Приборы контроля ИФ

1.Сущность высоких технологий и их критерии

2. Микроэлектроника и перспективы ее развития

3. Лазерные технологии

4. Альтернативная энергетика и ее роль в топливно-энергетическом комплексе

5. Биотехнологии – САМ. РАБ.

6. Нанотехнологии как новое направление развития современного общества. Междисциплинарный характер нанотехнологий

1. Высокие технологии можно определить как технологии, базирую­щиеся на но­вейших научных достижениях и на ноу-хау, производящие про­дукцию с характеристи­ками, превосходящими лучшие мировые аналоги и успешно конкурирующую с ними на рынке.

Основными критериями высоких технологий являются: наукоемко­кость, систем­ность, физическое и математическое моделирование, компью­терная технологическая среда, автоматизация всех этапов, устойчи­вость, на­дежность, экологическая чистота. При соответствующем техниче­ском и кад­ровом обеспечении данные технологии гарантируют получение изделий, об­ладающих новым уровнем функциональных, эстетических и эко­логических свойств.

Примеры технологий, которые по праву могут быть отнесены к высо­ким: микроэлек­троника; информационные технологии; лазерные технологии; альтернативная энергетика; оборонные технологии и технологии двойного назначения (самолетостроение, ракетостроение, космическая техника); системы безопасности, контроля и автоматизации; биотехнологии; нанотехнологии.

Задачей менеджмента высоких технологий является усиление роли научного управления экономикой и производством, которые обеспечивают гармоничное совместное развитие человека, общества и природы.

2. Обширной, наиболее динамично развивающейся областью человече­ской деятельно­сти, без которой невозможно представить современную тех­ническую цивили­зацию, является электроника, физическую основу которой составляет движение элек­тронов и законы этого движения. Электронные приборы и устройства сегодня применя­ются в самых различных областях – в технических средствах связи, автоматики, телеме­ханики, вычислительной и измерительной техники, в бытовых устройствах и приборах.

Прогресс электроники связан с развитием микроэлектро­ники (начало 60-х гг. XX в.) – на­правления электроники, связанного с созданием приборов и устройств в миниа­тюрном исполнении с использованием групповой (интеграль­ной) технологии их изготов­ления (с использованием микросхем).

Интегральные схемы широко используются в вычислительной (компью­терной) тех­нике, контрольно-измерительной аппаратуре, приборах связи, датчиках, бы­товых прибо­рах.

Микроэлектроника развивается в на­правлении уменьшения элементов, содержа­щихся в интегральных схемах, повышения их интеграции, плотности упаковки, а также использования различных по прин­ципу действия приборов.

Последние 40 лет характеризуются небывалым прогрессом в миниатюри­зации прибо­ров микроэлектроники. В эти годы размер элементов микросхем уменьшался в среднем в 2 раза через каж­дые 2 года.

Т.е. работает известный закон Мура, рис.1, сформулированный в 1965 г. и ставший своеобразным метрономом развития микроэлектроники.

Рисунок 1 - Динамика уменьшения размеров элементов интегральных схем

В данный момент дос­тигнута технология 22 нм.

Ожидается, что к 2015…2020 гг. микроэлектроника должна достичь физического предела, когда отдельный элемент микросхемы будет состоять из нескольких атомов, а его размер будет ~ 1 нм.

3. Под лазерными технологиями понимают совокупность способов обра­ботки, изготовления, изменения состояния, свойств и формы мате­риала или полуфабриката по­средством лазерного излучения, т.е. интенсивного кон­центрированного светового луча, получаемого с помо­щью лазеров. В лазер­ных технологиях в основном используется тер­мическое действие лазерного луча на обрабатываемые материалы.

Се­годня ла­зерные технологии являются неотъемлемой частью современ­ного промыш­ленного производства и стали своего рода символом высоких тех­нологий.

Лазерные технологии позволяют в большей мере, чем традицион­ные технологии, локализовать и минимизировать подвод энергии к обраба­тывае­мому материалу и тем самым выйти на недостижимые ранее результаты.

Отличительные черты применения лазерных технологий в различных ви­дах производств – высокое качество получаемых изделий, высокая произ­водительность про­цессов, экономия материальных ресурсов, экологическая чистота, повышение культуры про­изводства.

Лазерная обработка может быть применена для самых разнообразных ма­териалов (ме­таллов, твердых сплавов, керамики, стекла, пластмасс, резин, полупроводниковых ма­териалов, драгоценных камней, биологических мате­риалов) во многих отраслях промыш­ленности – в микроэлектронике, в ма­шиностроении, в промышленности строительных материалов, в медицине, в сельском хозяйстве, в ювелирной промышленности и т.д.

Принцип действия лазера (оптического квантового генератора – ОКГ) заложен в на­звании: laser - аббре­виа­тура от L ight A mplification by S imulated E mission of R adiation – усиле­ние света в результатете вынужденного излуче­ния.

Лазеры разнообразны по параметрам излучения, конструкции, назначе­нию, габари­там.

В зависимости от активного элемента, т.е. основного узла лазера, гене­рирующего излучение, различают лазеры твердотельные (активный эле­мент выполняется из диэлек­трических кристаллов, стекол, полупроводни­ков), газовые лазеры (активный элемент из CO₂), жидкостные.

Каждая из групп имеет свои особенности, силь­ные и слабые стороны. Так, мощ­ность твердотельных лазеров 2…10 кВт, пятно фокусировки – менее 10 мкм; мощность газовых – 50…70 кВт, пятно фокусировки – 30 мкм; стоимость газовых лазеров выше стоимости твердо­тельных, их габариты больше (типичная длина активного элемента со­став­ляет ~ 1м).

Для обработки металлов более эффективны твердотельные лазеры; для неметаллов предпочтительнее газовые лазеры.

