核辐射及其安全防护

核辐射及其安全防护（精选10篇）

核辐射及其安全防护 篇1

根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场能够在其周围激发涡旋磁场,变化的磁场也能在其周围激发涡旋电场,两者相互激发,闭合的电场线和磁场线就会像链条一样一环套一环,在空间传播开来,从而形成了电磁波[1,2]。电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在,并在一般情况下以波的形式运动,如图1所示[2]。

电磁辐射(Electromagnetic radiation,EMR)是能量以电磁波形式在空间传播的物理现象,其主要来源于以下两个方面[2]:自然电磁辐射和环境电磁辐射。自然电磁辐射主要来自大气层中的雷电、宇宙射线、地球磁场辐射等;环境电磁辐射主要来源于发射塔、高压线、雷达站、微波设备、射频设备、家用电器(常用小家电的辐射强度如图2所示)等。电磁辐射会对人体产生危害,平均磁感应强度小于0.2 μT的电磁辐射环境是人体健康的安全范围。长期在金融、广电、IT、电力、电信、民航、铁路、医疗等行业工作的人员更容易遭受电磁辐射的侵害,其癌症发病率更高,因此急需开发高性能的电磁辐射防护材料。

本文简要介绍了电磁辐射的危害及其防护标准,重点阐述了电磁波屏蔽材料和吸波材料的发展现状。

1 电磁辐射的危害

电磁辐射看不见、摸不着,直接作用于机器或者人体,是危害极重的“隐形杀手”。电磁辐射对人体的作用机理可以分为热效应、非热效应和累积效应[3,4,5]。

(1)热效应。

它是指在高强度电磁波照射下,人体吸收辐射能量,在体内转化为热量,产生生物效应。人体中70%以上是水,水分子受到电磁辐射后相互摩擦,引起机体升温,从而影响体内器官的正常工作。在电磁场作用下,由于射频电磁场方向变化很快,使得人体内的极性分子迅速发生偶极子的跟随反复取向作用,导致相邻偶极子相互碰撞摩擦产生热量。另外,当电磁场的频率很高时,机体内电解质溶液中的离子将在其平衡位置振动,也将电能转化为热能。同时,由于机体内某些成分为导体,而且在不同程度上具有闭合回路的性质,可以产生局部性电与磁的感应涡流,导致生热。电磁辐射热效应具有线性特点,系统热能量正比于场强的平方。产生热效应的电磁波功率密度为10 MW/cm2,微观致热效应为1～5 MW/cm2,浅致热效应为10 MW/cm2以下。当功率为1000 W的微波直接照射人体时,可在几秒内致人死亡。

(2)非热效应。

它是指电磁场通过使生物体温度升高的热作用以外的方式改变生理生化的效应。射频电磁场有非热作用的存在,即在不引起体温变化的低强度作用下使人体出现神经衰弱及心血管系统机能紊乱。对于交变电磁场,一般来讲,其生物活性随波长减小而递增,即微波>超短波>短波>中长波。

(3)累积效应。

热效应和非热效应作用于人体后,对人体的伤害尚未来得及自我修复之前,再次受到电磁辐射时,其伤害程度就会累积,久而久之便会成为永久性病态,危及生命。

另外,电磁辐射最严重的危害之一是产生电磁干扰。随着电子线路和元件的微型化、集成化、轻量化和数字化,日常使用的电子产品极易受外界电磁波干扰而出现误动、图像障碍及声音障碍等。在某些医院、银行、加油站、机场内部等,具有发射源功能的无线电设备被禁止使用,就是为了防止电磁干扰,以免造成不必要的损失。近几年,国外曾发生了电子游戏机妨碍警察通讯,袖珍电子计算机造成民航导航装置发生误动,以及电脑控制的流水线生产失控、机械手乱动作伤人等事故,这些轻则造成财产损失,重则导致机毁人亡[2]。

2 电磁辐射防护标准

电磁辐射已成为第四大环境污染源,世界各国相继开展了大量的研究,并制定了相应的标准。国内外制定的电磁辐射防护标准分别如表1、表2所示。

3 电磁辐射防护材料

电磁辐射防护是对目标电磁辐射污染进行控制或采用电磁辐射防护材料进行空间电磁辐射污染屏蔽、隔离、吸收,保护电子设备或人等免受辐射危害的行为。目前,电磁辐射防护材料主要有电磁波屏蔽材料和电磁波吸波材料。

3.1 电磁波屏蔽材料

由电磁波屏蔽原理可知,一般情况下,金属导体的波阻抗远小于空气波阻抗,因此透入到金属内部的波强度远小于入射波强度。电磁波衰减幅度取决于空间阻抗和金属体固有阻抗的匹配情况,不匹配程度愈大,反射衰减也愈大。

目前,电磁波屏蔽材料主要包括导电涂料、金属敷层屏蔽材料、本征型导电高分子材料和填充复合型屏蔽材料4大类,其特点分别如表3[2,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18]所示。然而,上述材料的电磁波屏蔽机理还有待深入系统的研究,以便进一步提高其电磁屏蔽效能。

西北有色金属研究院在国家“863”计划、国家“973”计划、国家自然科学基金和国家重大科技成果转化等项目的支持下,针对填充复合型屏蔽材料开展了大量的研究,制备出金属纤维混纺织物、纯金属纤维织物和金属纤维/聚合物复合材料等电磁波屏蔽材料,其电磁屏蔽效能最高可达84.3 dB,在治理电磁辐射领域具有广阔的应用前景。

3.2 电磁波吸波材料

电磁波吸波材料主要由吸波剂、基体和一些添加剂3部分组成,通过吸收透入到材料表面的电磁波能量,并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其它形式的能量而耗散掉[2,19]。良好的吸波材料必须具备两个条件:一是电磁波射入到吸波材料内,其能量损耗尽可能大;二是吸波材料的阻抗与电磁波的阻抗相匹配,此时满足无反射。

现代化战争对吸波材料的吸波性能要求越来越高,一般传统的吸波材料很难满足需要,为此科研工作者开发了多种新型吸波材料,主要包括磁性吸波材料、碳基吸波材料、纳米吸波材料、手性吸波材料、导电高分子吸波材料、等离子体吸波材料和电路模拟型吸波材料等。

磁性吸波材料主要包括铁氧体、金属微粉和多晶金属纤维等,它是目前研究和应用较多的一类吸波材料。据文献[20]报道,在磁性吸波材料中掺入微量稀土元素能很好地提高材料的吸波性能。林培豪等[21]采用高能球磨及热处理方法制备了磁性吸波材料,并研究了磁场热处理对该材料微波吸收特性的影响。研究表明,磁场热处理使磁性粉体的吸波带变窄,且在微波损耗过程中,磁损耗作用增大,而介电损耗作用减弱。多晶铁纤维吸波材料具有质量轻、面密度小(可降至1.5～2 kg/m2)、频带宽(4～18 GHz)等优点,并且可以通过调节纤维的长度、直径、排列方式、分散剂的含量等调节材料的电磁参数。李小莉等[22]采用MOCVD法制备了羰基多晶铁纤维,并分析了其电磁参数的变化趋势。研究表明,多晶铁纤维以较低填充比(应控制在65%以下)、较薄的厚度便可获得较好的吸波效果,有可能成为良好的轻质高效吸收剂。在国外,美国3M公司研制出的亚微米级多晶铁纤维吸波涂层在4～6 GHz频带内的反射率低于-5 dB,在6～20 GHz频带内的反射率低于-10 dB。欧洲GAMMA公司利用多晶铁纤维吸波材料成功研制出雷达隐身涂层,实现了宽频吸收,其最大吸收可达34 dB。据报道,该技术已成功用于法国战略导弹和载人飞行器[23]。

碳基吸波材料主要包括石墨基、炭黑基、碳纤维基和碳纳米管等吸波材料,该材料具有优异的吸波性能,兼有厚度薄、密度小、频带宽及多功能等特点,对微波和红外皆有极好的吸波效果,还能与结构复合材料或结构吸波材料复合,是一类极具发展潜力的高性能吸波材料。碳基吸波材料具有承载和减小雷达波反射截面的双重功能,其以优异的力学性能和隐身性能已大量应用于隐身技术[24]。王雯等[25,26]在聚丙烯腈中加入Fe、nano-Fe和FeC2O4·2H2O制备了3种新型电磁损耗型碳基复合吸波材料,结果表明,加入Fe和nano-Fe制备的碳基复合材料有效改善了纯碳材料的输入波阻抗匹配程度,提高了微波吸波性能;另外,随着热处理温度的升高,复合材料的介电常数增加,其对电磁波损耗能力增强。

纳米吸波材料具有优异的吸波性能,兼有频带宽、多功能、质量轻及厚度薄等特点,对微波和红外皆有极好的吸波效果,是一种最具发展前途的隐身材料[27,28]。美、英、俄、法、德、日等国都把纳米复合隐身材料作为新一代隐身材料进行探索和研究。美国已研制出一种称作“超黑粉”的纳米吸波材料,其对雷达波的吸收率可达到99%。目前,国内外的纳米材料研究体系主要有纳米金属膜、纳米铁氧体、纳米导电聚合物、纳米碳化硅、纳米Si/C/N和Si/C/N/O材料、纳米石墨、碳纳米管(CNTs)等吸波材料[29]。

手性吸波材料是在基体材料中加入手性旋波介质复合而成的新型吸波材料,它与普通吸波材料相比具有两大优势:一是调节手性参数比调节介电常数和磁导率容易;二是手性材料的频率敏感性比介电常数和磁导率小,容易实现宽频吸波[30]。在实际应用中,手性吸波材料主要有本征手性材料和结构手性材料两类。目前研制雷达吸收型手性材料的主要途径是在机体材料中掺杂手性结构物质。

导电高分子吸波材料具有质轻、电磁参数可调、易加工等优点,通过不同的掺杂剂或掺杂方式进行掺杂可以获得不同的电导率,使用方便,但其性能稳定性差、耐热性低、不耐老化,目前还没有达到实用阶段[31]。其包括聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚对亚苯、聚苯硫、席夫碱类化合物等,其中席夫碱类化合物作为一种新型导电高分子吸波材料有着广阔的应用前景,但是目前吸波效果较好的席夫碱材料仅有视黄基类席夫碱及其配合物,而视黄基类席夫碱制备困难、原料昂贵,大大限制了它的应用[32]。

等离子体吸波材料具有吸波频带宽、吸波率高、隐身效果好、使用简便、使用时间长、价格低廉等优点。一般涂料以钋-210、锔-242和锶-90等放射性同位素为原料,在飞行器飞行过程中放出强射线,高能粒子促使空气电离形成等离子体层,其吸波性能在1～20 GHz范围内衰减可达17 dB,但安装等离子体发生器的部位无法实现隐身,而且所需电源功率很高,设备庞大,因此仍需开展大量的研究工作[28]。袁忠才等[33]研究了两种厚度均为5 cm的等离子体层对频率0.1～100 GHz电磁波的透射系数,结果表明随着最大电子密度的增大,透射系数在10 GHz以下的频段内变化明显,且要有效降低透过的低频电磁波能量,最大等离子体电子密度至少应在1017 m-3以上。

