучевая болезнь может развиться как вследствие хронического воздействия ионизирующих излучений, так и при кратковременном облучении значительными дозами. Она характеризуется главным образом изменениями со стороны центральной нервной системы (подавленное состояние, головокружение, тошнота, общая слабость и др.), крови и кроветворных органов, кровеносных сосудов (кровоподтеки вследствие ломкости сосудов), желез внутренней секреции.

 В результате длительных  воздействий значительных доз  ионизирующего излучения могут развиваться злокачественные новообразования различных органов и тканей, которые: являются отдаленными последствиями этого воздействия. К числу последних можно отнести также понижение сопротивляемости организма различным инфекционным и другим заболеваниям, неблагоприятное влияние на дегородную функцию и др,

 

4. Единицы измерения.

 

Для измерения величин, характеризующих  ионизирующее излучение, исторически  первой появилась единица «рентген». Эта мера экспозиционной дозы рентгеновского или гамма-излучений. Позже для измерения поглощенной дозы излучений добавили «рад».

Доза излучения (поглощенная доза) – энергия радиоактивного излучения, поглощенная в единице облучаемого вещества или человеком. С увеличением времени облучения доза растет. При одинаковых условиях облучения она зависит от состава вещества. Поглощенная доза нарушает физиологические процессы в организме и приводит в ряде случаев к лучевой болезни различной степени тяжести. В качестве единицы поглощенной дозы излучения в системе СИ предусмотрена специальная единица – грей (Гр). 1 грей – это такая единица поглощенной дозы, при которой 1 кг. Облучаемого вещества поглощает энергию в 1 джоуль (Дж). Следовательно 1 Гр = 1 Дж/кг.

Поглощенная доза излучения  является физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.

Мощность дозы (мощность поглощенной дозы) – приращение дозы в единицу времени. Она характеризуется  скоростью накопления дозы и может  увеличиваться или уменьшаться  во времени. Ее единица в системе Си – грей в секунду. Эта такая мощность поглощенной дозы излучения, при которой за 1 с. в веществе создается доза излучения в 1 Гр.

На практике для оценки поглощенной дозы излучения до сих  пор широко используют внесистемную единицу мощности поглощенной дозы – рад в час (рад/ч) или рад в секунду (рад/с).

Эквивалентная доза. Это понятие введено для количественного учета неблагоприятного биологического воздействия различных видов излучений. Определяется она по формуле Дэкв=Q*Д, где Д – поглощенная доза данного вида излучения, Q – коэффициент качества излучения, который для различных видов ионизирующих излучений с неизвестным спектральным составом принят для рентгеновского и гамма-излучения-1, для бета-излучения-1, для нейтронов с энергией от 0,1 до 10 МэВ-10, для альфа-излучений с энергией менее 10 МэВ-20. Из приведенных цифр видно, что при одной и той же поглощенной дозе нейтронное и альфа-излучение вызывают, соответственно, в 10 и 20 раз больший поражающий эффект. В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв). Зиверт равен одному грею, деленному на коэффициент качества. При Q = 1 получаем

1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/к  = 100 рад  = 100 бэр.

              Q         Q              Q

Бэр (биологический  эквивалент рентгена) – это внесистемная единица эквивалентной дозы, такая поглощенная доза любого излучения, которая вызывает тот же биологический эффект, что и 1 рентген гамма-излучения.. Поскольку коэффициент качества бета и гамма-излучений равен 1, то на местности, загрязненной радиоактивными веществами при внешнем облучении 1 Зв = 1 Гр; 1 бэр = 1 рад; 1 рад »1 Р.

Из этого можно сделать  вывод, что эквивалентная, поглощенная  и экспозиционные дозы для людей, находящихся в средствах защиты на зараженной местности, практически  равны.

Мощность эквивалентной  дозы – отношение приращения эквивалентной дозы за какой-то интервал времени. Выражается в зивертах в секунду. Поскольку время пребывания человека в поле излучения при допустимых уровнях измеряется, как правило, часами, предпочтительно выражаясь мощность эквивалентной дозы в микрозивертах в час.

Согласно заключению Международной комиссии по радиационной защите, вредные эфекты у человека могут наступать при эквивалентных  дозах не менее 1,5 Зв/год (150 бэр/год), а в случаях кратковременного облучения – при дозах выше 0,5 Зв (50 бэр). Когда облучение превышает некоторый порог, возникает лучевая болезнь.