Развитие лазерной техники идет в направлении повышения их мощ­но­сти, повыше­ния КПД, уменьшения длины волны получаемого излу­чения и длительности импульсов, возможности компьютерного управления, пере­дачи световой энергии на большие рас­стояния, уменьшения габаритов оборудова­ния, снижения его стоимости.

Основные области применения лазерных технологий.

♦ Раскрой и резка металлических и неметаллических материалов.

♦ Упрочняющая поверхностная обработка.

♦ Поверхностная очистка материалов.

♦ Лазерная сварка.

♦ Маркирование, гравирование, нанесение и считывание кодирован­ных информаци­онных знаков.

♦ Носители информации в компьютерной технике.

♦ Лазерная связь и локация.

♦ Сельское хозяйство.

♦ Медицина.

♦ Индустрия развлечений.

4. Все системы технологий материальной сферы производства связаны с потребле­нием энергии или взаимным превращением одного вида энергии в другой. Основой функ­ционирования всего общественного производства является топливно-энергетический ком­плекс.

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) состоит из группы отрас­лей и подотрас­лей промышленного производства, которые специализи­ру­ются на добыче, обо­гащении, переработке и потреблении твердого мине­рального, жидкого и газового топ­лива; производстве, передаче и использо­вании электроэнергии и теплоты. В состав ТЭК входят газовая, нефтяная и угольная промышленность, электроэнергетика.

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) играет важнейшую роль в мировой эконо­мике, т. к. без его продукции невозможно функционирование всех без исключения отраслей.

В сырьевом секторе мирового хозяйства топливно-энергетические ресурсы – нефть, нефтепродукты, природный газ, каменный уголь, атомная энергия, гидроэнергия и т.д.) играют ведущую роль. Эта группа товаров сохраняет роль лидера среди прочих то­варных групп в международной торговле, уступая лишь группе машин и оборудования.

Структура ТЭК в мировом хозяйстве определяется видами используемой первич­ной энергии и балансом между ними.

Особенности топливно-энергетического баланса Украины: высокий удельный вес|вага| природного газа и каменного угля, атомной энергии, незначительное использова­ние|употребление| таких пер­вичных| энергетических ресурсов, как гидроэнергия, нефть и про­дукты ее пере­ра­ботки|.

По прогнозам специалистов, общее мировое потребление всех видов первичных энергоресурсов (ПЭР) – нефти, угля, газа – может возрасти примерно на 50 % до 2030 г.

Объективная реальность такова, что потребности в энергии народ­ного хозяйства, в т.ч. промышленности, постянно возрастают, в то время как запасы природных ресурсов небезграничны, исчерпаемы, добыча их услож­няется, использование все более загрязняет окружающую среду.

В связи с этим возникла проблема поиска и технологического освоения новых нетра­диционных (альтернативных, возобновляемых) источников энергии. Этот поиск направлен на ра­зработку систем, которые не нарушали бы экологию Земли. Большинство ра­звитых стран усиленно занимается технологией возоб­новляемых источников энергии –Солнца, ветра, приливов, тепла Земли, би­омассы и т.д.

Суммарная мощность существующих в мире энергоустановок на возобновляемых источниках энергии составляет сегодня ~ 2 % от мощности всей энергогенерации. По су­ществующим прогнозам в ближайшие 10 лет использова­ние альтернативных источников увеличится до 10…15 %.

Развитие нетрадиционной энергетики должно стать отдельным направлением государ­ственной энергетической политики Украины.

6. Одной из характерных особенностей современной науки, промышлен­ности и жизни вообще стало немыслимое ранее ускорение темпов развития, обусловленное науч­ным прогрессом, техническими и технологиче­скими инновациями. Развитие многих сфер деятельности достигло уровня, который еще пару поколений тому назад казался фанта­стическим.

В наши дни наука вплотную подошла к возможности прямого воздейст­вия на отдель­ные атомы и молекулы, что создало новое направление развития, получившее общее название нанотехнологии (нано- означает масштаб 10 ^-9 м, соизмеримый с разме­ром одного атома) и имеющее огромное значение как для самой науки в целом, так и для промышленного примене­ния.

В некоторых конкретных, наиболее передовых областях (компьютерная техника, биотехнология, материаловедение) использование нанотехнологий позволяет уже в бли­жайшем будущем надеяться на результаты, сопостави­мые с тем, что было достигнуто за несколько последних десятилетий. На­пример, нанотехнологии делают вполне реальным создание сверхмощных миниатюрных компью­теров, легких и прочных материалов для машиностроения, авиации, новых лекарственных препаратов и методов диагностики са­мых опасных болезней, высокоэффективных преобразователей солнечной энергии, высо­кочувстви­тельных датчиков контроля состояния окружающей среды и т.д.

Речь идет о множестве достижений самого разного масштаба в разнообразных об­ластях науки и техники, то есть о каскаде или волне открытий и применений, а не об од­ном открытии сверхкрупного масштаба.

На рис. 2 представлена схема, отражающая фундаментальные ос­новы нанонауки, направления ее развития и области применения.

Рисунок 2 - Фундаментальные основы и области применения нанонауки, нанотехнологий и нанотехники

Нанотехнологию можно, таким образом, рассматривать как техноло­гию общего назначения, которая, возможно, приведет к радикальному из­ме­нению и промышленности, и всей человеческой жизни в целом.

Принци­пиальной особенностью нанотехнологии является междис-цип­ли­нар­ность, и во всех своих проявлениях нанонаука высту­пает в каче­стве объединяющего на­чала в физике, химии, биологии, мате­риаловеде­нии, вычислительной тех­нике, ин­форма­ционных технологиях, электронике и т.д.

Нанотехнологии, безусловно, сегодня являются «передовой линией» развития цивили­зации, ключевым понятием начала XXI века, символом но­вой, невиданной по своим масштабам, научно-технической (наноиндустриаль­ной) революции, ре­зультаты кото­рой обе­щают в будущем преобразовать окружающий мир.

Некоторые понятия нанотехнологии.

