Статья: Безопасность электромагнитных полей

Только с помощью этой концепции можно объяснить экспериментальные факты /5,6,/ по зависимости биологических эффектов от изменений частоты ЭМП;только с помощью этой концепции можно объяснить и спланировать дальнейшие эксперименты по вызову устойчивых стрессовых и патологических состояний животных со смертельным исходом.Концепция энергетического воздействия ЭМП показала свою частичную несостоятельность - например в том,что при кратковременном воздействии сверхсильных /около 1 Тл/ магнитных полей изменение состояния организма незначительное /21/.В качестве примера полезно также рассмотреть воздействие ЭМП миллиметрового диапазона волн из работы /5/,где представлены зависимости эффекта воздействия ЭМП на кроветворную систему опытных животных /мышей и крыс/. В этой работе можно проследить малую зависимость эффекта воздействия от мощности облучения миллиметровыми волнами, показана острорезонансная зависимость биологического эффекта от отношения ширины частотной полосы воздействия к частоте Df/f .В работе /13/ показано,что для импульсных излучений биологический эффект пропорционален величине Df/T,где T-период повторения импульсов (период модуляции).

Наличие двух концепций воздействия ЭМП приводит к выводу о том, что на ИТЭР необходимо контролировать частотные и энергетические параметры воздействующих излучений,а также оценивать изменения состояния здоровья работающих на основе донозологической гигиенической диагностики /22/.Необходимо связать информационные параметры ЭМП с изменением состояния здоровья.Методические рекомендации /10,16/ по оценке состояний организма на основе адаптационных реакций не учитывают того,что изменения показателей состояния здоровья работающих возникают при хроническом воздействии ЭМП через 2-3 года /17/.Поэтому методика /16/ была дополнена ретроспективной и прогностической оценкой на основе знтропийного метода /29/, и связано изменение энтропии систем организма /в частности системы белой крови/ с количеством информации,переносимой ЭМП /14/.Такая модель отрабатывалась методически /8,9,22,32/, и в основу заложено то,что эффект воздействия и само воздействие измеряется в одних и тех же величинах энтропии или количества информации (т.е. в битах).

Особенностью ИТЭР является комбинированное действие ионизирующих и неионизирующих излучений на персонал /и население/.Следует отметить,что имеющиеся в литературе данные о комбинированном /в частности синергитическом/ действии излучений не отвечает запросам практики.Результаты экспериментальных исследований часто не сравнимы и не равнозначны /поскольку не всегда соблюдаются и учитываются порядок действия разных факторов/,уровни воздействия очень велики и не соответствуют производственным и бытовым условиям.Т.е. большинство экспериментальных исследований поставлены в плане концепции энергетического воздействия,а это значит,что для достижения эффекта, обычно связанного с развитием лучевой болезни,авторы стремятся использовать "сверхсильные" дозы и "сверхсильные" электромагнитные излучения,которые редки в практике.При комбинированном синергетическом воздействии различные концепции такие,как предельно допустимые пороговые значения отдельных факторов,стали более неприемлемы.Например,два фактора,имеющие значения значительно менее своих ПДУ,вместе могут приводить к последней стадии стресса и болезням /16,46/.

Таким образом,развитие такой новой технологии,как термоядерная энергетика,приводит к появлению новых подходов в системе /технике/ безопасности,в частности к разработке новых методик и технических средств контроля.Изучение восприимчивости человека к магнитным полям (есть эксперименты"где человек чувствует поле в 1ОООО раз меньше геомагнитного /3/) может только усилить этот процесс.

В табл.1 и на рис.1 (см. приложение N1) представлены расчетные данные для индукции ПМП в помещениях ИТЭР /41 / и ИНТОР /42/.

Из гл.1 и рис.1 следует, что но всем реакторном зале и в прилегающих помещениях уровень ПМП превышает 10 мТл и магнитное поле обладает большим градиентом, максимально около 1 Тл/м, что существенно затруднит индивидуальный и инспекционный контроль ПМП на ИТЭР.

При использовании сверхпроводящих магнитных систем магнитное поле будет существовать и в перерывах между импульсами, т.е. практически постоянно. Поэтому при проведении определенных работ на не исключается кратковременное периодическое пребывание персонала в местах, где индукция ПМП выше 10 мТл, что обуславливает необходимость индивидуального контроля МП и определение зональности помещений ИТЭР.

