Радиоактивные вещества в производстве
Лабораторная работа 4
ИССЛЕДОВАНИЕ И ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ПЫЛИ И РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ В ВОЗДУХЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОМЕЩЕНИЯ
Цель работы: закрепить теоретические сведения по теме «Исследование содержания пыли и радиоактивных изотопов в воздухе производственного помещения»; освоить методику определения содержания пыли в воздухе производственного помещения весовым методом и методику определения концентрации радиоактивных изотопов в воздухе производственного помещения.
Общие сведения
Производственные пыли
Ряд производственных процессов сопровождается значительным выделением пыли. Пыли, взвешенные в воздухе, называются аэрозолями; скопления осевших пылей – аэрогелями. Ядовитые пыли, растворяясь в биологических средах организма, вызывают отравления. Нетоксичные пыли воздействуют на организм, раздражая кожу, глаза, слизистые оболочки, а проникая в легкие, вызывают профессиональные заболевания – пневмокониозы (силикоз, асбестоз и др.). Вредность воздействия зависит от количества и вида вдыхаемой пыли, от степени ее дисперсности, формы пылинок и ее химического состава. Глубоко в легкие проникают пылинки размером от 0,1 до 10 мкм, мелкие выдыхаются обратно, а более крупные задерживаются в носоглотке. По степени дисперсности (измельчения) пыли делят на видимую – с размерами частиц более 10 мкм и микроскопическую – менее 10 мкм. Содержание пылей в воздухе регламентируется предельно допустимой концентрацией (ПДК) – таким количеством пыли, при котором в течение длительного времени не наступает нарушений в деятельности человеческого организма.
Для контроля содержания пыли в воздухе используют массовый (весовой), кониметрический (счетный), фотоэлектрический и электрический методы.
Массовый метод предусматривает определение массы пыли, содержащийся в единице объема воздуха. Для определения содержания пыли воздух пропускают через сухой фильтр. Его взвешивают до и после опыта, разность масс фильтра и является массой пыли, содержащейся в воздухе.
Кониметрический метод– определение числа пылинок на единице площади поверхности. Для этого стеклянную пластинку помещают в обследуемом помещении на определенное время. Далее пластинка помещается под микроскоп, с помощью которого определяется количество пылинок на единице площади. Сравнение полученных данных с нормативными позволяет дать оценку запыленности помещения.
Фотоэлектрический метод основан на использовании фотоэлемента. При размещении фотоэлемента в исследуемом помещении сила тока, создаваемая в нем световым потоком, будет зависеть от плотности пыли. Шкала прибора отградуирована так, что он показывает непосредственное содержание пыли в воздухе в граммах на единицу объема.
Электрический метод основан на создании электрического поля, в котором находятся пылинки исследуемого помещения. Пылинки несут преимущественно отрицательный заряд. Под действием электростатического поля пылинки в течение определенного времени оседают на электродах. Взвешиванием определяют содержание пыли в воздухе.
Борьба с пылевыделением имеет большое значение в обеспечении здоровых условий труда. Ее осуществляют совершенствованием технологических процессов, что позволяет исключить образование пыли или свести ее количество до минимума при их выполнении. При невозможности технологическими методами обеспечить исключение выделения пыли используют организационные методы. Организация непрерывного технологического процесса позволяет его автоматизировать и механизировать, что дает возможность изолировать работающего от вредного действия пыли. Технологические процессы с пылевыделением выполняют в изолированных помещениях, пылеобразующие вещества делают влажными, используют устройства пылеподавления. Наиболее распространенным является пылеподавление распыленной водой или водяным паром ( в закрытых емкостях).
Для удаления пыли широко применяют вентиляцию. Местная вентиляция в борьбе с пылью является более эффективной, чем общая. Стены и полы помещений должны быть гладкими для удобного удаления пыли. Индивидуальными средствами защиты от пыли являются противогазы, респираторы, очки, спецодежда из плотной ткани.
Радиоактивные вещества в производстве
В технике широко применяют приборы и оборудование, принцип работы которых построен на использовании радиоактивных веществ и ионизирующих излучений. Такие устройства используют при дефектоскопии, определении износа деталей, ускорении химических процессов, контроле качества, в медицинской практике. Однако их использование связано с отрицательным воздействием на организм человека.