Нано - десятичная приставка (в переводе с греческого nanos – «кар­лик»), означаю­щая одну миллиардную часть какой-либо величины.

Наномасштаб подразумевает порядок размеров между 1 и 100 на­нометрами (1 нм = 10^-9 м = 10^-6 мм = 10^-3 мкм).

Нанотехнология – междисциплинарная область науки, в кото­рой изучаются за­кономерности процессов в простран­ст­венных областях нанометровых размеров с целью управления отдель­ными атомами, молекулами, молекулярными системами при создании но­вых мо­лекул, устройств и материалов со специальными свойствами (физи­ческими, хи­мическими, биологическими).

Предыстория современных нанотехнологий связана с многовеко­выми исследова­тельскими усилиями ученых многих стран мира.

Среди важнейших открытий, способствовавших развитию нового направления, можно назвать следующие.

¨ 1959 г. Выступлениеамериканского физика, Нобелевского лауреата Р. Фейнмана в Калифорнийском технологическом институте с лекцией «Там, внизу, еще много места» («There’s Plenty of Room at the Bottom»), в котрой он высказал идеи управле­ния строением вещества на атомарном уровне. Эта лекция стала в определенном смысле стартовой площад­кой для наноисследований.

¨ 1974 г. Впервые термин «нанотехнология» предложен японским фи­зиком Н. Та­нигучи в докладе «Об основных принципах нанотехноло­гии» («On the Basic Concept of Nanotechnology») на международной конфе­ренции задолго до начала масштабных работ в этой области.

¨ 1981 г. Немецкие физики Г. Биннинг и Г. Рорер, сотрудники компа­нии IBM, создали ска­ни­рующий туннельный микроскоп (Нобелевская премия 1986 г.) – первый прибор, позволяющий не только получать трехмерное изображение струк­туры из электропроводного материала с разрешением порядка размеров отдельных атомов, но и осуществлять воздействие на вещество на атомар­ном уровне, т.е. манипулировать ато­мами, а, следовательно, непосредст­венно собирать из них любое вещество.

¨ 1985 г. Коллектив ученых в составеГ. Крото (Англия), Р. Керла, Р. Смолли (США) и др. открыл новую форму существования уг­лерода в при­роде – фулллерен и исследовал его свойства (Нобелев­ская премия 1996 г.).

¨ 1986 г. Создан сканирующий атомно-силовой микроскоп (авторы Г. Биннинг, К. Куатт, К. Гербер, сотрудники IBM, Нобелевская премия 1992 г.), позволивший, в отличие от сканирующего туннельного микро­скопа, изучать атомарную структуру не только про­водящих, но и любых материалов, в том числе органических молекул, биологических объектов и т.д.

Нанотехнологии стали известны широкой публике. Базовая систем­ная концепция, осмыслившая предыдущие достиже­ния, сформулирована в книге американского футуро­лога, сотрудника лаборатории искусствен­ного ин­теллекта Массачусетсского технологиче­ского института Э. Дрекс­лера «Дви­гатели созидания: наступающая эра нанотехнологии» («En­gines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology»). Автор предсказал актив­ное развитие и практическое применение на­нотехнологий. Этот прогноз, рас­считанный на многие десятилетия, оправды­вается шаг за шагом с суще­ст­венным опережением по вре­мени.

¨ 1991 г. Японский ученый С. Ииджима открыл новую форму углеродных образо­ваний – углеродные нанотрубки, которые проявляют уникальные свойства (например, вы­сочайшую среди известных материалов прочность) и являются основой для революцион­ных преобразований в материаловедении и электронике.

¨ 2000 г. В США приступили к реализации широкомасштабной про­граммы иссле­дований в области нанотехнологий, названной Националь­ной нанотехнологической ини­циативой (NNI).

Приведенные и другие исследования, открытия, изобретения дали мощный толчок примене­нию нанотехнологических методов в промышлен­ности. Началось бурное развитие прикладной нанотехнологии.

Появились первые коммерческие наноматериалы; созданы первые электронные устройства, датчики раз­личного назначения на базе нанотехнологий; разработаны много­численные методы получения наноматериалов.

Многие страны мира активно включились в исследования по про­блемам нанотех­нологий на уровне правительств и глав государств, оценив перспективы в будущем. В ве­дущих университетах и институтах мира (США, Германия, Япония, Россия, Англия, Франция, Италия, Швейцария, Китай, Израиль и т.д.) созданы лаборатории и отделы на­ноструктур, кото­рые возглавили известные ученые.

Область нанотехнологий является самым финансируемым и наиболее динамично развивающимся видом научно-исследовательской деятельности в мире. Объемы капита­ловложений в развитие нанотехнологий в промыш­ленно развитых странах ежегодно уве­личиваются, в ряде стран и ре­гионов (США, Япония, Германия Россия, Китай, Европей­ский союз) созда­ны при­оритетные целе­вые про­граммы.

Нанотехнологии уже используются в наиболее значимых областях человеческой деятельности – радиоэлектронике, инфор­мационной сфере, энергетике, транспорте, биотехнологии, медицине, обор­онной промыш­ленности.

За уникальные результаты исследований в этой области присуждено 8 Но­белевских премий.

Предполагается, что основными секторами рынка продукции нанотех­но­логий в ближайшее время станут следующие: наноматериалы, наноэлек­троника, фармацевтика и ме­дицина, химическая промышленность, экология, транспорт, рис. 3.

Рисунок 3 – Основные секторы рынка продукции нанотех­но­логий (милли­ардов долларов в

бли­жай­шие 10 лет

Быстрый рост вложений в на­нотехно­логии за последние годы обу­слов­лен осозна­нием фактического про­гресса в этой области исследований и раз­работок.

Уже сегодня мировая промышленность использует нанотехнологии в процессе произ­водства как минимум 80 групп потребительских товаров и свыше 600 видов сырье­вых материалов, комплектующих изделий и про­мыш­ленного оборудования; в обороте находится бо­лее 5 тысяч товаров – продук­тов наноиндустрии.