电路模拟型吸波材料是一种新型而有效的吸波材料,它是将电路模拟结构引入到吸波复合材料的设计中制备而成[34]。

上述电磁波吸波材料大部分还处于实验室研究阶段,尚不能实现工业化应用,而且吸波机理有待进一步研究。

4 展望

电磁辐射已成为危害人体健康的第四大环境污染源,同时也会对电子设备造成干扰,而电磁辐射防护材料是治理电磁辐射最有效的措施之一,因此开展该材料的研究具有重要意义。然而,目前开发的电磁波屏蔽材料和吸波材料大部分还处于实验室研究阶段,而且其屏蔽或吸收电磁波的机理尚需深入系统的研究,从而为制备出高性能的电磁辐射防护材料提供理论指导和技术支持,最终实现工业化大规模应用。

防护服不能防核辐射 篇2

商家卖的所谓的防辐射服防的都是电子产品产生的电磁辐射，并不能防真正的核辐射。矿物如果有辐射则多属于含有放射性元素的电离辐射，也称放射性辐射或核辐射，而电脑辐射多是电磁辐射，二者的危害程度也是不一样的。简单地说，放射性辐射能量较高，可以引起周围物质的原子电离，因此对机体造成的伤害较大，而且是不可逆性的。而电磁辐射是由于交变的电场和磁场产生的电磁波向周围空间产生的辐射。由于这类辐射的能量较低，无法引起周围物质电离，因此这种辐射对人体影响较小。

我国部分地区检测出的人工放射性核素所带来的附加辐射剂量极其微弱，小于岩石、土壤、建筑物、食物、太阳等自然辐射源形成的天然本底辐射剂量的十万分之一，仅相当于一个人乘坐两千公里飞机所受辐射剂量的千分之一，仍在当地辐射水平正常涨落范围之内，因此不会对环境和公众健康造成影响，不需要采取任何防护措施。

刍议电磁辐射的危害及其防护措施 篇3

1 电磁辐射与电磁环境污染的概念

变化的电场会引起一个变化的磁场, 同时, 变化的磁场亦会引起一个变化的电场。不断变化的电场和磁场, 就会形成一个向空间传播的电磁波。从专业角度说, 电磁辐射一般指频率在100KHz以上的电磁波。是指变化的电场和变化的磁场相互作用而产生的一种能量流的辐射。但国标《电磁兼容术语》GBT4365中也注释:“可将电磁感应引申包括在电磁辐射中”。所以, 环境保护中的电磁辐射概念包括:辐射和感应。

环境中产生电场、磁场、电磁场的设施大致可分为五类:

1.1 广播电视发射系统:电视发射塔、广播传播台站等

1.2 无线通信发射系统:手机基站、雷达等

1.3 高压送变电系统:如高压线、变电站、换流站等

1.4 电气化铁道:如磁悬浮列车等

1.5 工业、科学、医疗用电磁能设施:如高频冶炼炉等

电磁环境污染:是指相关设施在环境中所产生的电磁能量或强度超过国家规定的电磁环境质量标准, 并影响他人身体健康或干扰他人正常生活、正常工作的现象。

2 电磁环境污染的危害

当环境中电磁场水平超过一定程度时, 就会对周围的人和设施产生一定的影响, 其危害主要包括两方面:对人体的危害和对其他电信设施的影响:

2.1 对人体及生物的热效应危害:

热效应:人体内所含的蛋白质和水分子等都是不均匀电介质, 在变化的电磁场中, 随电场的变化而不断振动, 分子之间相互摩擦产生热量。一般情况下, 人体对这种热量有调节和扩散功能。但如果热量产生的速度太快, 超过人体正常的调节能力时, 这种热量就会在人体中积累, 从而使蛋白质温度升高。我们日常使用的微波炉就是利用电磁辐射热效应原理工作的。国际非电离辐射防护委员会 (IC-NIRP) 报告表明:“在10MHz到300GHz范围内, 个体暴露在能量比吸收率SAR为4W/kg的电磁场中30分钟, 体内蛋白质温度升高将超过10C……”。“在对细胞和动物的研究中, 当体内蛋白质温度上升1-20C时, 已有大量的生理影响表现出来:血-脑屏障渗透率的增加、神经和肌肉神经功能的改变、细胞膜功能的改变、后代的变化 (精液制造的减少和畸变) 、眼睛障碍 (晶体混浊和角膜异常) 。”

2.2 对人体及生物的非热效应危害:

非热效应:是指电磁场对人体产生的、除了由于热量积累而引起的生理效应以外的其他生理病症。例如:人体长期处在强磁场中, 则会影响神经系统正常功能, 如使人出现头疼、心悸、失眠、记忆力减退、白细胞减少、视力下降, 甚至影响儿童发育。据我国优生优育协会的统计表明, 全国每年出生的2000多万新生儿中, 接近120万为缺陷儿, 专家指出, 导致婴儿缺陷因素中, 电磁辐射危害最大。另有研究结果表明, 微波炉所产生的电磁波可能诱发白内障、导致大脑异常, 甚至降低生育能力等。前苏联曾发生的一起震惊世界的电脑杀人案, 就是由于外来的电磁波干扰了电脑中已经编好的程序, 导致超级电脑误动作而突然放出强电流, 使得当时正在与这台超级电脑对弈的国际象棋大师古德科夫导致当场命归西天。

2.3 对电器设施的影响:环境中电磁本底水平的增高, 会对其他用电设施或信号系统产生影响和干扰。

3 主要防护措施

电磁辐射的危害及防护工作已经引起世界各国的高度重视。联合国人类环境会议曾明确要求各国政府加强电磁辐射污染防治工作。目前, 防止电磁辐射的主要措施一般有以下几种:

3.1 距离防护。

根据电磁场强度在传播过程中随距离的加大而减弱的原理, 可以采取远离辐射源的方法, 使工作地点位于辐射强度最小的地方, 避免在靠近辐射源的正前方工作或停留。如在手机接通或者拨出时, 手机应尽可能远离身体, 在通话的过程中, 人体与手机天线也要保持一定的距离。

3.2 屏蔽与接地防护。

为了限制电磁场的泄漏, 从降低或消除电子设备的电磁辐射着眼, 采取电磁屏蔽与接地技术, 已经成为公认的一项根本性的有效措施, 屏蔽通常分为整体屏蔽和单元屏蔽。

整体屏蔽与接地

根据工艺条件或具体操作要求, 整体屏蔽有两种:3.2.1设备整体屏蔽:对某些射频设备, 比如射频溅射仪、半导体外延炉、微波炉、高频焊接等设备, 可以采用金属板或网制作屏蔽小室, 将上述设备屏蔽起来;也可以采取将某一台设备随机型屏蔽起来。无论上述哪种方法, 都能有效地降低设备的电磁辐射强度, 且操作人员可以通过控制系统在屏蔽提外部控制, 有效地保护了人体健康。不仅如此, 还可以避免对外环境构成过大的污染。3.2.2屏蔽操作室:我国现行的一种防护办法是对作业人员进行整体屏蔽, 即用金属网 (个别有用金属板的) 做成六面体的屏蔽室, 将所有控制部分均引入屏蔽室内, 作业人员置屏蔽室操作。这种方案, 从保护人工来说是十分可行的, 但由于它将人屏蔽起来, 而设备依然对外辐射, 所以不能避免对外环境的污染。

3.3 吸收防护。

应用吸收材料作为防护措施, 一般都用在微波防护方面。在微波场源的周围, 或需要防护的环境四周, 设置吸波材料或装置, 可以大幅度地将微波辐射场强度衰减下来, 达到防护的目的。吸收防护有两种:3.3.1在主要辐射直视通道上使用波能吸收装置, 例如吸收负载、功率吸收器等, 用来衰减直视通道方向的微波辐射。3.3.2在调机车间设置六面体吸波材料, 可以防止微波辐射泄漏到外面去;也可以在需要防护的环境外部设置吸波材料, 阻止微波辐射进去。国产吸收材料较多, 主要是由各种塑料、橡胶、胶木、陶瓷等基材中假如铁粉、石墨、木材或水等研制而成。

3.4 时间防护:尽量缩短受到电磁场暴露的时间, 如减少手机通话时间等。

3.5 科学管理:合理规划大型电磁辐射设施布局, 减少大型设施电磁辐射高场强区域叠加而导致超标的概率。

3.6 个体防护。

在无法远离电子产品和电磁辐射环境的情况下, 人们可以利用有效的方法, 将电磁能量限制在规定的空间内, 阻止其传播扩散;另一方面, 人们也可以穿戴专用的防护衣帽和眼镜, 加强对自己的内脏系统、泌尿生殖系统和眼部进行防护。目前, 世界各国的专家们已经研制出了大量的电磁防护产品, 如防护墙纸、防护透明薄膜、屏蔽服、防护眼镜、“护胎宝”围裙、移动电话防辐射屏、计算机显示器防护屏、计算机电磁辐射防护罩等, 这些产品都能起到很好的防护作用。此外还应加强锻炼, 增强体质, 能提高自身免疫能力。平时多喝绿茶, 多吃一些富含维生素B的食物, 如胡萝卜、海带、油菜、卷心菜及动物肝脏等, 有利于调节人体电磁场紊乱状态, 增加机体抵抗电磁辐射污染的能力。

3.7 开展区域和战略性环境影响评价, 做好“规划控制区”环境管理:

由于大功率电磁波发射设施, 尤其是中波发射台, 其产生的电磁辐射衰减较慢, 在较大范围内电磁强度都很高。必须开展区域和战略性环评工作, 科学规划合理布局, 加大城市绿化面积。并划定规划控制区 (包括控制区和限制发展区两部分) , 在土地规划部门的配合下, 要求在“控制区”内, 严禁公众进入, 而外围的“限制发展区”内的土地, 不得修建居民住房或其它敏感建筑。

辐射：安全标准真安全？ 篇4

辐射危害是不定时的炸弹

传统观点认为，当一个细胞接受了电离辐射后，它要么死亡，要么带着受损的DNA继续存活。如果受损DNA无法被细胞的修复酶修复，那么它所分裂形成的新细胞也会带着同样的DNA缺陷。有的缺陷可能造成细胞无止境地分裂，并最终导致癌症。而现在，一些科学家却提出了第三种可能性，那就是细胞既没有死去，也没有立即出现DNA损伤，而是变得不稳定。

这种不稳定就像一颗定时炸弹，在细胞分裂了多次后，可能问题才会显现出来。而造成这种不稳定性的辐射剂量可能很小，甚至小于每年1毫西弗特的辐射剂量，而国际上的电离辐射安全标准也只是不超过1毫西弗特/年。可是，一次对胸部的CT扫描，辐射量就达到10～15毫西弗特，乳房X光照射的辐射量为3毫西弗特，还有人因为工作原因，长时间处于辐射较大的环境中，一年所接受的辐射可能高达20毫西弗特。如果小剂量辐射可能造成细胞基因不稳定是真的，那么辐射的伤害可能比我们想象得要大得多，甚至污染了人类的基因群，让我们的后代出现缺陷或者疾病。