Радиоактивными веществами называются вещества, содержащие изотопы химических элементов и испускающие ионизирующее излучение в результате их ядерного распада.
В настоящее время различают корпускулярное ионизирующее излучение, состоящее из частиц, масса покоя которых больше нуля, и электромагнитное ионизирующее излучение.
К корпускулярным ионизирующим излучениям относят:
Альфа-излучение – поток ядер гелия. Скорость отдельных частиц может достигать 20 км/с. Пробег частиц изменяется от 2 до 12 см в воздухе. Альфа-частицы обладают высокой ионизирующей, но малой проникающей способностью;
Бета-излучение образуется при распаде радиоактивных веществ и представляет собой быстродвижущиеся электроны или позитроны. Имеют большую проникающую способность и меньшую ионизирующую способность, чем альфа-частицы;
Нейтронное излучение –поток частиц, масса которых близка к массе протона, но без заряда. Нейтроны имеют высокую проникающую способность. Их ионизационная способность ниже, чем у бета-частиц.
К электромагнитным ионизирующим излучениям относят:
Гамма-излучение – электромагнитное излучение с очень короткой длиной волны. Обладает очень высокой проникающей способностью и малым ионизирующим действием;
Рентгеновское излучение близко по своим характеристикам к гамма-излучению. Длина волны рентгеновского излучения больше, чем у гамма-излучения, а частота более низкая.
Для оценки радиоактивных веществ используют понятие активности (скорости радиоактивного распада), представляющее собой количество распадающихся в единицу времени атомов. В системе измерений СИ за единицу распада принят беккерель (Бк) – один ядерный распад в секунду. Внесистемной единицей активности радиоактивного изотопа является кюри (Ки) – представляющее собой 3,7*1010 распадов в секунду.
Количественной характеристикой рентгеновского и гамма-излучений является экспозиционная доза. Она равна заряду заряженных частиц одного знака, возникающего в единице массы сухого воздуха под воздействием ионизирующего излучения. За единицу экспозиционной дозы принято 1 Кулон/кг (Кл/кг).
По способу воздействия ионизирующих излучений на организм человека различают внешнее и внутреннее. Внешнее происходит в результате воздействия сторонних источников излучения (рентгеновские аппараты и др.). Внутреннее вызывается источниками излучений, попавших в организм в результате вдыхания газов, паров, пыли радиоактивных веществ и.т.д. Внешнее облучение длится только при работе с источниками, тогда как внутреннее продолжается до полного распада или выведения из организма радиоактивного источника.
Комплекс стойких изменений в организме человека под воздействием ионизирующего излучения называют лучевой болезнью.
Защита от внешнего излучения, как правило, осуществляется экранированием. Поскольку альфа-излучение практически неопасно при внешнем облучении, защита полностью обеспечивается слоем воздуха или плотным веществом (стеклом, алюминием) толщиной в несколько миллиметров. Защита от бета-излучения выполняется из легких материалов, например алюминия. Обычно защитный экран делается двухслойным. Для защиты от гамма-излучения применяют материалы высокой плотности и большой атомной массы, например свинец.
Применяют также защиту расстоянием с полной механизацией и автоматизацией работ. Если же технически невозможно полностью защитить работающего, то необходимо строго регламентировать время его пребывания в опасной зоне. Кроме того, работающие с источниками ионизирующих излучений и радиоактивными веществами должны снабжаться спецодеждой, соблюдать правила личной гигиены и регулярно проходить дозиметрический и медицинский контроль.
4.2. Описание лабораторной установки и применяемых методов
исследований
Лабораторная установка для определения концентрации пыли и радиоактивных веществ в воздухе состоит из установки для отбора пыли, установки для определения числа радиоактивных распадов в отобранной пробе пыли и торсионных весов.
Установка для отбора пыли (рис. 4.1)
Установка для отбора пыли состоит из пылевой камеры 1, патрона-фильтродержателя 2, ротаметра 3 и вакуум-компрессора 4. При включении вакуум-компрессора 4 из камеры 1 происходит засасывание воздуха через патрон-фильтродержатель 2. Объем этого воздуха определяют по ротаметру 3. Пылевое облако в камере 1 образуется за счёт распыления порошка из контейнера 6 струёй воздуха, подаваемого в камеру по трубопроводу 5.
Рис. 4.1. Схема установки для отбора пробы пыли в воздухе