По прогнозам американской ассоциации National Science Foundation, в ближайшие 10…15 лет мировой рынок наноматериалов и нанотехно­ло­гий превысит 1 триллион дол­ларов, около 50 % ВВП будет получено с по­мо­щью на­нопродукции.

Нанотехнологии превратились в товар, новую общую ценность. Проис­ходит ком­мерциализация нанотехнологий.

Междисциплинарный характер нанотехнологий, ее объединяющие и интегрирую­щие функции привели к неожиданно новым и непривычным комбинациям в бизнесе и со­циальных отношениях. Поскольку нанотехноло­гические товары и изделия имеют самое разное назначение, происходит активиза­ция и появление новых связей между специали­стами по маркетингу, распре­делению и продаже в достаточно далеких друг от друга об­ластях. Расшире­ние таких связей практически всегда оказывает благотворное воздейст­вие на участников, создавая возможности для обмена знаниями и методами.

Приборы контроля ИФ

Актинометр (1 — 500) Вт/м² .Радиометры. Спектрорадиометр. Радиометр оптического излучения.Дозиметр оптического излучения.

11. Ультрафиолетовое излучение

l = 1 — 400 нм.

Особенности:

По способу генерации относятся к тепловым излучениям, и по характеру воздействия на вещества к ионизирующим излучениям.

Диапазон разбивается на 3 области:

1. УФ — А (400 — 315 нм)

2. УФ — В (315 — 280 нм)

3. УФ — С (280 — 200 нм)

УФ — А приводит к флюаресценции.

УФ — В вызывает изменения в составе крови, кожи, воздействует на нервную систему.

УФ — С действует на клетки. Вызывает коагуляцию белков.

Действуя на слизистую оболочку глаз, приводит к электро-офтамии. Может вызвать помутнее хрусталика.

Источники УФ излучения:

· лазерные установки;

· лампы газоразрядные, ртутные;

· ртутные выпрямители.

11.1. Нормирование УФ излучения

С учетом оптико-физиологических свойств глаза, а также областей УФ излучений (волновые) установлены: допустимая плотность потока энергии, которой обеспечивают защиту поверхностей кожи и органов зрения.

УФ-А не более 10; УФ-В не более 0,005; УФ-С не более 0,001 [Вт/м²]

11.2. Меры защиты

1. Экранирование источника УФИ.

2. Экранирование рабочих.

3. Специальная окраска помещений (серый, желтый,...)

4. Рациональное расположение раб. мест.

11.3. Средства индивидуальной защиты

1. ткани: хлопок, лен

2. специальные мази для защиты кожи

3. очки с содержанием свинца

Приборы контроля: радиометры, дозиметры.

12. Ионизирующее излучение

Ионизирующее излучение — излучение, взаимодействие которого со средой приводит к возникновению ионов различных знаков.

12.1. Характеристики ионизирующего излучения

· Экспозиционная доза — отношение заряда вещества к его массе [Кл/кг];

· Мощность экспозиционной дозы [Кл/кг×с];

· Поглощенная доза — средняя энергия в элементарном объеме на массу вещества в этом объеме [Гр=Грей], внесистемная единица - [Рад];

· Мощность поглощенной дозы [Гр/с], [Рад/с];

· Эквивалентность — вводится для оценки заряда радиационной опасности при хроническом воздействии излучения произвольным составом [Зв=Зиверт], внесистемная единица [бэр].

1 Зв=1Гр/Q, где Q - коэффициент качества (зависит от биологического эффекта ИИ).

· Радиоактивность — самопроизвольное превращение неустойчивого нуклида в другой нуклид, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения

Активностью радионуклида называется величина, которая характеризуется числом распада радионуклидов в ед. времени или числом радиопревращений в ед. времени.

[Беккерель — Бк]

Виды и источники ИИ в бытовой, произв. и окружающей среде:

— корпускулярная (a, b нейтроны);

— (g,лент,электромагн.)

По ионизирующей способности наиболее опасно a излучение, особенно для внутреннего излучения (внутр. органы, проникая с воздухом и пищей).

Внешнее излучение действует на весь организм человека.

Фоновое облучение организма человека создается космическим излучением, искусственными и естественными радиоактивными веществами, которые содержатся в теле человека и окружающей среде.

Фоновое облучение включает:

1) Доза от космического облучения;

2) Доза от природных источников;

3) Доза от источников, испускающих в окружающую среду и в быту;

4) Технологически повышенный радиационный фон;

5) Доза облучения от испытания ядерного оружия;

6) Доза облучения от выбросов АЭС;

7) Доза облучения, получаемая при медицинских обследованиях и радиотерапии;

Эквивалентная доза — от космического облучения — 300 мкЗв/год.

В биосфере Земли находится примерно 60 радиоактивных нуклидов. Эффективность дозы облучения ТЭЦ в 5 - 10 раз выше, чем АЭС в увеличении фона.

При полете в самолете на высоте 8 км дополнительное облучение составляет 1,35 мкЗв/год.

Цветной телевизор на расстоянии 2,5 метра от экрана 0,0025 мкЗв/час, 5 см. от экрана — 100 мкЗв/час.

Ср. эквивалентная доза облучения при медицинских исследованиях 25 - 40 мкЗв/год. Дополнительные дозы облучения 0,5 млБэр/час на расст. 5 м. от бытовой аппаратуры 28 млРент/час.

12.2. Биологическое действие ионизирующих излучений

1. Первичные (возникают в молекулах ткани и живых клеток)

2. Нарушение функций всего организма

Наиболее ралиочувствительными органами являются:

— костный мозг;

— половая сфера;

— селезенка

12.2.1. Изменения на клеточном уровне различают:

1. Соматические или телесные эффекты, последствия которых сказываются на человеке, но не на потомстве.

2. Стохастические (вероятностные): лучевая болезнь, лейкозы, опухоли.