С точки зрения физики и техники для получения термоядерных температур в системах с магнитным удержанием наиболее эффективным является метод нагрева плазмы энергией ЭМП радиочастотного диапазона. В горячей магнитоактивной плазме существует много механизмов поглощения энергии ЭМП, определяемых диэлектрическими свойствами плазмы. Есть несколько частотных диапазонов, в которых возможен нагрев плазмы. Каждый метод нагрева обеспечивает передачу энергии определенному типу заряженных частиц: ионам и (или) электронам. Кроме нагрева плазмы электромагнитные волны могут быть использованы и для других целей, в частности, для получения первоначального пробоя (предионизации), создания стационарного тока, контроля профилей температуры или тока, для уменьшения уровня примесей и т.д. В настоящее время выделяют три основных частотных диапазона (рис. ), в которых показано, что взаимодействие волн с плазмой может быть достаточно сильным: ионно-циклотронный (ИЦ), нижнегибридный и электронно-циклотронный (ЭЦ). Достоинства ВЧ-, СВЧ-систем нагрева плазмы связаны с тем, что ВЧ-антенны могут быть термоизолированы от плазмы, а источники ВЧ-энергии можно расположить за защитными экранами, исключив возможность попадания на них прямого нейтронного излучения. Это обеспечивает удобство обслуживания н эксплуатационных системах, но увеличивает возможность воздействия ЭМП на персонал. Конструкция излучателя электромагнитных волн в плазму зависит от частотного диапазона, типа возбуждаемой плазменной волны и ряда параметров плазмы. Для ИЦ диапазона, вследствии достаточно низкой частоты, излучателями являются индуктивные петли, хотя и возможно применение волноводных излучателей. Для ИЦ диапазона промышленность выпускает мощные вакуумные триоды и тетроды, на этих лампах собираются усилители. Для НГ-диапазона существуют клистроны, гироконы и т.д.Для ЭЦ-диапазона используются новые классы мощных генераторов миллиметрового диапазона волн, в частности, гиротронов /3/, которые дополнительно являются источниками сильного ПМП (индукцией до 1 Тл).

Необходимым оборудованием для диагностики плазмы является лазер. С позиции безопасности лазеры классифицируются по способности первичного или вторичного (отраженного) излучения вызывать биологически значимые повреждения,в первую очередь глаз и кожи. При комбинированном воздействии вредные факторы подразделяют на два типа. К первому типу относятся факторы воздействующие в основном на весь организм (ЭМП, ионизирующее излучение, вибрация, микроклимат). Ко второму типу относят факторы, воздействующие в основном на отдельные органы (лазерное излучение, аэрозоли, химические вещества, шум). Однако разграничение этих типов может быть нечетким, например, аэрозоли с бериллием,содержащий тритий, с тритидами металлов, миллиметровые волны (СВЧ-излучение).Лазерное излучение можно отнести как к первому, так. и ко второму типу, т.к. под воздействием этих излучений может происходить нарушение жизнедеятельности как отдельных органов,так и организма в целом. Однако с позиции опасности лазерного излучения в качестве тканей, которые непосредственно поглощают излучения, рассматривают только глаза и кожу. Поэтому ПДУ лазерного излучения определены именно для этих тканей при учете только тепловой (энергетической) концепции воздействия, хотя известен ряд экспериментальных результатов, которые не вписываются в рамки этой энергетической модели.

3.Предельно допустимые уровни

ПДУ при работе с постоянными магнитами,согласно /26/ составляет 100Гс (10мТл).Однако при разработке этого ПДУ не учитывались работы с крупными магнитами,т.к. ПДУ был разработан для условий производства небольших,локальных магнитов /17/.

Результаты выполненных физико-гигиенических исследований были использованы для обоснования рекомендаций по временной регламентации работ в магнитных полях для персонала ИТЭР /19,20/.В соответствии с этими отраслевыми методическими рекомендациями временная регламентация работ в ПМП для одного человека в смену составляет (табл.2):

Таблица 2

B,мТл 10 20 30 50 60 90 100 >100

t,ч 6.0 3.0 2.0 1.2 1.0 0.6 0.2 0

B,мТл-индукция постоянного (квазипостоянного) магнитного поля;

t,час-время воздействия в течение рабочего дня.

Обоснованность отраслевых рекомендаций подтверждают биологические эксперименты и последующее нормирование, проведенные для Министерства обороны СССР /15/ (данные табл.3).

Таблица 3

В,мТл 0.625 6.25 15 25

t,ч 24 8 2 1

B·t,мТл·ч 15 50 30 25

Для сравнения приведем рекомендации Министерства Энергетики США /38,45/ по ПМП (табл.4 ).

Таблица 4

Рекомендуемые США максимальные времена воздействия для индукции "В" по постоянным магнитным полям

Тип воздействия Для 8 часов Для 1 часа и меньше Для 10 минут и меньше

На все тело 10мТл 100 мТл 500 мТл

На руки и кисти рук 100мТл 1000мТл 2000мТл

Несколько измененные (более "смягченные") рекомендации США по ПМП /41/ представлены в табл.5.

Таблица 5