辐射面前的脆弱者

由于辐射带来的不稳定性会在细胞分裂多次后显现出来，所以，那些还处于分裂中的细胞最容易成为“受害者”。一个人一生中经历的细胞分裂，大多数都是在生命的头几年或者青春期。因此，儿童和青少年更容易受到辐射的伤害。不过，像骨髓中负责制造红血球和白血球的干细胞、肠道和皮肤中的干细胞，则会在成年后继续分裂。另外，成年男性的精子会不断产生，也是因为精原细胞会持续分裂。这些分裂中的细胞在辐射面前，也特别脆弱。除了分裂中的细胞以外，有些特定的基因可能也会让细胞受到辐射后变得不稳定。英国牛津郡医学研究理事会的科学家从4个人身上分别取出一些干细胞，并让其接受辐射，结果在这些干细胞分裂了10～15次后，其中两个人的干细胞所分裂的细胞出现了染色体缺陷，而另两个人的干细胞所分裂的细胞一切正常。可能是基因让后两个人的干细胞受到辐射后仍能够保持不错的稳定性。

这样一来，除了儿童和青少年，我们可能还忽略了许多易受到辐射伤害的成年人。例如，国际制定的辐射安全标准只是针对一般人来说有效，而对于一些基因上容易受到辐射伤害的人，远远小于安全标准的辐射剂量也可能对他们造成辐射伤害。

辐射真的如此可怕吗

瑞典的可罗林斯卡学院发现，受到辐射的人类淋巴细胞所分裂的细胞会出现染色体缺陷；美国得克萨斯州立大学发现，受到辐射的人类乳房细胞所分裂的细胞会出现染色体异常；意大利那不勒斯大学发现，受到X射线照射后的皮肤细胞所分裂的细胞有染色体问题。这些似乎都说明了，电离辐射会增加细胞基因的不稳定性，让受到辐射的细胞在多次分裂后出现染色体异常。而细胞基因的不稳定性可能带来很多可怕的后果，除了癌症以外，还会造成婴儿的先天缺陷、遗传疾病、加速老化、免疫力低下等等问题。如果这一切属实，那么因为核污染、医疗辐射或者工作环境辐射大等患病或者死亡的人数可能大大超乎我们的预计。

不过，很快有学者提出，这些都是细胞在实验室中受到辐射后的结果，并不能说明活生生的人在受到辐射后也会出现相同的反应。英国国家放射防护局的研究者认为，低剂量的辐射会造成细胞基因不稳定的说法扩大了辐射的危害。从有关广岛和长崎原子弹爆炸的幸存者的研究来看，核武器造成的辐射并没有导致细胞基因的不稳定性，即使有，也不能说明其能够导致癌症。

然而，支持辐射导致细胞基因不稳定的学者则认为，核爆炸幸存者受到的辐射和生活中长期累积的低剂量辐射本来就存在区别，前者没有导致细胞基因出现不稳定，不代表后者也一样。他们认为，英国国家放射防护局应该慎重考虑低剂量辐射对于健康的影响，甚至重新制定新的辐射安全标准。

小心驶得万年船

对于低剂量辐射到底会不会对健康造成影响，现在还没有定论。支持方认为应该重视生活中的低剂量辐射，而反对方认为没必要因此引起恐慌。不过，小心一些总是没错的，许多研究者自己便会尽量避免接受不必要的辐射。

链接：什么是电离辐射

电离辐射是指一切能引起物质电离的辐射总称，包括α射线、β射线、γ射线、X射线、中子射线等。我们生活的环境中，电离辐射无所不在，例如自然环境中的宇宙射线，医学诊断上用的X射线、核医学用的放射性同位素试剂。虽然我们无法看到和感知电离辐射，但是它却会对我们的健康造成影响。而非电离辐射，因为能量较弱，所以对生物活组织的影响被研究得也较少。但在生活中，非电离辐射已经被广泛应用，例如微波炉、无线电波、手机、电脑等电器都带有非电离辐射。非电离辐射到底会不会对健康产生影响，一直没有定论。

例如，英国医学研究理事会的一位研究者便拒绝接受牙科X光检查，除非牙医有足够的理由说服他。他也不吃从爱尔兰海中捕捞的鱼，因为英国核电集团Sellafield公司曾在那片海域发生过核泄漏。最近，美国伍兹霍尔海洋研究所发现，日本福岛附近海域中鱼类所携带的放射元素水平在核电站事故发生一年后并没有下降。这说明，福岛核电站核泄漏产生的污染还在持续。也许，我们应该学习英国研究者的小心谨慎，对日本的海产品说“不”。

针对电离辐射的防范措施：

除了核污染，我们大多数接触电离辐射的机会都来自于医疗诊断所使用的CT、X光射线、飞机或者地铁安检所使用的X光机器等。因为高空中有电离辐射，所以每次乘坐飞机我们会接受一些电离辐射。另外，大理石中可能含有放射性元素，所以装修使用的大理石砖也可能存在电离辐射。应该尽量避免与辐射源接触。

1.遇到核辐射威胁的时候最好的预防方法还是将自己处于相对隔离的环境，避免接触核污染物。

2.出差或旅行时，如果可能，尽量选择坐高铁、火车，少乘坐飞机以减少旅行带来的的宇宙射线辐射。

3.在医院接受放射性检查时，去正规大医院，谨遵医嘱。

4.乘坐交通工具接受安检时，手不要伸进铅门帘里取包。

5.装修时，不要大量使用大理石等天然石材，装修完找检测机构检测下室内是否放射性超标。

针对非电离辐射的防范措施：

虽然我们还无法确定非电离辐射是否对健康有害，但同样，本着谨慎的原则，应该尽量避免接触。

1.通过在办公室和家庭摆放绿色植物来减少辐射。

2.合理安排家用电器，用距离进行防护。

3.使用合格符合标准的电子设备。

4.孕妇尽量少使用微波炉、复印机、电热毯，开了微波炉之后离开一定距离。

5.家周围有变电站、发射塔的人，及时掌握居住环境电磁辐射数据，学会保护自己，必要时维权。

6.手机接通的瞬间释放的电磁辐射最大，孕妇可以考虑使用分离耳机和话筒接听来电。

核辐射及其安全防护 篇5

在耐核辐射涂料的研究中, 世界各国对涂料的耐核辐射性能的看法不尽一致。美国认为胺固化的环氧树脂特别适合于用作抗γ辐射的涂料。而前苏联则认为环氧树脂和有机硅树脂涂料的耐核辐射性能最好, 并在实践中常常采用它们[2]。

本研究以有机硅改性环氧树脂及改性胺固化剂为基料, 钛酸钾晶须为主要功能性填料, 制备了耐辐照累积剂量达1×107Gy的耐核辐射涂料, 并对有机硅改性环氧树脂制备的耐核辐射涂料性能进行了分析研究。

1 实验部分

1.1 主要原料

有机硅改性环氧树脂, 自制;改性胺固化剂, 自制;六钛酸钾晶须, 上海晶须复合材料制造有限公司;钛白粉, 河北麦森钛白粉有限公司;分散剂、流平剂, 广州市易通高分子材料有限公司;促进剂, 上海科兴商贸有限公司。

1.2 有机硅改性环氧树脂型耐核辐射涂料的制备

将有机硅改性环氧树脂投入分散缸中, 在搅拌状态下依次加入消泡剂、分散剂, 中速搅拌10min, 然后加入六钛酸钾晶须、钛白粉球磨分散30min, 最后加入流平剂低速分散10min后过滤, 包装, 为A组分。

将公司自主研发的改性胺固化剂及促进剂投入分散缸中, 中速分散10min后过滤, 包装, 为B组分。

有机硅改性环氧树脂制备耐核辐射涂料的配方见表1。

1.3 有机硅改性环氧树脂型耐核辐射涂料性能指标

研制的有机硅改性环氧树脂型耐核辐射涂料综合性能优良, 尤其是耐核辐射性能、耐温性、耐特殊化学品性。具体指标见表2。

2 结果与讨论

2.1 固化剂对有机硅改性环氧涂料固化漆膜性能的影响

有机硅改性环氧树脂涂料的固化剂可以选用聚酰胺、芳香胺、脂环胺等胺类固化剂, 胺固化剂可以与有机硅改性环氧树脂交联固化形成稳定的空间网状结构。这类固化剂中, 芳香族固化剂由于结构中含有苯环最耐核辐射;脂环族固化剂既具有一定的耐核辐射性能, 也有优良的机械性能;研究表明, 以聚酰胺为固化剂配制的无溶剂环氧涂料用于核电站防护, 具有很突出的绝缘性[3]。本实验采用脂环胺固化剂 (自制) 、芳香胺固化剂 (国产) 、聚酰胺固化剂 (科宁) 分别与制备的耐核辐射涂料反应, 对固化漆膜的性能分别进行测试, 结果如表3所示。可以看出3种固化剂的附着力都较好, 芳香胺因含有刚性苯环耐冲击性能差一些, 脂环胺及聚酰胺固化剂的冲击性能良好。由于核电站一般建设在海边, 湿度大, 胺固化剂固化有机硅环氧时漆膜容易发白。经试验, 自制脂环胺固化剂是唯一不会使漆膜发白的固化剂, 很适合用于核电站防护涂层。有机硅改性环氧涂料固化的漆膜因有较低的表面张力, 如果固化剂选用不当或者表面处理不好很容易引起涂膜层间脱落。试验发现, 采用几种固化剂的漆膜的复涂性以自制脂环胺固化剂最好, 芳香胺及聚酰胺固化剂稍有表面处理不当就会引起漆膜层间剥落。因此, 通过综合性能测试, 选择自制的脂环胺固化剂与有机硅改性环氧树脂配制耐核辐射涂料。

2.2 有机硅改性环氧树脂对漆膜耐化学腐蚀性能影响

AP1000钢制安全壳外表面直接暴露于大气环境, 在服役的过程中可能受到海水费减、海洋大气环境的影响;内表面涂层可能侵泡于水或化学介质中;LOCA事故条件下还会与蒸汽直接接触, 这些环境条件都会加速涂层的失效, 所以需要对安全壳涂层的耐化学介质性能进行评估[4]。

环氧-胺固化体系具有优异的抗γ辐射性能、耐沾污性、耐腐蚀性、附着力, 在核电站涂层系统中多有应用。但不同种类及不同分子量的环氧树脂体系的漆膜对核电站常用化学介质的耐受力也不同。从表4可以看出, 本实验中用E20配制的耐核辐射涂料的耐化学介质性能最差, E51配制的耐核辐射涂料经过15d的浸泡, 除5%硫酸介质外, 对其他化学介质抗蚀性良好。而有机硅改性环氧耐辐射涂料在所示化学介质中经30d浸泡, 漆膜仍无明显变化。