3. Нестохастические — поражения, вероятность которых растет по мере увеличения дозы облучения. Существует дозовый порог облучения.

4. Генетические. 100%-я доза летальности при облучении всего тела 6 Гр, доза 50% выживания — 2,4-4,2 Гр. Лучевая болезнь — более одного Гр. У большинства кажущиеся клиническое улучшение длится 14 — 20 суток.

Период восстановления продолжается 3-4 месяца. Повышенной опасностью обладают радионуклиды, попавшие внутрь (с пищей, воздухом, водой).

Наиболее опасен воздушный путь (за 6 ч. вдыхает 9 м воздуха, 2,2 л воды).

Биологические периоды выведения радионуклидов из внутренних органов колеблется от нескольких десятков суток до бесконечности.

¥ Стронций — 90; Несколько десятков суток ® C₁₄,Na₂₄

12.3. Нормирование ИИ

Нормы радиационной безопасности (НРБ — 76/87)

Регламентируются 3 категории облучаемых лиц:

А — персонал, связей с источником ИИ;

Б — персонал (ограниченная часть населения), находящихся вблизи источника ИИ;

В — население района, края, области, республики.

Группа критических органов (по мере уменьшения чувствительности):

1. Все тело, половая сфера, красный костный мозг

2. Мышцы, щитовидная железа, жировая ткань и др. органы за исключением тех, которые относятся к 1 и 3 группам

3. кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, стопы.

Основные дозовые пределы, допустимые и контрольные уровни, которые приводятся в НРБ — 76/87 установлены для лиц категории А и Б.

Нормы радиационной безопасности для категории В не установлены, а ограничение облучений осуществляются регламентацией или контролем радиоактивных объектов окр. среды.

А дозовый предел — ПДД - наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, которое при равномерном воздействии в течении 50 лет не вызывает отклонении в состоянии здоровья обслуживающего персонала, обнаруживаемые современными методами исследования.

Б дозовый предел — ПД - основной дозовый предел, который при равномерном облучении в течение 70 лет не вызывает отклонений у обслуживающего персонала, обнаруживаемые современными методами исследования.

Основные дозовые пределы для категорий А и Б:

12.3.1. Основные санитарные правила (ОСП) работы с источниками ионизирующих излучений

ОСП 72/78 — нормативный документ

Включает:

1. Требования к размещению установок с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений.

2. Требования к организации работ с ними.

3. Требования к поставке, учету и перевозке.

4. Требования к работе с закрытыми источниками.

5. Требования к отоплению, вентиляции и пыле-, газоочистки при работе с источниками.

6. Требования к водоснабжению и канализации.

7. Требования к сбору, удалению и обезвреживанию отходов.

8. Требования к содержанию и дезактивации раб. помещений и оборудования.

9. Требования по индивидуальной защите и в личной гигиене.

10. Требования к проведению радиационного контроля.

11. Требования к предупреждению радиац. аварий и ликвидаций их последствий.

Проектированние защиты от внешнего ионизирующего излучения, рассчитанные по мощности экспозиционной дозы, коэф. защиты равен 2.

Все работы с открытыми источниками радиокт. веществ подразделяются на три класса:

I. (самый опасный). Работа осуществляется дистанционно.

Работа с ист. III-го класса осуществляется при использовании систем местной вентиляции (вытяжные шкафы).

Работа с источником II-го класса осуществляется в отдельно расположенных помещениях, которые имеют специально оборудованный вход (душевой и средства проведения радиоционного контроля).

При выполнении работ с веществами I, II и III классов проведение радиационного контроля обязательно.

12.4. Методы защиты от ионизирующих излучений

Основные методы:

1) Метод защиты количеством, т.е. по возможности снижение нормы дозы облучения, 2) Защита временем, 3) Экранирование (свинец, бетон),4) Защита расстоянием

Приборы радиационного контроля:

1.дозиметры, 2.радиометры, 3.спектрометры, 4.сигнализаторы, 5. универсальные приборы (дозиметры + другие), 6.устройство детектирования.

13. Пожарная безопасность.

Горение — химическая реакция, которая сопровождается выделением тепла и света.

Для осуществления горения необходимо:

- окислитель (кислород);

- источник возгорания;

- источник пламени.

Если речь идёт о горючих веществах, то степень пожарной опасности горючих веществ характеризуется:

- температурой вспышки;

- температурой воспламенения;

- температурой самовоспламенением.

По температуре вспышке горючие вещества делятся на:

- легковоспламеняющиеся жидкости (до 45°) температура вспышки;

- горючие (более 45°).

Температура вспышки — минимальная температура, при которой над поверхностью жидкости образуется смесь паров этой жидкости с воздухом, способная гореть при поднесении открытого источника огня. Процесс горения прекращается после удаления этого источника.

Температура воспламенения — минимальная температура, при которой вещество загорается от открытого источника огня и продолжает гореть после его удаления.

Температура самовоспламенения — минимальная температура, при которой происходит его воспламенение на воздухе за счет тепла химической реакции без поднесения открытого источника огня.

Горючие газы и пыль имеют концентрационные пределы взрываемости.

13.1. Классификация помещений и зданий по степени взрывопожарноопасности.

ОНТП 24-85

Все помещения и здания подразделяются на 5 категорий:

А - взрывопожароопасные. Та категория, в которой осуществляются технологические процессы, связанные с выделением горючих газов, легковоспламеняющихся жидкостей с температурой вспышки паров до 28 °С,

t_ВСП £ 28 °С; Р - свыше 5 кПа.

Б - помещения, где осуществляются технологические процессы с использованием ЛВЖ с температурой вспышки свыше 28 °С, способные образовывать взрывоопасные и пожароопасные смеси при воспламенении которых образуется избыточное расчетное давление взрыва свыше 5 кПа.

t_ВСП > 28 °С; Р - свыше 5 кПа.