Мощность эквивалентной  дозы, создаваемая естественным излучением (земного и космического происхождения), колеблется в пределах 1,5 – 2 мЗв/год  и плюс искусственные источники (медицина, радиоактивные осадки) от 0,3 до 0,5 мЗв/год. Вот и выходит, что человек в год получает от 2 до 3 мЗв. Эти цифры примерные и зависят от конкретных условий. По другим источникам, они выше и доходят до 5 мЗв/год.

Экспозиционная  доза – мера ионизационного действия фотонного излучения, определяемая по ионизации воздуха в условиях электронного равновесия.

В СИ единицей экспозиционной дозы является один кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемной единицей является рентген (Р), 1Р – 2,58*10-4 Кл/кг. В свою очередь 1 Кл/кг » 3,876*103 Р. Для удобства в работе при перерасчете числовых значений экспозиционной дозы из одной системы единиц в другую обычно пользуются таблицами, имеющимися в справочной литературе.

Мощность экспозиционной дозы – приращение экспозиционной дозы в единицу времени. Ее единица в системе СИ - ампер на килограмм (А/кг). Однако в переходный период можно пользоваться внесистемной единицей - рентген в секунду (Р/с).

1 Р/с = 2,58*10-4 А/кг

Надо помнить, что после 1 января 1990 г. не рекомендуется вообще пользоваться понятием экспозиционной дозы и ее мощности. Поэтому во время переходного периода эти величины следует указывать не в единицах СИ (Кл/кг, А/кг), а во внесистемных единицах - рентгенах и рентгенах в секунду.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Практическая часть.

 

Задача 1. Определение потребного воздухообмена  при общеобменной вентиляции.

Оценить пригодность  цеха объемом V₁ = 1650 м² для выполнения работ, в ходе которых выделяется G₁ = 85 г/ч СО, G₂ = 2,1 г/ч этилена, G₃ = 4  г/ч аммиака, G₄ = 90,5 г/ч диоксида серы, а также Q = 7,95 × 10⁶ Дж/ч избыточного тепла. Система общеобменной вентиляции обеспечивает полную замену воздуха в цехе 5 раз в течение часа. Температура приточного воздуха равна t₁ = 22°, температура в рабочей зоне равна t₂ = 27°. Вытяжные отверстия находятся на высоте 5 м от рабочей площадки.

Примечания:

1) ПДК_СО = 20 мг/м³; ПДК_С2Н2 = 1 мг/м³; ПДК_NH3 = 20 мг/м³; ПДК_SО2 = 10 мг/м³;

2) аммиак и  диоксид серы обладают эффектом  суммации;

3) считать концентрацию каждой примеси в приточном воздухе равной 0,3ПДК.

Решение:

Потребный воздухообмен при выделении вредных веществ:

 

 

 

 

В случае выделения нескольких веществ, не обладающих эффектом суммации потребный воздухообмен рассчитывается по каждому из них, а затем выбирается максимальное значение.

В случае n суммирующихся веществ окончательная величина потребного воздухообмена рассчитывается как:

 

Температура вытяжного воздуха определяется по формуле

, где

Н – высота вытяжных отверстий над уровнем рабочей площадки,

Dt = 1 С/м – температурный градиент по высоте.

t_выт = 27 +1×(5-2)=30°С

Воздухообмен  при выделении избыточного тепла:

                , где

c – теплоемкость воздуха,

ρ – плотность воздуха

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 2. Проектирование и расчет производственного освещения.

Произвести расчет искусственного общего (люминесцентного) освещения методом коэффициента использования светового потока в помещении, где проводятся работы, соответствующие разряду X (III - высокой точности, свыше 0,3). Размеры помещения: длина a = 6 м, ширина b = 5 м, высота подвеса светильника h = 3 м, коэффициенты отражения стен и потолка r_с и r_п соответственно равны 50 и 70. Принять коэффициент запаса К = 1,3, коэффициент неравномерности Z = 1,1. Число ламп в светильнике равно 2. Длина рекомендуемого светильника серии ЛСПО1, рассчитанного на две люминесцентные лампы равна 1,536 м.