2.3 辐射对有机硅改性环氧树脂型耐核辐射涂料的Tg影响

抗辐射性能作为AP1000核电站涂层涂料强制性测试和评估的项目, 要求耐辐照的累积剂量达1×107Gy。辐照对涂料基料高分子聚合物的作用表现为交联或者降解。如果交联是主要的, 辐射的最终效应是产生网状聚合物, 其中所有分子彼此连接;如果降解是主要的, 则在辐照过程中分子变得越来越小, 材料就会逐渐丧失聚合物性能。涂料基料若是主链或支链上含有芳香环的高分子聚合物, 耐辐射性能较好[5]。

在试验中选择了不同种类的环氧树脂制备的耐核辐射涂料进行了累积剂量达1×107Gy的辐照试验, 并对辐照试验前后漆膜的玻璃化温度做了测试, 如图1-图4所示。试验表明E51、有机硅改性环氧树脂制备的耐核辐射涂料其漆膜的Tg经辐射后都有所提高, 说明辐射可以促进环氧和胺固化剂进一步发生交联反应, 从而提高了漆膜的Tg;同时辐射也可能促进了有机硅改性环氧的自交联反应, 使得有机硅改性环氧树脂漆膜经辐射之后Tg提高幅度较大。因此我们认为, 辐照试验对漆膜交联密度的贡献超过了对漆膜的破坏, 辐照试验增加了漆膜的致密性, 提高了漆膜的去污染性能。

2.4 LOCA试验对有机硅改性环氧型耐核辐射涂料漆膜性能的影响

用于核电站PIC涂层系统的涂料必须是经过冷却剂失水事故损失试验 (LOCA试验) 后仍合格。LOCA试验之前, 可根据用户要求对漆膜进行预处理, 典型的预处理方法有辐照法和湿热老化及修补法。通过预处理的样板经规定的LOCA试验周期后, 取出样板检查评定, 涂层不得有任何损坏。

根据标准, 采用本研究中制备的有机硅改性环氧耐核辐射涂料与自制的改性胺固化剂涂覆样板, 分别经过辐照试验或湿热老化试验及修补的预处理, 然后进行LOCA试验。我们对LOCA实验前、后的样板分别进行了附着力及SEM分析, 如图5-图7及表5所示。

从图5-图7及表5可以出到, LOCA试验前的漆膜虽然经过了1×107Gy的辐照或湿热老化试验, 漆膜仍然是完整、致密的。经过LOCA试验后漆膜表面出现了碎片, 显然漆膜受到了破坏, 湿热老化预处理的漆膜老化较辐照预处理严重, 附着力下降也比较大。但是无论采用何种预处理方式, LOCA试验后漆膜的附着力仍然满足标准上大于等于1.5 MPa的要求。

3 结语

采用有机硅改性环氧树脂及改性脂环胺固化剂配制的耐核辐射涂料满足AP1000核电站用涂料的抗辐射性能要求, 并具有优良的附着力、耐化学品性、抗辐射性能及施工实用性。

参考文献

[1]刘国杰.特种功能性涂料[M].北京:化学工业出版社, 2002, 453.

[2]刘国杰.特种功能性涂料[M].北京:化学工业出版社, 2002, 463.

[3]李桂林.环氧树脂与环氧涂料[M].北京:化学工业出版社, 2003, 579.

[4]熊壮.AP1000核电站钢制安全壳保护性涂层探讨[J].中国涂料, 2012, 27 (5) :61.

核辐射及其安全防护 篇6

电磁辐射是变化的电场和变化的磁场相互作用而产生的一种能量流的辐射。高压输变电工程包括高压输电线路和变电站, 电压等级主要包括35~220k V的高压、330~750k V的超高压和1000k V级以上的特高压。运营期对环境的主要影响为工频电场强度、工频磁感应强度、环境噪声影响。当环境中电磁辐射水平达到一定程度时, 就会对周围的人和设施产生危害, 包括对人体及生物的热效应和非热效应、对用电设施或周围信号系统产生影响和干扰。世界卫生组织 (WHO) 和国际非电离辐射防护委员会 (ICNIRP) 在研究与各种形式的非电离辐射有关的公害及其处理有关非电离辐射保护问题方面做了大量工作[1]。而公众对环境中工频电场强度、工频磁感应强度的增加给环境的影响程度和对公众健康以及影响等日常生活产生的干扰情况十分关注。输电线路产生的工频电场强度与电压等级、导线形式、排列方式、对地高度等因素有关, 主要特点是在地面0~2m空间范围内, 近似均匀分布;场强最大值一般出现在边导线外附近, 随着与边导线之间距离的增加, 其电场强度迅速降低, 空间任意一点场强大小和方向随时间周期性变化。输电线路产生的工频磁感应强度与导线中电流大小和导线布置方式、导线对地高度等因素有关。主要特点是磁感应强度随用电负荷变化而变化;随着与输电线路之间距离的增加而强度迅速下降, 且比电场强度下降快。随天气条件变化而变化, 如交流高压输电线路雨天天气条件下场强最大, 随海拔高度变化而变化, 高度增加时干扰值亦增加。110k V输变电工程设施电磁辐射水平国家无相关标准限值, 根据我国有关单位的研究成果、送电线路设计规定和参考各国限值, 推荐暂以4k V/m作为居民区工频电场评价标准, 推荐应用国际辐射保护协会关于对公众全天辐射的工频限值0.1m T作为磁感应强度的评价标准。根据以上限值评价高压输变电工程设施运营期电磁辐射环境质量是否符合国家要求, 以减少对公众和环境影响。监测时必须注意选择具有代表性的合适点位布点监测, 注意监测中的质量控制。

变电站围墙外环境的电场强度水平主要取决于变电站带电构架的布置情况及其对地高度、与变电站围墙距离及围墙自身高度等因素, 围墙外的工频磁感应强度主要由架空线路产生。

1 电测辐射特征

输变电系统的基本电气设备主要有导线、变压器、开关设备、高压绝缘子等, 保护设备主要有互感器、继电保护装置、避雷器等, 在变电站还有电力电容器和电力电抗器等。我国电力系统的电源工作频率为50Hz, 根据 λ=u/f (式中u为光速, 取3x105km/s;f=50Hz;λ 为波长) , 则计算波长达6000km。当电磁系统的尺度和工作波长相当于该系统向空间发射电磁能量, 输变电设施的尺寸远小于这一波长, 构不成有效电磁能量发射, 周围电磁场彼此独立、没有联系。当电力设施带电, 沿导线到地面高度的空间范围内电位分布呈指数衰减分布, 在人体活动的地面高度, 以导线下方地面投影点原点沿垂直线路方向, 其电场强度按距离的倒数迅速衰减。电气设备运转时, 电流便在周围空间产生磁场, 磁感应强度随着与载流导体距离的增加而迅速衰减, 在变电站围墙外由变电设备产生的磁场水平已很低。变电站周围的工频电磁场最大值是由进站和出站的电力线所产生, 变电站内部的变压器、电抗器和电容器组等产生电磁场强度随距离增加迅速减小, 而变电站外电磁环境受进出线的影响很大, 变电站围墙外的电场水平主要由带电构架布置、对地距离、与围墙距离及围墙自身高度等决定。已有研究表明[1], 110k V户外布置式变电站, 较高的工频电场由高压架空进出线路产生, 在架空进线下方局部区域内, 最大值低于0.5k V/m, 较高的磁场同样由架空进线产生。

输电线路产生的工频电场强度与电压等级、导线形式、排列方式、对地高度等因素有关, 主要特点是距地面0~2m空间内近似均匀分布;场强最大值一般出现在边导线外不远处, 且随线路之间距离增加, 电场强度迅速降低;空间任意一点场强大小和方向随时间周期性变化, 输电线路产生的工频磁场强度与电流大小、布置方式、对地高度等因素有关, 主要特点是强度随用电负荷变化而变化;随着与输电线路距离增加, 强度快速下降, 且较电场相比下降更快;通常不会由于物体存在发生畸变。

2 电磁辐射监测

2.1 监测点位布设

根据文献[3]至[6], 高压输电线路的工频电磁场监测点位是在线路走廊两侧30m带状区域内布点监测, 在测试路径上分别以2nm处测量, 其中n=0, 1, 2, ...11 等正整数。对变电站的工频电磁场监测点位是在以变电站为中心半径500m的范围内布设。具体监测点位布设时, 送电线路的工频电磁场监测点位是以线路档距中央导线弛垂最大处的地面投影点为测试原点, 沿垂直于线路方向每间距5m布设一个监测点, 顺序测至边相导线地面投影点外30m处, 分别测量离地面1.5m高度处的电场强度垂直分量和磁感应强度垂直分量及水平分量。变电站的工频电磁场监测点位的测量选择在高压进出线处一测, 以围墙为起点, 测点间距为5m, 依次测至500m处为止, 分别测量离地面1.5m高度处的电场强度垂直分量和磁感应强度垂直分量及水平分量。

2.2 监量仪器和方法

测量工频电磁场时分别测量离地1.5m处的电场强度垂直分量、磁场强度垂直分量和水平分量。具体监测仪器和方法如表一所示。

3 监测结果

下面以目前最常见的110k V输变电工程监测为例, 具体监测结果如表二至表五所示。

从监测结果可知, 输变电工程设施附近的工频电磁场强度均满足国家相关标准和限值要求[4,5,6]。

4 影响测量结果的关键问题和质量保证措施探讨

4.1 关于监测点位布设

电磁辐射测量点位要选在人员经常活动的地方。变电站内测量点位应选在人员巡视走道、控制楼和其他电磁敏感点;测量高压设备附近工频电场和磁场时探头应分别距离设备外壳2.5m和1m远, 并在周围测出最大值。围墙外的电磁场强度测量应选在无进出线或远离进出线的围墙, 且距围墙间隔5m, 测至50m处。输电线路测量应选在导线档距中央弧垂最低位置横断面方向间隔5m, 测至50m处。以上测量间距主要考虑到电磁场的变化幅度, 测量距离主要考虑到工频电磁场的影响范围和程度。关于变电站和高压输电线路附近民房等敏感点的测量选点要考虑两个方面因素, 一是要选择附近群众对电磁辐射影响反映强烈和不理解的住户和居民点, 二是要选择属于环评范围[2]的居民点。具体测量点位应选在民房室内和室外, 寻找出最大测量值, 包括在阳台、屋顶平台等处布点测量。变电站围墙外和高压输电线路衰减断面测量应分别以围墙外电场和磁场测量最大值为起点, 在垂直围墙方向和线路导线档距中央弧垂最低位置横断面方向测量, 相邻两点距离5m为宜, 测至50m处, 以判断工频电磁场强度随着距离增加而衰减的情况。同时注意被测量电场的均匀性, 因为测量仪器是在均匀电场中校准的, 在不均匀电场测量会引起一定测量误差。