В - помещения и здания, где обращаются технологические процессы с использованием горючих и трудногорючих жидкостей, твердых горючих веществ, которые при взаимодействии друг с другом или кислородом воздуха способны только гореть. При условии, что эти вещества не относятся ни к А, ни к Б.

Эта категория — пожароопасная.

Г - помещения и здания, где обращаются технологические процессы с использованием негорючих веществ и материалов в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии (например, стекловаренные печи).

Д - помещения и здания, где обращаются технологические процессы с использованием твердых негорючих веществ и материалов в холодном состоянии (механическая обработка металлов).

13.2. Причины возникновения пожаров, связанные со специальностью студентов

При эксплуатации ЭВМ возможны возникновения следующих аварийных ситуаций:

· короткие замыкания;

· перегрузки;

· повышение переходных сопротивлений в эл. контактах;

· перенапряжение;

· возникновение токов утечки.

При возникновении аварийных ситуаций происходит резкое выделение тепловой энергии, которая может явиться причиной возникновения пожара.

На долю пожаров, возникающих в эл. установках приходится 20%.

13.2.1. Статистические данные о пожарах

Основные причины: %

- короткое замыкание 43

- перегрузки проводов/кабелей 13

- образование переходных сопротивлений 5

Режим короткого замыкания — появление в результате резкого возрастания силы тока, эл. искр, частиц расплавленного металла, эл. дуги, открытого огня, воспламенившейся изоляции.

13.2.2. Причины возникновения короткого замыкания:

- ошибки при проектировании;

- старение изоляции;

- увлажнение изоляции;

- механические перегрузки.

Пожарная опасность при перегрузках — чрезмерное нагревание отдельных элементов, которое может происходить при ошибках проектирования в случае длительного прохождения тока, превышающего номинальное значение.

При 1,5 кратном превышении мощности резисторы нагреваются до 200-300 °С.

Пожарная опасность переходных сопротивлений — возможность воспламенения изоляции или других близлежащих горючих материалов от тепла, возникающего в месте аварийного сопротивления (в переходных клеммах, переключателях и др.).

Пожарная опасность перенапряжения — нагревание токоведущих частей за счет увеличения токов, проходящих через них, за счет увеличения перенапряжения между отдельными элементами электроустановок. Возникает при выходе из строя или изменении параметров отдельных элементов.

Пожарная опасность токов утечки — локальный нагрев изоляции между отдельными токоведущими элементами и заземленными конструкциями.

13.3. Классификация взрыво- и пожароопасных зон помещения в соотв-вии с ПУЭ

Для обеспечения конструктивного соответствия эл. технических изделий правила устройства эл. установок — ПУЭ-85 выделяется пожаро- и врывоопасные зоны.

Пожароопасные зоны — пространства в помещении или вне его, в котором находятся горючие вещества как при нормальном осуществлении технологического процесса, так и в результате его нарушения.

Зоны:

П-I - помещения, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки паров свыше 61 °С.

П-II - помещения, в которых выделяются горючие пыли с нижних концентрационных пределах возгораемости > 65 г/м³.

П-IIа - помещения, в которых обращаются твердые горючие вещества.

П-III - пожароопасная зона вне помещения, к которой выделяются горючие жидкости с температурой вспышки более 61 °С или горючие пыли с нижним концентрационным пределом возгораемости более 65 г/м³.

Взрывоопасные зоны — помещения или часть его или вне помещения, где образуются взрывоопасные смеси как при нормальном протекании технологического процесса, так и в аварийных ситуациях.

Для газов:

В-I - помещения, в которых образуются горючие газы или пары ЛВЖ, способные образовывать взрывоопасные смеси в нормальном режиме работы.

В-Iа - помещения, в которых образуются горючие газы или пары ЛВЖ, способные образовывать взрывоопасные смеси в аварийном режиме работы.

В-Iб - зоны, аналогичные В-Iа, но процесс образования взрывоопасных смесей в небольших колическтвах и работа с ними осуществляется без открытого источника огня.

В-Iв - зоны, аналогичные В-I, только процесс образования взрывоопасных смесе в небольших колическтвах и работа с ними осуществляется без открытого источника огня.

В-Iг - зоны вне помещения (вокруг наружных эл. установок), в которых образуются горючие газы или пары ЛВЖ, способные образовывать взрывоопасные смеси в аварийном режиме работы.

Для паров:

В-II - взрывоопасная зона, которая имеет место при осуществлении операций технологического процесса при выделении горючих смесей при нормальном режиме работы.

В-IIа - взрывоопасная зона, которая имеет место при осуществлении операций технологического процесса при выделении горючих смесей при аврийном режиме работы.

13.4. Меры по пожарной профилактики

· строительно-планировочные;

· технические;

· способы и средства тушения пожаров;

· организационныё

Строительно-планировочные определяются огнестойкостью зданий и сооружений (выбор материалов конструкций: сгораемые, несгораемые, трудносгораемые) и предел огнестойкости — это количество времениЁ в течение которого под воздействием огня не нарушается несущая способность строительных конструкций вплоть до появления первой трещины.

Все строительные конструкции по пределу огнестойкости подразделяются на 8 степеней от 1/7 ч до 2ч.

Для помещений ВЦ используются материалы с пределом стойкости от 1-5 степеней. В зависимости от степени огнестойкости опрё наибольшие дополнительные расстояния от выходов для эвакуации при пожарах (5 степень — 50 м).

Технические меры — это соблюдение противопожарных норм при эвакуации систем вентиляции, отопления, освещения, эл. обеспечения и т.д.

— использование разнообразных защитных систем;

— соблюдение параметров технологических процессов и режимов работы оборудования.

Организационные меры — проведение обучения по пожарной безопасности, соблюдение мер по пожарной безопасности.

13.5. Способы и средства тушения пожаров

1. Снижение концентрации кислорода в воздуче;

2. Понижение температуры горючего вещества, ниже температуры воспламенения.

3. Изоляция горючего вещества от окислителя.