Решение:

Основное уравнение  метода:

, где

F – световой поток лампы, лм;

E_Н – минимальная нормируемая освещенность;

К – коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности вследствие старения ламп, запыления и загрязнения светильников;

S – площадь помещения;

Z – отношение средней освещенности к минимальной; для люминесцентных ламп принимается;

N – число светильников;

n – число ламп в светильнике;

h – коэффициент использования светового потока (в процентах), т.е. отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп.

Коэффициент использования  светового потока определяется в  зависимости от величины индекса  помещения i, коэффициентов отражения потолка и стен r_с и r_п, а также типа светильника по формуле

где h – расчетная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м;

a и b – основные размеры (длина и ширина) помещения, м.

 

Значение коэффициента использования светового потока находится в таблице: η = 42%

Если взять 10 светильников, то световой поток:

 

Для освещения выбираем люминесцентные лампы типа ЛПД65-4 , световой поток которых F_л = 2900 Лм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 3.2.1 Производственный шум, вибрация.

В течение рабочего дня (8ч.) в помещении управления на работающих действует постоянный шум. Согласно результатам измерений в течении t₁ = 2,5 ч. действует шум с уровнем звука, равным L₁ = 35 дБА, t₂ = 2,0 ч. – L₂ = 90 дБА, t₃ = 3 ч. – L₃ = 45 дБА.

В остальное время – L₄= 40 дБА. Оценить условия труда на рабочем месте по шуму.

Решение:

, где

t_i – относительное время воздействия шума класса i в % от времени измерения;

L_i – уровень звука класса i.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 3.2.2 Рассчитать уровень интенсивности шума на территории, где находятся три ненаправленных источника шума с уровнями звуковой мощности L_w1 = 90 дБ и L_w2 = 65 дБ. Расчет выполнить для точки, отстоящей от 1-го источника на расстоянии r₁ = 3 м, от 2-го – на расстоянии r₂ = 5  м. Звуковое поле считать свободным, т.е. не имеющим границ, от которых могло бы происходить отражение звуковых волн. Влажность воздуха равна 80%.

Решение:

Поскольку шум  ненаправленный – Ф=1. е_d найдем для 80%-ной влажности:

на частоте 1000 Гц    е_d = 5,5 дБ/км = 0,0055 дБ/м;

на частоте 2000 Гц    е_d = 9,7 дБ/км = 0,0097 дБ/м.

В любом случае – это  пренебрежимо малые величины.

Таким образом, для нашего случая:

Определим суммарный  уровень интенсивности:

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 5. Ионизирующие излучения.

Определить эффективную дозу облучения человека, если у него облучаются лёгкие и щитовидная железа, эквивалентная доза за год, приходящаяся на эти органы, составляют q₁ = 70 мЗв и q₂ = 90 мЗв. Сделайте вывод об опасности этой дозы, исходя из основных дозовых пределов облучения.

Решение:

Нэф = 70*0,12+90*0,05=12,9 мЗв

Для альфа-, бета-частиц и  нейтронов

 

1. По таблице форм и степеней пороговых эффектов ионизирующего излучения следует, что при облучении 0,645 Гр имеет место форма-Лучевая реакция.  
   СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для студентов средних профессиональных учебных заведений / С. В. Белов, В. А. Девисилов, А. Ф. Козьяков и др.; Под общ. ред. С. В. Белова, -е изд. - М.: Высшая школа, 2003. — 357 с.

2. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для  вузов / С.  В. Безопасность жизнедеятельности/ Под ред. С. В. Белова.- 3-е изд., перераб.- М.: Высш. шк., 2001.-485с.
3. Белов, А. В. Ильницкая А. Ф. Козьяков и др.; Под общ. ред. С. В. Белова. 4-е изд. — М.: Высшая школа, 2006. — 606 с.
4. Безопасность  технологических  процессов  и  производств (Охрана труда) Учебное пособие для ВУЗов/ П.П. Кукин., В.Л. Лапин, Е.А. Подгорных и др. - М.: Высш. шк., 1999.-318с.

5. Расчет параметров микроклимата производственных помещений: Методические указания к практическому занятию по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-г, Сост. Е.М. Ганцева, И.В. Терпигорева, Т.Б. Фащевская, Ю.Н. Эйдимиллер. - Уфа, 2006. - 43 с.