因而测点附近应无高大建筑、树木、杂物存在, 以免引起测点电场畸变和测量范围以外的可能受影响的大型军用设施。输电线路附近工频电磁场强度随离地高度的增加先增大, 后减小, 因此若监测范围内存在高层居民住宅或高层办公楼等环境敏感点, 应监测输变电设施在不同高度的电磁场强度, 以便更加全面准确评价环境影响是否超过标准限值, 不宜只预测距地1.5m处电磁场强度值。

4.2 关于工频电磁场强度测量问题及质量保证措施

室外测量需在晴天进行, 环境湿度应在80%以下, 以避免通过仪器支架泄漏电流。要防止测量时仪器电极倾斜, 只有当场强仪表两电极分界面与被测电场垂直时才能正确显示被测场强值, 所以测量时要使仪器电极不得倾斜, 并调整测量电极方向, 使场强指示最大值, 测量仪器若非全向探头的应改变探头方向以寻找空间矢量的方向;测量人员尽量远离测量电极, 当操作人员靠近测量电极时场强表数值会发生明显变化, 操作人员一般应远离电极2m以上, 实验证明人对仪器的影响可忽略不计。测量时附近的磁性材料或导电物体对测量结果影响较大, 它们离测点的距离要大于该磁性材料或导电物体最大尺寸的3 倍以上, 具体距离应视测点情况进行试验。

4.3 关于测量值和理论计算值之间误差的探讨

往往测量值和理论计算值有较大误差, 其原因是多方面的, 如输电线路的电磁场强度值与电压等级、线路中电流强度大小、线路布置方式、导线对地高度等, 变电站带电设施的布设位置、变电站围墙与带电设施的距离等等。经常会出现的问题是监测时导线电流强度不是计算时所用的最大电流强度参数, 以及变电站由于设施电磁辐射的相互影响, 很难理论计算站界处的电磁辐射影响程度, 因此, 这都可能导致与理论计算值与实际测量值的较大偏差。我们主张在新建项目环境影响评价时对输电线路的电磁辐射环境影响既应进行理论电磁辐射影响计算又应进行类比测量, 并对数据进行对比讨论, 选取最大电磁辐射有关数据作为环境影响参数是十分必要的。对于变电站电磁辐环境影响要合理选择类比对象进行测量, 用类比对象测量数据代替新建项目建成后对周围环境的电磁辐射影响, 类比对象选择必须注意低压等级、站内实施布设的一致性、围墙与站内设施距离大体相同等可比性条件。当理论计算值或者类比测量值比较接近有关限值时, 必须慎重处理对待, 反复对数据进行测量验证, 确保环境安全。

5 结束语

高压输变电工程对环境的主要影响是工频电场强度、工频磁感应强度对环境的影响, 测量时必须严格按照国家有关规范布点和测量。注意测量值和理论计算在误差太大时的类比验证工作。目前国内不同电压等级的输变电工程在严格按照设计规范设计和施工, 其对环境的电磁辐射影响基本能够满足国家相关标准和限值。

摘要：本文针对高压输变电工程环境主要影响因子工频电磁场的测量和测量中关键问题进行了探讨, 提供了110k V输变电工程设施环境电磁辐射监测结果, 对高压输变电工程电磁辐射环境监测及其管理具有参考价值。

关键词：高压输变电工程,测量,工频电场强度,工频磁感应强度,环境影响

参考文献

[1]杨新村, 沈江, 傅正财, 等.输变电设施的电场、磁场及其环境影响[M].北京:中国电力出版社, 2007.

[2]HJ24-2014.环境影响评价技术导则输变电工程[S].北京:中国环境科学出版社, 2014.

[3]HJ/T10.2-1996.辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器[S].北京:中国标准出版社, 1996.

[4]HJ/T24-1998.500k V超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范[S].北京:中国标准出版社, 1993.

[5]DL/T988-2005.高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法[S].北京:中国标准出版社, 2005.

核辐射及其安全防护 篇7

1 微波辐射损伤的机制

微波辐射主要分为热型和非热型两种,热型微波辐射可通过组织升温而造成健康危害,非热型是在远低于能引起机体的热效应的功率密度下,机体在反复接触微波照射后,体温虽无升高,也能产生生物效应[2]。一般认为,微波辐射所造成的损伤是热效应和非热效应综合作用的结果。两者的损伤长期积累于机体,造成难以修复的伤害,以至于最终危及生命。

2 微波辐射对生物体的损伤作用

人们最常接触的微波辐射主要来自于移动通讯设备。据报道,2011年5月WHO宣布,移动通讯辐射为2B类的“可能的致癌因素”[3]。由此可见,微波辐射对机体的影响已经渗入人们的日常生活中。为了更好地对症防护治疗,人们在深入研究微波辐射损伤的作用机制。微波辐射对机体的损伤作用主要体现在以下几个方面。

2.1血液系统

微波辐射对血液系统的影响主要是骨髓、外周血细胞、细胞因子等。宋薇等[4]用5~10 m W/cm2微波长期(30~180 d)辐射大鼠,发现微波辐射早期对骨髓造血细胞的影响并不明显,辐射30 d后骨髓间质可见明显的充血、水肿,辐射180 d后骨髓造血细胞减少;超微结构观察,骨髓中各系造血细胞均可见凋亡和坏死,表现为核染色质固缩、边移,核膜溶解,凋亡小体形成,线粒体高度空化、肿胀等。骨髓增殖、分裂的损伤,导致外周血细胞来源减少,进而引起外周血象发生相应改变。血常规检测是临床上最容易反映造血系统损伤的指标,因此,人们从很早就开始研究微波辐射对于人体血液系统的影响。但是研究结果不尽相同,主要受微波频率、功率密度、辐射位置、辐射时间和动物种类等因素的影响[5]。有研究报道,10~30 m W/cm2微波长期辐射可使C 57小鼠白细胞降低,淋巴细胞凋亡率明显升高[6]。也有研究显示,对小鼠进行高功率短时间辐射可以使小鼠的粒细胞和淋巴细胞数量逐渐增加[7]。由此可见,微波辐射时间对血液系统指标有明确的影响。

2.2免疫系统

免疫系统作为机体保护自身的防御性结构,对各种辐射极为敏感,所以,免疫系统在辐射事故以及临床放、化疗中都会受到不同程度的损伤,从而使机体免疫功能低下,引起继发感染等[8]。不同的辐射剂量对免疫系统的影响有一定的差异,陈忠民等[9]研究发现,S波段低强度微波照射可以引起大鼠T细胞亚群出现兴奋效应,细胞免疫增强;但随着辐射强度的增加,T淋巴细胞逐渐下降,出现抑制状态。陈昱等[10]以低强度微波全身辐射小鼠90 d,12 h/d,发现长时间低强度微波辐射对小鼠体液免疫产生刺激而对T细胞免疫则呈现一定的抑制。总之,除短时间低强度辐射能兴奋T细胞效应外,长时间作用,无论高、低强度的微波辐射都会逐渐抑制T细胞的免疫能力。

免疫系统是以网络调节方式,与神经-内分泌以及凝血系统相互作用,当免疫细胞、组织及器官的局部被损害时,必然会累及其他相关系统,机体发生感染以致于诱发多种疾病。并且免疫功能的下降削弱了其“警卫员”的作用,使肿瘤免疫逃逸机会大大增加,使肿瘤的治疗更加困难。因此,增强机体免疫功能成为辐射防护的基本手段。

2.3 生殖系统

近半个世纪以来,男性不育症的发病率已从8%~10%上升为12%~16%。到目前为止,全球约有15%的处于生育期年龄的夫妇被不育症所困扰。工作压力的增大,生活环境的改变以及遗传因素等均可导致男性不育。有研究显示,微波辐射是其中的重要影响因素之一[11]。

大多研究主要以实验动物精子质量参数(如精子计数、精子活力、精子畸形率、每日生精量)和睾丸内分泌功能(睾酮水平)等来初步判断雄性动物的生殖功能。薛蕾等[12]研究报道,哺乳动物在精子发生过程中存在自发性的生精细胞(主要是精原细胞和精母细胞)凋亡,睾丸作为微波辐射作用的重要靶器官,细胞凋亡增加常常是生精细胞损伤的主要表现方式之一。雄性小鼠有其自身的生精周期,有必要选择合适的取材时间以利于精子质量的评定。陈丽莉等[13]采用功率密度为208μW/cm2的1800 MHz微波在一天中的多个时间点进行辐射,每天辐射2 h,连续32 d。结果发现,小鼠睾丸精子计数减少,血清睾酮含量降低。精子的产生与睾酮含量存在一定的同步性。微波辐射小鼠精子计数和血清睾酮水平的昼夜节律消失。林孟端等[14]的研究也发现,微波辐射后小鼠睾酮含量明显降低,其认为通过影响雄性小鼠血清中胆固醇水平,可能会降低血清中睾酮水平,进而影响雄性小鼠的生殖功能。形态学观察,在50 m W/cm2的微波照射小鼠30 min后,发现小鼠睾丸的曲精小管边缘不整齐,生精上皮细胞出现水肿,排列松散,间质充血,随辐射时间而加重,用药可缓解[15]。考虑到雄性生殖系统对温度较敏感,推测微波辐射热反应是造成生殖方面损害的主要因素。

由于雌性生殖器官不是热敏感器官,故微波辐射对雌性生殖功能影响的研究较少。有少数报道,妊娠早期经常使用微波炉和移动电话的孕妇发生异常妊娠(自然流产、死胎、胚胎停育和胎儿畸形)的相对危险性分别是不使用者的2.23(95%CI=1.08~4.59)和4.63倍(95%CI=1.63~13.1)[16]。实验室研究发现,900 MHz微波辐射可造成大鼠子宫内膜上皮细胞、腺体细胞与基质细胞出现严重的渗出与凋亡,基质中有大量嗜酸粒细胞和淋巴细胞渗出[17]。对于这方面有着有较大的研究空间。

目前,微波辐射对生殖系统的影响大多停留在动物实验和流行病学调查上,为了明确其对人的生殖毒性作用,对相关人群的检测和监护等也可提上日程,当然最根本的还是进行基因水平的研究。

2.4 神经系统

神经系统对微波辐射相当敏感,不少研究者发现微波辐射对记忆的海马区有着明显的影响。海马区负责记忆和学习,储存短时记忆并将记忆片段传递到大脑皮层,成为长久记忆。一旦海马区受损,这一过程很可能受到影响。王春燕等[18]研究结果证实,功率密度为100×104m W/m2的微波照射大鼠10 min,大鼠的记忆错误次数明显增加。郑文等[19]通过对实验动物脑组织的观察发现,高功率微波辐射后,海马组织水肿、疏松,神经元变形、坏死;染色质浓缩、边移,核膜间隙增宽,内质网扩张,线粒体肿胀、空化或溶解;血管内皮细胞肿胀;突触囊泡增加,突触间隙模糊不清;同时,脑内多种神经递质的紊乱等。李翔等[20,21]报道,发现微波辐射可以通过损害大鼠血脑屏障结构与功能来导致大脑、海马等处的神经元受损。但其具体损伤机制尚待进一步探讨。

神经系统是起主导作用的功能调节系统。目前,对微波辐射损伤中枢神经系统的研究较多,周围神经系统方面的研究相对少见。谢浩等[22]以分布于周围神经系统的神经胶质细胞为例,研究微波辐射的神经系统毒性。

3 防治微波辐射损伤的药物

3.1 含硫化合物

含硫的辐射防护剂中使用广泛而有效的主要有半胱胺、氨乙基异硫脲、胱胺、S-2-(3-氨基丙胺基)乙基硫代磷酸酯(WR2721)等。其中,WR-2721仍然是世界上最有效的抗辐射药物。氨磷汀[23](WR-2721,amifostine)是一种有机硫代磷酸盐,抗辐射效果较全面,它可清除对细胞产生损伤的氧自由基,还可以促进DNA损伤的修复,并可调节与细胞内氧化还原反应、细胞周期调控点以及细胞因子诱导相关基因的表达。氨磷汀凭借其明显的抗辐射能力被广泛认可,同时却因较大的不良反应以及容易诱导药物耐受而限制了其开发和使用。因此,寻找更加高效低毒的辐射防护药物、更易让人接受的给药途径及给药频率变得愈加受人关注。

3.2 黄酮类化合物

黄酮类化合物(flavonoids)存在于自然界中,具有2-苯基色原酮结构。相对于含硫化合物类药物,此类因其自然性更易让患者接受。黄酮类化合物在植物体内的形成,是由葡萄糖分布经过莽草酸途径和乙酸-丙二酸途径生成羟基桂皮酸和3个分子的乙酸,然后合成查尔酮,再衍变为各类黄酮类化合物。在众多黄酮类化合物中,大豆异黄酮、毛地黄黄酮、银杏叶黄酮、黄芪总黄酮、圣罗勒黄酮化合物等具有抗微波辐射效果。李德远等[24]研究表明,银杏黄酮对经有丝分裂素或脂多糖刺激的辐照小鼠脾淋巴细胞转化有明显促进作用,能提高受1.0 Gyγ线照射小鼠的免疫力。

3.3激素类药物

在我国,激素类抗辐射药物的相关研究比较深入,实验显示,天然甾体激素和人工合成的非甾体激素在防、治微波辐射损伤上都有明确的效果。现于临床,激素类抗辐射药物较为常见。最具代表性的是雌三醇及其衍生物尼尔雌醇。目前,一种称为5-雄甾烯二醇(简称5-AED)的类固醇药物引起了人们的关注,5-AED凭借化学性质稳定、毒性较低等特点,成为十分理想的辐射防护药物。美军放射生物学研究所(AFRRI)已将5-AED列人候选辐射防护药物进行重点研究[25]。

众所周知,长期使用激素类药物,对机体会产生难以避免的不良影响,有资料中特别强调了激素类对性器官的影响,例如会导致女性月经失调,男性睾丸萎缩和生精细胞抑制等[26]。这成为此类药物广泛使用受限的原因之一。

3.4 中药类

中药类防辐射药物往往更为大家所接受,如灵芝、人参、冬虫夏草等名贵药材。实验证明抗辐射疗效优越,但由于其造价昂贵,往往难以普及。这使一些研究人员着眼于生活中较常见的中草药。例如:(1)枸杞:枸杞是传统中药材,枸杞的果实和根皮均可入药,其主要药用成分为枸杞多糖、甜菜碱、枸杞色素等。枸杞的多糖成分具有增强免疫、抗衰老、抗肿瘤、抗疲劳、抗辐射等功能。于雷等[27]用实验说明,枸杞通过提高外周血白细胞数量、减轻射线对骨髓细胞的损伤、降低骨髓嗜多染红细胞微核率来增加细胞增殖活性,最终得到抗微波辐射结果。(2)黑木耳:黑木耳不仅是高营养价值的食用菌,也是药用价值优良的药用菌,是世界公认的保健品。我国黑木耳资源丰富,成为开发应用黑木耳的优势。黑木耳多糖为黑木耳重要活性成分。樊黎生等[28]研究发现,给小鼠灌胃中、高剂量黑木耳多糖溶液后,经3.5 Gy 60 Coγ-射线照射,小鼠骨髓微核率、精子畸变率均明显降低,表明黑木耳多糖具有良好防护辐射效果。

目前,新兴的中药复方制剂受到关注。实验数据显示,它们有更明显地防治微波辐射损伤的作用。例如抗辐灵、安多霖胶囊、芩丹扶正胶囊、六珍双抗胶囊,还有生脉注射液、复方鱼腥草口服液、护生宝口服液、八珍汤、五加双参片等,这些中药复方制剂经改良后更加适用于临床。例如(1)安多霖胶囊:安多霖现已用于临床,适用于放、化疗引起的白细胞减少,免疫功能低下,食欲不振,神疲乏力,头晕气短等。其对肿瘤放射治疗中因辐射损伤造成的淋巴细胞微核率增高等有改善作用,可用于辐射损伤。董霁等[29]发现,30 m W/cm2微波辐射使大鼠海马中Grid2、Alas2等基因差异表达,安多霖可通过对该基因表达的影响促进微波辐射脑损伤的恢复。另外,安多霖能预防性地保护微波辐射对生殖的损伤。(2)芩丹扶正胶囊:芩丹扶正胶囊是综合黄芩、麦冬、丹皮和黄芪等提取物而制成,朱文赫等[30]用自制的芩丹颗粒对100 m W/cm2辐射下的小鼠进行治疗,结果表明芩丹颗粒可能通过改善微波所致心肌细胞能量代谢损伤来保护小鼠的心脏。

4 展望

随着科技的飞速发展,微波辐射对我们的影响将是无法避免的。物理方法的防护不能完全可靠地阻挡微波辐射对人体的伤害,尽管现在的抗微波辐射药物种类繁多,也仅仅是降低了损伤的程度。这将对研究人员提出了巨大挑战,也为其指明研究的的方向:为了寻找更佳的微波辐射损伤防治方法,必须先了解其损伤的机制。微波辐射生物效应机制研究已经深入至分子水平,既往研究积累了大量资料,在理论上也取得了一定进展,但是这些理论均有其局限性,具体机制仍然不明确。微波辐射生物效应涉及到的参数非常多,这也导致目前很多研究结果不一致,缺乏可比性。相信随着研究的深入,建立明确量效关系后,微波辐射生物效应机制也会得到阐明,也就能更好地利用微波为人类造福[31]。

作者声明

本文无实际或潜在的利益冲突

摘要：目前,微波从业人群数量在逐步增加,人们接触辐射的强度和时间与日俱增,微波辐射对人类健康构成严重威胁。微波辐射可以对生物体的免疫、神经、造血、生殖内分泌等系统造成可逆或不可逆的伤害,而针对辐射损伤的治疗,到目前为止,还没有理想的治疗药物。作者从微波辐射对机体的损伤和药物治疗进展方面进行综述。

核辐射及其安全防护 篇8

辐射育种指的是在可控条件下,人为利用各种辐射诱变因子对种子进行处理,进而使种子内部发生基因改变,从而获得可以利用的变体,在此基础上培育出新的物种育种技术[1]。辐射育种技术,起源于美国的一位教授,通过射线照射发现了果蝇的基因突变状况。随后各种发现层出不穷,在一点一点的积累中,经过总结归纳,反复试验,人们对诱变规律有了进一步的认识,逐渐使辐射育种技术走向成熟。通过育种技术,人们可以在短时间内获得有用的新物种变体,促进了农业、林业的发展,提高了人们的生活质量。

2 辐射育种在林木育种中的作用

2.1 培育了新品种

张兴在研究过程中,通过对榆树种子进行诱变,发现了辐射对种子的半致死剂量,同时选出了几种不同类型的变体,得到一些新的品种。观察到了射线对种子的一些损伤现象,最重要的是得到了1株新品种。从许多例子可见,该技术确实提高了新品种的培育。

2.2 增强了抗病害能力

自然界生存法则实行优胜劣汰,在残酷的食物链中生存,要有一定与大自然搏斗的能力,当然也需要改良物种。针对现有林木经常发生的一些灾害特点,有针对性地进行改良。在辐射育种的试验中,技术人员经过多次的研究总结整理,使物种基因逐渐得到改良,促进了物种的强大,增强了抗病虫害的能力。

2.3 缩短成长周期,提高产量

林惠斌通过种子射线对毛白杨种子进行改良,通过技术试验,提高了种子的质量[2]。在苗木质量评选中,辐射过的苗木入选率最高。处理过的苗木和种子,一般性能比较优良,比普通种子生长优势明显,可以减少人们投入的时间、精力,缩短了生长周期,提高了林木的产量。

2.4 提供了突变体资料库

辐射育种过程中要经过无数次的试验。在成功与失败的记录中,研究人员收获了各种不同形式、多样化的突变体,为以后的育种工作提供了多样的标本和原始材料。突变率较高,范围广泛,能够摒弃传统物种的不亲和性,很好地实现基因的重组和转移。林木培育也是一样,无数次的试验为林木新品种提供了很好的基础。

2.5 进行了优良基因的传递

在突变后,基因的存在形式具有一定的固定性。在这个过程中通过交配,使好的遗传性得以传递,从整体上提高林木的基因功能,改善林木的品种特质。

3 辐射育种发展研究

3.1 设立专门的研究部门,进行技术研发

科学技术是第一生产力。辐射育种作为一项新的前沿技术,一定要加以重视,设立专门的研究部门,进行技术的研发。技术要革新,首先多进行实地考察,考虑林木生长的环境和气候条件,同时要与有经验的林木种植者展开交流,多学习实地经验,采集样本。其次,研发过程中要有创新意识,敢于尝试不同的诱变因素进行多次试验。第三,要有坚持不懈的精神,努力刻苦地钻研。

3.2 引进、培养专业的技术人才

技术性的项目,需要多交流,故步自封,只会让自己陷入一个狭隘的境地。引进先进的技术人才,与他们多进行交流,在理论上多探讨,在技术上多切磋,碰撞出思想的火花。再者,我国要积极实行科教兴国战略,在高等院校多开设技术性合作项目,让大学生也积极参与进来,多努力、多实践,让他们很好地将理论与实践相结合,提高理论实践认知和技术研发能力,同时,还可以招募民间技术爱好者。

3.3 与国外合作,实现共赢

每个国家都有自己的技术优势,加上主要钻研项目的不同,都有自己的专攻领域。同一个辐射育种技术,可以展开不同角度、不同层面的技术研究。加强国家间的技术合作,有利于进行技术上的交流,相互借鉴技术经验,将优秀的技术引入自己的国家,加快自己研究的同时,也能更早地将技术应用于实践,减少时间上的浪费,让各领域尽早收益。目前,许多国家已开始了技术项目上的合作,但还有很大的成长空间。技术合作,有利于突破技术瓶颈,打开技术研发之路,实现国家间的合作共赢。

4 结语

当今时代,辐射育种有着广阔的市场发展前景。虽然该技术在一定程度上提高了农林业的发展,丰富了人们的物质生活,但还存在许多不足之处。不断进行技术革新,拓宽应用领域,是辐射育种发展的必由之路。

参考文献

[1]杨兆民,张璐.辐射诱变技术在农业诱种中的应用与探析[J].基因组学与应用生物学,2011(4)

浅谈辐射危害与防护 篇9

关键字：辐射、危害、防护、措施

辐射是一种无形、无色、无味、无声，即是看不见，摸不着、闻不到、听不见的，与人们生活关系密切的无形物质。如果不对辐射的知识有所了解，对辐射的污染加以防护，将对我们的身体造成伤害。随着放射性同位素、射线装置和电波技术、射频电子设备应用日益广泛，加强辐射防护研究，提高辐射污染防治水平是一个永恒的课题。

一、辐射的概念及其分类

辐射分为电离辐射和电磁辐射（非电离辐射）两种。

电离辐射是作用于物质能使其发生电离现象，它具有波的特性和穿透能力。按照辐射的来源将它们分为天然辐射和人工辐射。天然辐射来自自然界的宇宙射线、宇生放射性核素（是指宇宙射线与大气层中的核素相互作用产生的放射性核素，如3H、7Be、14C和22Na）和原生放射性核素（地球上生来就有的核素，如232Th系、238U系、235U系、40K、87Rb、138La等）。人工辐射源来自矿物开采、核动力生产、核武器爆炸、放射性同位素的应用、射线装置和医疗照射等。

电磁辐射是电磁能量以电磁波的形式通过空间传播的现象，它的传播速度即为人们通常所说的光速。电磁辐射可按其波长、频率排列成若干频率段，形成电磁波谱。频率越高该辐射的量子能量越大，其生物学作用也越强。电磁辐射源可分为自然电磁辐射源和人为电磁辐射源。雷电、太阳黑子活动、宇宙射线等都产生电磁辐射，这是自然电磁辐射源；移动通信、微波通信广播电视和雷达等无线电设备也产生电磁辐射，这类辐射源通常称为人为电磁辐射源。

二、辐射的危害

辐射危害大致可以分为客观健康危害和其他危害两大类。

电离辐射的客观健康危害指的是对受照者本人及其后代健康的有害影响。对受照者本人的影响称为躯体效应，对后代的影响称为遗传效应。辐射对健康的危害既有现时的损伤，也有潜在的危险。当受照者接受某特定水平的辐射照射时，就会遭受某种形式的辐射损伤，如皮肤烧伤、眼晶体白内障、造血障碍、由于性细胞的损伤而引起的生育能力低下等。这些效应的严重程度随受照剂量的增加而增大，是辐射的非随机效应。对于这种效应，存在一个剂量阈值，当所接受的剂量低于这个阈值时，就不会发生这种效应，或者效应极为轻微，根本无法察觉。电离辐射的另一种效应，如辐射诱发的癌症和辐射的遗传效应等，是辐射产生的随机效应，这种效应发生的概率（而非严重程度）随受照剂量的增加而增大。

除了客观健康危害之外，电离辐射还可能造成对环境的污染，如核电站及其他生产、使用、操作放射性物质的单位排放的放射性气体、气溶胶和液体可能污染周围的环境，放射性物质的海洋倾倒可能污染海洋环境，放射废物的地下埋藏可能污染地下水，核企业发生重大事故时释放放射性物质可能造成较大面积的环境污染。环境的放射性污染不仅可能对污染区居民的健康造成不利影响，而且还可能造成经济损失或给人们带来不便。

超过一定限度的电磁辐射也有危害，首先表现为工业干扰方面，造成对有用信号的破坏，特别是广播电视的干扰；其次是超过安全限值的高频辐射对人体健康会产生不良影响，主要作用是引起中枢神经的机能障碍和以交感神经疲乏紧张为主的植物神经紧张失调。临床症状主要表现为神经衰弱症候群，以头昏、头胀、失眠多梦、疲劳无力、记忆力减退、心悸等最为严重；还有较突出的是头痛、四肢酸软、食欲不振、脱发、体重下降、多汗等等症状，部分女工还会发生月经周期紊乱现象，少数人员指颤、易激动。

三、辐射的防护

辐射危害随辐射物剂量或电场强度、功率密度的增加而增大。辐射防护的目的就是在保证对伴随辐射照射的有益实践造成过度限制的情况下为人类提供合适的保护，即是要防止有害的确定效应（非随机性效应），限制随机性效应的发生率，使之合理达到尽可能是低的水平。辐射防护要遵守辐射防护“三原则”（辐射实践正当性、辐射防护最优化、个人剂量当量限值），从外照射防护和内照射防护上，落实各项技术措施、管理措施。

（一）、电离辐射防护

1、外照射防护

外照射防护的基本原则就是尽量减少或避免射线从外部对人体的照射，使之所受辐照不超过国家规定的剂量限值。

外照射防护要从时间防护、距离防护、屏蔽防护着手。累积剂量与时间成正比，要充分减少受照时间；在辐射为点源（对任何形态的源，当考察点与源距离比辐射源本身的最大尺寸大于5倍以上时，可将该放射源视为点源）的情况下，剂量率与距离的平方成反比，要远距离操作，任何源不能用手操作。屏蔽防护中，根据辐射源的类型、射线能量、活度，选择适当的材料和相应的厚度进行屏蔽。

2、内照射防护

进行非密封放射性物质工作时，除了考虑缩短操作时间、增大与源距离和设置防护屏障外，防止射线对人体过量外照外，还应考虑防止放射性物质进入人体所造成的内照射危害。一般采取如下措施：

（1）包容：操作过程中，将放射性物质封闭起来。

（2）隔离：将工作场所进行分隔、分区管理。

（3）净化：采用吸附、过滤、除尘、凝聚沉淀、离子交换、蒸发、贮存衰变等方法，尽量降低空气、水中放射性物质浓度，降低物质表面放射性污染水平。

（4）稀释：在合理控制下利用干净的空气或水使空气或水中的放射性浓度降低到控制水平以下。

（二）电磁辐射防护

电磁辐射防护通常是采取屏蔽、吸收（采用能量吸收材料防止微波辐射，也可设置防护板、防护屏风防止微波辐射的定向传播）和距离防护措施。

移动通信、微波通信、广播电视和雷达等设备设施的电磁辐射防护，还要严格管理，防止擅自增大发射功率，在不影响传播情况下，适当降低发射功率、增加天线架设高度、调整天线方向、更改天线下倾角等，并定期对周边辐射水平进行监测，发现超过管理目标值时，应考虑以下防护措施：

（1）检查发射功率是否匹配、馈线是否老化、馈线物理接口是否牢固，并立即进行调整、修复。

（2）采用电磁辐射阻波抑制器，通过反作用场在一定程度上抑制无用的电磁散射。

（3）通过用房调整，将在中波发射天线周围场强大约为10 V/m，短波场源周围场强为4 V/m范围内的住房，改为非生活用房。

（三）通用管理措施

在电磁辐射项目选址、设计、建设过程中，要严格落实环境影响评价制度、污染防护设施“三同时”制度；运营过程中，要严格执行国家有关核与辐射环境管理法规、标准，强化日常监督管理。

对可能产生的安全事故制定应急预案和报告制度；根据需要，对重要的辐射场所或辐射装置设置门锁或联锁装置，设警示标志、警戒线……。

（四）常见辐射的个人防护

（1）手机。尽可能地减少手机对人体，尤其是头部的辐射，除了尽可能地减少手机的辐射功率（功率控制在600mV）及保证使用手机时不要让它与人体接触（建议离人体2.5 cm）外，尽量避免在接通瞬间接听电话（最好使用耳机），并减少通话时间。

（2）电脑。尽量使用液晶电脑，在电脑显示屏上加装辐射防护网；用WIFI上网时，WIFI最好远离人体10米以上。使用电脑3个小时以上，使用完毕，最好洗脸。

（3）微波炉。在安放微波炉时，位置应放低些，以避免脑、眼受损。对于小孩，尽量不要让其接触和使用微波炉。在微波炉运转时，不论成人或孩子，均不要站在旁边，更不要盯着其看，最好是到隔壁房间去。特别注意，使用心脏起搏器的病人，应尽量远离微波炉。

（4）电视机。不宜与其他电器摆设得过于集中，使自己暴露在超剂量辐射的危险中；电视机与人的距离至少应在2米以外，不应离屏幕太近；电视机与其他电器最好不要摆放在卧室。

（5）医用射线装置。对射线操作人员的防护来说，在落实射线装置屏蔽防护措施的同时，要注意时间防护、距离防护；对患者来说，要尽量不进入射线装置使用区域，万一需要进入，也要做到：照射的次数要少，每次照射的时间要短。尤其是使用放射源或加速器照射时，要穿着防护服，而且要限制照射部位。

辐射虽然是一种看不见、摸不着、闻不到、听不见的东西，但只要我们对辐射的知识有所了解，根据情况，区别采取不同的防护措施，预防辐射的伤害是完全可以的。

参考文献：

[1]杨朝文.电离辐射防护与安全基础，2008.12

[2] 陈万金，陈燕莉，蔡捷.辐射及其安全防护技术，2005.5

[3]吕航，周志勤. 电磁辐射防护的基本技术和进展[J].环境污染与防治，1999，（05）；

[4] 苑国良. 电磁污染及防护措施[J].机电一体化，2003，（03）；

核辐射及其安全防护 篇10

找个密实袋, 把手机装进去并封密, 然后放入金属的饼干罐内, 盖上两个盖, 打个电话过去, 仍能响铃;再放入冰箱、烧烤炉、微波炉, 能找到的金属物都试一试, 失望, 全都能响铃。从微波炉的观察窗往内瞧, 中移动信号仍满格, Wi-Fi信号由原来的满格立即下降为0, 中移动的频率范围在1.7~2.2GHz之间, Wi-Fi频率在2.4GHz, 频率相差不大, 那就是发射与接收的功率及灵敏度问题。

结论:从中移动信号仍满格看, 高频电磁波的穿透力非常强, 发射功率越大, 穿透能力越强;从Wi-Fi信号下降为0看, 电磁辐射可以被吸收减弱。

2 单台电脑及周边设备电磁波检测

2.1 检测工具及对象

2.1.1 常规工具

频谱仪, 场强仪, 数字万用表, 手持示波器等实验室内一切合用的设备。

2.1.2 改装仪器探头

为收集更多的微弱信号, 对探测手段进行了必要的优化。仪器设备自带的探头只适合于电路板点对点的检测, 为扩大收集强度, 探头改装成直径10CM的金属球并沾金属丝做成毛球形, 人体及探头手持部分接地, 引线改用75Ω屏蔽线, 仪器信号输入端用实验电路板改装为可更换RC的滤波电路并用金属盒屏蔽, 根据RC频率公式F=1/ (2πRC) 推算出大约的截止频率以检测不同的频段。由于电脑在不同的工作任务下频带有变化, 用频谱仪或示波器检测时, 只针对频带的峰值及频率的个数, 有观察的必要时还会添加高频信号放大器。

2.1.3 检测对象

检测对象为04年后出的产品, 以最新为主, 淘汰品比较。

2.2 检测主板外泄电磁波

检测:探头在CPU与北桥附近距主板5~10cm反复采集, 一般状态下, 测得最大峰值约为0.87V, 计算机处于待命状态时, 频谱仪信号数量较少;运行射击类游戏软件, 最大峰值约0.92V且不同频率的信号较多;在南桥附近观察发现在驱动I/O设备运行时动态变化较大, 见表1。

说明因电脑执行不同的任务时, 数据会变化。

结论:运行的数据量越大, 功耗越大, 电磁波外泄频率范围越大。

2.3 检测散热风扇外泄电磁波

检测:探头放散热风扇电机1cm处, 测出最大峰电压约3.6V, 15cm处测出最大峰电压约1.25V, 外泄电磁波频率与风扇的转速相当, 并出现一些高频谐波。

结论:散热风扇电机有一定的电磁波外泄, 但由于功率不大及机箱金属的吸收, 外泄电磁强度有较大的下降。

2.4 检测电源外泄电磁波

检测:把电源电路从电源盒中抽出进行负载检测, 在开关电路的软磁铁氧体附近2cm处测得感生电压最高为8.24V的高频脉冲, 合上电源盖并接地后检测, 发现感生电压下降明显, 峰值约1.27V。经测试对比发现:感生电压与负载成正比。

结论:开关电源盒有较好电磁屏蔽能力, 接地后, 电磁波外泄的现象明显减弱。

2.5 合上机箱盖前后检测对比

检测:高频下降约1/3;工频50Hz下降3/5。

结论:由于机箱接地, 工频被较好的屏蔽, 但高频屏蔽效果不大。

分析:由于机箱是金属成份而且比较薄, 当有电磁波被吸收后, 出现趋肤效应, 并有二次感生现象;另因机箱前面板是胶质而非金属, 判断为电磁波穿透胶质部分往外辐射。

为验证这个判断, 特找了一个防辐射机箱, 是03年生产的, 箱顶及两侧都是两层设计:内层为厚重的镀锌钢板, 其作用应该是吸附低频电磁波、防御高频电磁波;外壳为外表单面喷漆的金属板, 前方除装CDROM、Floppy disk口外, 全嵌打六角通风孔的可拆式钢板, 装上主板检测, 电源通风位置及接口部分有一定的外泄, 其它位置检测到的高频波幅下降较大, 判断为内层金属板已吸收了主机的电磁波, 外层金属板再吸收衍生的电磁波并通过地线分流, 从而起到减弱的作用。

2.6 检测显示器外泄电磁波

2.6.1 CRT显示器的检测

08年以前的显示器都是用阴极射线管 (CRT) , 存在着启动瞬态电流过强、耗电大、电压高、感生电场过强、高速运动的电子流 (β射线) 直达脸部的现象, 在显示器前坐的时间长, 会感觉到脸部发热, 眼睛痛涩流泪等现象, 这是屏幕溢出的负电荷所致。检测发现, 强电磁波源于消磁电路, 工作中, 消磁电路不定期运行, 产生的电磁场强度超出了场强仪测量的极值;用红外摄像头观察显像管背面有电虹, 有机尘埃在高压线附近被碳化, 说明电场极强。结论:该淘汰的不能手软。

2.6.2 LCD显示器的检测

用场强仪检测出19寸液晶显示器白屏时幕前4120μW/m2、幕后4561μW/m2, 难道LCD显示器也会产生电磁波?经检测, 背面的比前面的强, 说明是电路板的问题, 用示波器观察较强的是电源脉冲, 另一部分是点亮LCD产生的脉冲, 屏幕越亮, 脉冲越强, 这是电能转换为光能过程中未能转换的能量溢散为电磁波, 结论:注意屏幕亮度的调整, 屏幕也不要太过靠近人体。

2.7 I/O设备检测

蓝牙:低功耗发射, 反应轻微, 可以忽略。

U盘读写:有一定的反应, 但20cm外就检测不到。

鼠标与键盘检测:经观察, 整机的各种向外辐射较为突出的电磁波在这里几乎都可看到, 特别是电源的高频脉冲。问题分析:键盘多用FPC柔性电路板, 主机上未被滤掉的各种的电磁波把键盘当发射天线。找一款底座为渡锌板的键盘测试, 发现有一定的削弱吸收作用, 结论:键盘应选用底部有较厚金属板的以吸附部分电磁场, 太轻太便宜的键盘就应留意有无金属屏蔽了。鼠标由于电路面积比不上键盘, 向外辐射量相对较少。

2.8 不可忽视的感生现象

2.8.1 电脑桌

金属电脑桌:一般都是防火板作面, 框架是金属板, 检测时发现金属板也出现感生电场, 通常为安全起见金属部分都不接地, 在用数字万用表测试, 金属部分与人体之间有2.6V的电位差, 用频谱仪观察可以看到, 主要是经过高频调幅的工频波, 金属部分相当于电磁波接收器, 如果没有分流, 会衍生电磁波, 结论:金属的电脑桌必须接地以作分流用。

木质电脑台:相较于金属的吸附能力, 木质的电脑台对电磁波基本没有减弱效果, 结论:不建议用非金属物承放电脑。

2.8.2 电风扇

检测过程中出现的意外:检测时应该尽量减少外界的干扰, 排除干扰源。排查时发现, 干扰源为不远处的一把落地扇, 天气寒冷, 不用吹风, 但并未拨出电源插头, 用人体感应的办法粗测, 约80cm处感应电压128m V, 约40cm处感应电压592m V, 约20cm处感应电压达1865m V。结论:工频电源经风扇电机绕组及LC电路放大变成电磁波发射源, 所以, 不用的风扇应该拨出电源插头, 另外, 大多数的风扇只有零火二线而无地线, 是否符合安全标准。

2.8.3 有源音箱

桌面上有源音箱是强的电磁场源, 有源音箱电源部分为变压器, 用万用表搭上变压器外壳, 人体感应到的工频电压高达11.6V, 探头在音箱附近测得2.8V感应电压, 在60cm处仍测出0.65V的感应电压;箱内喇叭多使用强磁场的汝铁硼磁钢, 如果用探头在音箱附近作来回晃动, 也会感生出电场;值得一提的是, 音量的大小不影响电磁场, 只影响耳朵及心跳。

3 电脑房检测

电脑房的天花板为对角冲孔铝天花板, 可导电, 即能吸附电磁波, 有减弱的作用;电脑台为双人对称涂漆式金属框架, 两台电脑放中间的两个靠脚边的涂漆铁皮柜内, 设计非常合理。观测点为4边加中点, 观测高度为正常坐高人头位置, 人体靠近电脑位置, 内容为静态时、统一播放影片时, 有人时、无人时的场强与频谱。

3.1 检测结果

电脑台金属部分对电源地电压普遍4.3V, 中点附近电脑台4.5V, 靠窗没有放电脑的4.2V;有各种的杂波, 有人时比无人时还要多些, 但高频杂波的波幅都不大, 最大幅值约0.32V;以四台相邻电脑为中轴测量对比, 只开四台时感应到的电磁波与全部电脑齐开时比较, 如果设四台感应到的最大幅值为1, 全开时多出一些幅值小于0.6的杂波, 波幅未出现加强的现象;放一件羊毛衣在电脑房, 10分钟后即有羊毛竖起, 说明已感应出较强的静电。

3.2 怀疑与排查

3.2.1 电脑台为什么会有4.3V对地电压

检测相邻电脑台之间的电阻, 测得阻值为无穷大, 也就是说, 所有的电脑台都是无相互连接的, 即无接地, 查《电子信息系统机房设计规范》GB 50174-2008指出:电子信息系统机房内所有设备可导电金属外壳、各类金属管道、金属线槽、建筑物金属结构等必须进行等电位连接并接地。防雷与接地等电位联结网格应采用截面积不小于25mm2的铜带或裸铜线, 并应在防静电活动地板下构成边长为0.6~3m的矩形网格。据此, 把相邻的6张电脑台用导线并联接地, 空气中的电场杂讯由原来的0.98V下降到0.23V, 高频电场用反复连接断开的方法测量得最大衰减过半。

3.2.2 有人时的杂波为什么会多些

难道人体成为二次感生放大器?这难以判断。

结论:电脑房内各类承重物须由金属构成, 并且必须良好接地;群体呆在电脑房的时间不能太长。

4 阻挡与吸附原理的应用

4.1 金属物接地分流感生电流

工作岗位上, 电脑音响等一大堆电器设备, 座位与计算机之间有金属柜阻隔, 电脑台是金属的, 原来的木椅子换金属的, 用25mm2的多股铜线并联起来并搭到不锈钢防盗网上, 音响撤去, 风扇移开, 显示器距头部70cm, 人体不接地, 再作对比:座位上的人体感生电压由原来的最高1.82V下降到0.083V, 跨出一步0.56V, 再跨出一步0.78V, 再往外走, 有些地方高有些地方低, 最高超过2V, 但没有低于0.15V的, 也就是说, 解决办法非常简单:用金属物作阻挡障碍物, 然后用多股导线并联入地, 这个地不是电源的地, 而是要与建筑物等电位的地, 一般情况下, 电源地都能与建筑物等电位, 但如果出现接触不良或地线用单支线的, 那就不能接电源地了。

4.2 利用磁性物体对电磁波的吸附原理

最简单而又实用的吸波材料是四氧化三铁 (Fe3O4) , 即铁的氧化物, 实验室通常使用铁的氧化物加一些辅料合成吸收电磁波的材料, 生锈的铁柜对电磁波的吸附能力比新的铁柜强。做一个简单实验:找几块磁铁围成一圈, 把频谱仪的探针放进去, 探测到的电磁波立即清零, 说明磁性物体对电磁波有较强的吸收能力。

5 结语

地球表面附近的电场强度约为100V/m, 人类至今仍无变异的迹象, 说明适度的辐射是问题不大的。但随着越来越多的人把工作、生活的场所固定在狭小的、充满电器设备的空间内, 接受着长时间的电磁波辐射, 问题则会变得严重。一般的电子设备的发射功率都比较弱, 否则监管部门不允许其生产。电磁波的波幅随传播距离的增加而呈现指数规律减少, 把电器设备放远一些以降低其强度。电脑与人体最亲密接触的是键盘, 而键盘又是大的辐射源, 其波幅与手机接听状态相近, 所以, 键盘的选择尤其重要, 电脑台如果有键盘专用的金属抽屉就放进去。电器最大的电磁场源于电源部分;金属物对电磁波有吸附能力, 尤其是带磁性的金属物, 电脑及其周边设备的金属部分只要良好接地, 就能吸附电磁波并加以分流。

参考文献