Огнегасительные вещества: вода, песок, пена, порошок, газообразные вещества не поддерживающие горение (хладон), инертные газы, пар.

Средства пожаротушения:

1 Ручные

1.1 огнетушители химической пены;

1.2 огнетушитель пенный;

1.3 огнетушитель порошковый;

1.4 огнетушитель углекислотный, бромэтиловый

2 Противопожарные системы

2.1 система водоснабжения;

2.2 пеногенератор

3 Системы автоматического пожаротушения с использованием средствв автоматической сигнализации

3.1 пожарный извещатель (тепловой, световой, дымовой, радиационный)

Для ВЦ используются тепловые датчики-извещатели типа ДТЛ, дымовые радиоизотопные типа РИД.

4 Cистема пожаротушения ручного действия (кнопочный извещатель).

Для ВЦ используются огнетушители углекислотные ОУ, ОА (создают струю распыленного бром этила) и системы автоматического газового пожаротушения, в которой используется хладон или фреон как огнегасительное средство.

Для осуществления тушения загорания водой в системе автоматического пожаротушения используются устройства спринклеры и дренкеры. Их недостаток — распыление происходит на площади до 15 м².

Способ соединения датчиков в системе эл. пожарной сигнализации с приемной станцией м.б. — параллельным (лучевым); — последовательным (шлейфным).

13.5.1. Классификация пожаров и рекомендуемые огнегасительные вещества

13.5.2. Организация пожарной охраны на предприятии

Военизированная структура, которая подчиняется МВД. Ответственный директор, гл. инженер. В ведении гл. инженера находится пожаро-техническая комиссия, которую он возглавляет.

14. Безопасность оборудования и производственные процессы

Эксплуатация любого вида оборудования связана потенциально с наличием тех или иных опасных или вредных производственных факторов.

Основные направления создания безопасных и безвредных условий труда.

Цели механизации: создание безопасных и безвредных условий труда при выполнении определенной операции.

Исключение человека из сферы труда обеспечивается при использовании РТК, создание которых требует высоко научно-технического потенциала на этапе как проектирования, так и на этапе изготовления и обслуживания, отсюда значительные капитальные затраты.

14.1. Требования безопасности при проектировании машин и механизмов

ГОСТ 12.2... ССБТ

Требования направлены на обеспечение безопасности, надежности, удобства в эксплуатации.

Безопасность машин определяется отсутствием возможности изменения переметров технологического процесса или конструктивных параметров машин, что позволяет исключить возможность возникновения опасных факторов.

Надежность определяется вероятностью нарушения нормальной работы, что приводит к возникновению опасных факторов и чрезвычайных (аврийных) ситуаций. На этапе проектирования, надежность определяется правильным выбором конструктивных параметров, а также устройств автоматического управления и регулирования.

Удобства эксплуатации определяются психо-физиологическим состоянием обслуживающего персонала.

На этапе проектирования удобства в эксплуатации определяются правильным выбором дизайна машин и правильно-спроектированным раб. местом оператора (пользователя).

ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования.

ГОСТ 12.2.033-78 ССБТ. Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические требования.

14.2. Опасные зоны оборудования и средства защиты от них

Опасная зона оборудования — производство, в котором потенциально возможно действие на работающего опасных и вредных факторов и как следствие - действие вредных факторов, приводящих к заболеванию.

Опасность локализована вокруг перемещающихся частей оборудования или вблизи действия источников различных видов излучения.

Размеры опасных зон могут быть постоянные, когда стабильны расстояния между рабочими органами машины и переменно.

Средства защиты от воздействия опасных зон оборудования подразделяется на: коллективные и индивидуальные.

1 Коллективные

1.1 Оградительные

1.1.1 стационарные (несъемные);

1.1.2 подвижные (съемные);

1.1.3 переносные (временные)

Оградительные средства предназначены для исключения возможности попадания работника в опасную зону: зону ведущих частей, зону тепловых излучений, зону лазерного излучения и т.д.

2 Предохранительные

2.1 наличие слабого звена (плавкая вставка в предохранитель);

2.2 с автоматическим восстановлением кинематической цепи

3 Блокировочные

3.1 механические;

3.2 электрические;

3.3 фото-электрические;

3.4 радиационные;

3.5 гидравлические;

3.6 пневматические;

3.7 пневматические

4 Сигнализирующие

4.1 по назначению (оперативные, предупредительные, опознавательные средства);

4.2 по способу передачи информации

4.2.1 световая;

4.2.2 звуковая;

4.2.3 комбинированная

Сигнализирующие средства предназначены для предупреждения и подачи сигнала об опасности в случае попадания работающего в опасную зону оборудования.

5 Средства защиты дистанционного управления

5.1 визуальная;

5.2 дистанционная

Предназначены для удаления рабочего места персонала, работающего с органами, обеспечивающими наблюдение за процессами или осуществление управления за пределами опасной зоны.

6 Средства специальной защиты, которые обеспечивают защиту систем вентиляции, отопления, освещения в опасных зонах оборудования.

15. Основные положения теории чрезвычайных ситуаций

Техносфера, которая создана человеком для защиты от внешних опасностей по мере эволюции производства, сама становится источником опасности. Необходимо предусматривать ряд мер для защиты от них, а также научится прогнозировать появление такого рода опасностей.

Переход от примитивного оборудования, безопасность при эксплуатации которого решалась в рамках охраны труда, к автоматизированным системам управления производственными процессами предусматривает создание теории безопасности, которое базируется на дисциплинах: экология, охрана труда, математика, физика, специальные дисциплины.

В решении вопросов теории чрезвычайных ситуаций в свое время находилась космонавтика.

15.1. Аксиома о потенциальной опасности деятельности человека

Всякая деятельность потенциально опасна!

Критерием (колическтвенной оценкой) опасности является понятие риска.

Риск — отношение числа тех неблагоприятных событий или проявлений опасности к возможному числу за определенный период времени.

Риск гибели вследствии аварий, несчастных случаев и т.д. 1,5×10^-3, у летчиков — 10^-2.

Под безопасностью понимается такое состояние деятельности, при котором с некоторй вероятностью (риском) исключается реализация потенциальной опасности. Поэтому возникают вопросы, связанные с реглпментированием риска.

Нормированный (приемлемый) риск равен 10^-6.

Фактический риск в 100 и 1000 раз превышает приемлемый. Нормативный показатель приемлевого риска не остается постоянным.

БЖД можно определить как область знаний, изучающая безопасности и защиту от них.

15.1.1. Задачи БЖД:

1.Идентификация (распознавание) опасностей с указанием их количественных характеристик и координат в 3-х мерном пространстве. 2.Определение средств защиты от опасностей на основе сопоставления затрат с выгодами, т.е. с т.з. экономической целесообразности. 3.Ликвидация отрицательных последствий (опасностей).

15.2. Классификация и общие характеристики чрезвычайных ситуаций

Чрезвычайная ситуация — внешне неожиданная, внезапно возникающая обстановка, которая характеризуется резким нарушением установившегося процесса, оказывающая значительное отрицательное влияние на жизнедеятельность людей, функционирование экономики, социальную сферу и окружающую среду.

Классификация:

1. По принципам возникновения (стихийные бедствия, техногенные катастрофы, антропогенные катастрофы, социально-политические конфликты).

2. По масштабу распространения с учетом последствий.

· местные (локальные);

· объектные;

· региональные;

· национальные;

· глобальные.

3. По скорости распространения событий

· внезапные;

· умеренные;

· плавные (ползучие);

· быстрораспространяющиеся.

Последствия чрезвычайных ситуаций разнообразны: затопления, разрушения, радиоактивное заражения, и т.д.

15.2.1. Условия возникновения ЧС.

1. Наличие потенциальных опасных и вредных производственных факторов при развитии тех или иных процессов.

2. Действие факторов риска

· высвобождение энергии в тех или иных процессах;

· наличие токсичных, биологически активных компонентов в процессах и т.д.

3. Размещение населения, а также среды обитания.

15.2.2. Стадии развития ЧС.

1 этап. Стадия накопления тех или иных видов дефекта. Продолжительность: несколько секунд — десятки лет.

2 этап. Инициирование ЧС.

3 этап. Процесс развития ЧС, в результате которого происходит высвобождение факторов риска.

4 этап. Стадия затухания. Продолжительность: несколько секунд — десятки лет.

15.2.3. Принципы обеспечения БЖД в ЧС.

1. Заблаговременная подготовка и осуществление защитных мер на территории всей страны. Предполагает накопление средств защиты для обеспечения безопасности.

2. Дифференцированный подход в определении характера, объема и сроков исполнения такого рода мер.

3. Комплексный подход к проведению защитных мер для создания безопасных и безвредных условий во всех сферах деятельности.

Безопасность обеспечивается тремя способами защиты: эвакуация; использование средств индивидуальной защиты; использование средств коллективной защиты.

Затраты на снижение риска аварий могут быть распределены:

1. На проектирование и изготовление систем безопасности.

2. На подготовку персонала.

3. На совершенствование управления в ЧС.

15.3. Гражданская оборона.

15.3.1. Ударная волна, параметры, единицы измерения, особенности воздействия, способы защиты.

Очаг поражения — территории, которые подвергаются воздействию взрыва. В пределах очага поражения — полное, сильное, частичное и слабое разрушения; за пределами возникают пожары и незначительные разрушения.

Основные поражающие факторы ядерного взрыва:

· ударная волна;

· световое излучение;

· проникающая радиация;

· электромагнитный импульс.

Основная характеристика ударной волны — это избыточное давление взрыва [Па].

Т.к. распространение ударной волны сопровождается движением воздушных масс, то динамическое воздействие, под которым оказываются вертикальные конструкции, носит название давление скоростного напора [Па].

Помимо давления скоростного напора на наземные конструкции действует давление отражения (основная причина нарушения жестких конструкций).

Степень возможных разрушений подземных сооружений оцениваются избыточным давлением на поверхность земли. Масштабы разрушения связаны с мощностью боеприпасов — тротиловый эквивалент [кг].

На масштабы разрушения оказывают влияния: расстояния от центра взрыва; характер и прочность разрушения; рельеф местности и др.

15.3.2. Особенности воздействия ударной волны.

1. Относительно большая продолжительность действия (несколько секунд).

2. Разряжение следующее вслед за областью сжатия (способность затекать в здания).

3. Проникающая радиация — потоки g-излучения и нейтронов при ядерном взрыве. По мере воздействия на людей радиация изменяет свойство материалла (пластик превращается в твердое вещество).

4. Радиактивное заражение (приземное заражение атмосферного слоя воздуха, воды).

Форма следа радиактивного облака — элепс. Через один час после взрыва а местности, которая подверглась взрыву, мощность экспоненциальной дозы равняется 100 Р/ч, через 8 часов она снижается в 10 раз.

Зараженность воздуха и воды оценивается активностью радионуклидов.

Электромагнитный импульс — поражающий фактор, который воздействует на электронную и электро аппаратуру. Это связао с тем, что в результате ядерного взрыва появляется электромагнитный импульс, который охватывает весь диаппазон частот электромагнитных колебаний, в том числе диапазон связи, радиолакации и электроснабжения

Для защиты от эл.магн. импулсов используют экранирование линий электроснабжения.

Травмы при ударной волне делятся на: легкие (при избыточном давлении взрыва 20-40 кПа) средние и тяжелые (от 50 кПа и выше).

Характер разрушений, объем спасательных работ, условия их выполнения в очаге поражения зависят от давления ударной волны, рельефа местности, метеоусловий, расположения населенных пунктов.

Зона разрушений подразделяется: сильная, средняя (завалы), слабые.

Зоны пожаров: сплошных, в завалах, отдельных пожаров.

Поиск по сайту: