go_up.gif Предыдущая часть документа


     
Основные технологии, в которых используются большие статические магнитные поля, перечислены в таблице 49.10. Там же приведены соответствующие уровни экспозиции.

--------------------------------------------------------------------------------

Таблица 49.10 Основные технологии, использующие большие статические магнитные поля, и соответствующие уровни
                       экспозиции
     

Технологические процессы

Уровни экспозиции

Энергетические технологии

Реакторы термоядерного синтеза

Краевые поля до 50 mT в зонах, доступных персоналу.
Менее 0.1 mT за пределами реакторного участка

Магнитогидродинамические системы

Приблизительно 10 mT на расстоянии примерно 50 m;
100 mT только на расстоянии более 250 m

Сверхпроводящие системы хранения магнитной энергии

Краевые поля до 50 mT в местах, доступных операторам

Сверхпроводящие генераторы и линии передач

Краевые поля проектируются так, чтобы быть меньше 100 mT

Исследовательские сооружения

Пузырьковые камеры

Во время замены кассет с пленкой, поле составляет примерно 0.4-0.5 T на уровне ног и примерно 50 mT на уровне головы

Сверхпроводящие спектрометры

Около 1 T в местах, доступных для операторов

Ускорители частиц

Персонал редко попадает под воздействие поля, поскольку исключен из зоны высокого излучения.
Исключения возникают только во время обслуживания оборудования/ремонта

Блок разделения изотопов

Краткая экспозиция полям до 50 mT
Обычно, уровни поля менее 1 mT

Промышленность

Производство алюминия

Уровни до 100 mT в местах, доступных операторам

Электролитические процессы

Средний и максимальный уровень поля примерно 10 и 50 mT соответственно

Производство магнитов

2-5 mT на руках у рабочего; в диапазоне 300 - 500 mT на уровне грудной клетки и головы

Медицина

Получение изображения методом ядерного магнитного резонанса и спектроскопия

Неэкранированный 1-T магнит создает поле примерно 0.5 mT на расстоянии 10 m, а неэкранированный 2-T магнит создает такую же экспозицию на расстоянии 13 m


--------------------------------------------------------------------------------
     
Биологические эффекты
Свидетельства, полученные в ходе экспериментов с лабораторными животными, говорят о том, что при плотности статического магнитного потока, равной или меньше 2 T, не наблюдается существенных эффектов воздействия поля на многие факторы развития, поведения или физиологии. Исследования на мышах также не выявили какого-либо ущерба для утробного плода при экспозиции магнитным полям, не превышающим 1 T.
     
Теоретически, в сильном магнитном поле магнитные эффекты могут задерживать протекание крови и вызывать подъем кровяного давления. Сокращение кровотока, максимально, на несколько процентов может ожидаться при 5 T, но при 1.5 T подобное сокращение у исследовавшихся людей замечены не были.
     
Некоторые исследования на рабочих, занятых в производстве постоянных магнитов, выявили различные субъективные симптомы и функциональные расстройства: раздражительность, усталость, головную боль, потерю аппетита, брадикардию (замедленное сердцебиение), тахикардию (ускоренное сердцебиение), пониженное кровяное давление, измененную ЭЭГ, зуд, жжение и онемение. Однако недостаточный статистический анализ и оценка влияния физических или химических опасностей в рабочей среде значительно уменьшают достоверность этих отчетов и затрудняют их оценку. Хотя исследования и не дают результата, они все же предполагают, что, если в действительности и возникают долгосрочные эффекты, то они очень незначительны. Также не было отмечено никаких реальных кумулятивных эффектов.

У людей, подвергавшихся воздействию магнитного потока плотностью 4T, отмечалось возникновение сенсорных эффектов, связанных с движением в поле. К таким эффектам относились, например, вертиго (головокружение), чувство тошноты, металлический привкус во рту и магнитные ощущения при движении глаз или головы. Однако два эпидемиологических исследования совокупных данных о состоянии здоровья рабочих, хронически подвергавшихся воздействию статического магнитного поля, не смогли выявить какие-нибудь значительные последствия этой экспозиции для здоровья. Данные о состоянии здоровья 320 рабочих были получены на предприятиях, использующих большие электролитические камеры для процессов химического разделения. Средний уровень статического поля в рабочей среде составлял 7.6 mT, а максимальное поле достигало 14.6 mT. Небольшие, но в пределах нормы, изменения в количестве лейкоцитов были обнаружены у группы, подвергшейся экспозиции, в отличие от 186 человек контрольной группы. Ни одно из наблюдавшихся временных изменений кровяного давления или других показателей крови не было сочтено проявлением серьезного вредного эффекта, связанного с экспозицией магнитному полю. В другом исследовании оценивалась частота случаев заболевания у 729 рабочих, подвергавшихся профессиональной экспозиции статическим магнитным полям. Контрольная группа состояла из 792 не подвергавшихся экспозиции рабочих, которые совпадали по возрасту, расе и социально-экономическому статусу с представителями первой группы. Диапазон экспозиции магнитному полю варьировался от 0.5 mT для продолжительных промежутков времени до 2 T для периодов в несколько часов. Никаких статистически важных изменений в частоте случаев заболевания 19 видами болезней в группе, подвергавшейся экспозиции, по сравнению с контрольной группой, не наблюдалось. Никаких различий в уровне заболеваемости не было выявлено и в подгруппе из 198 рабочих, которые подвергались воздействию поля 0.3 T или больше на один час и долее, по сравнению с остальными участниками группы или соответствующими представителями контрольной группы.
     
Отчет по обследованию рабочих алюминиевой промышленности описывал возрастание уровня смертности от лейкемии. Хотя это эпидемиологическое исследование выявило повышенный риск рака для людей, непосредственно связанных с производством алюминия, где рабочие подвергаются воздействию больших статических магнитных полей, на сегодняшний день, не существует очевидных свидетельств для определения того, какие точно канцерогенные факторы рабочей среды ответственны за это. Процесс, применяющийся для выделения алюминия из руды, создает жидкие продукты перегонки угля, летучие смолы, фтористые испарения, оксиды серы и углекислый газ. Некоторые из этих соединений могут быть более вероятными кандидатами на создание вызывающих рак эффектов, чем экспозиция магнитному полю.
     

В исследовании, проведенном среди рабочих алюминиевой промышленности Франции, смертность от рака и совокупная смертность (от всех возможных причин) весьма незначительно отличались от смертности, наблюдавшейся среди всего мужского населения Франции (Мюр (Mur) и др. 1987).
     
Другой негативный результат, связывающий экспозицию магнитным полям с возможным раковым исходом, получен от изучения группы рабочих хлорощелочной установки, где постоянные токи силой 100 kA DC, применявшиеся для электролитического производства хлорина, вызывали увеличение плотности статических магнитных потоков на рабочих местах с 4 до 29 mT. Полученное в итоге наблюдений число случаев рака у этих рабочих за 25-летний период незначительно отличалось от ожидаемого результата.
     
Измерение, предупреждение и стандарты экспозиции
В течение последних тридцати лет измерения магнитного поля прошли большой путь развития. Прогресс в технике сделал возможным создание новых методов измерений и совершенствование старых.
     
Два наиболее популярных вида "зондов" для магнитного поля, это - экранированная катушка и зонд Холла (Hall probe). Большинство коммерчески доступных измерителей магнитного поля используют один из этих зондов. В последнее время, в качестве сенсоров для магнитных полей предлагаются другие полупроводниковые приборы, а именно, биполярные и FET транзисторы. Они предлагают некоторые преимущества по сравнению с зондом Холла: более высокую чувствительность, большее пространственное разрешение и более широкую частотную реакцию.
     
Основой техники проведения измерений с использованием ядерного магнитного резонанса (NMR) является определение резонансной частоты тестового образца в магнитном поле, которое должно быть измерено. Это - абсолютное измерение, которое может быть выполнено с очень высокой точностью. Измерительный диапазон этого метода колеблется от 10 mT до 10 T без определенных ограничений. При измерениях поля методом протонного магнитного резонанса точность легко достигается при помощи простого аппарата, а точность может быть достигнута при многочисленных предосторожностях и усовершенствованного оборудования. Внутренним недостатком метода NMR является его ограниченность полем с малым градиентом и недостаток информации о направлении поля.

В последнее время были также разработаны несколько персональных дозиметров, подходящих для мониторинга экспозиции статическому магнитному полю.
     

Защитные меры при промышленном и научном использовании магнитных полей могут быть классифицированы как меры инженерного дизайна, использование дистанции разделения и административный контроль. Других мер контроля опасности магнитного поля, которые включают в себя оборудование для индивидуальной защиты (например, специальную одежду и маски для лица), не существует. Однако меры защиты от потенциальной опасности магнитной интерференции с медицинским электронным оборудованием или оборудованием с электронной системой тревоги, а также защиты хирургических и зубных имплантантов, являются предметом особого беспокойства. Механическая сила, которой обладают ферромагнитные (железные) имплантанты и незакрепленные объекты в сооружениях с высоким уровнем поля, требует, чтобы для защиты от угрозы здоровью и безопасности принимались меры предосторожности.
      
Техники минимизации чрезмерного воздействия магнитных полей высокой интенсивности, возникающих вокруг крупных исследовательских и промышленных сооружений, обычно подразделяются на четыре типа:
     
1. расстояние и время
2. магнитное экранирование
3. электромагнитная интерференция (EMI) и совместимость
4. административные меры.
     
Использование предупредительных надписей и зон специального доступа для ограничения экспозиции персонала около крупных магнитов является одним из наиболее распространенных способов контроля экспозиции.
     
Такие административные меры, обычно, предпочтительны в случае магнитного экранирования, которое может быть чрезвычайно дорогостоящим. Свободные ферромагнитные и парамагнитные (любые намагничивающиеся вещества) объекты могут превратиться в опасные летящие снаряды при воздействии на них сильного градиента магнитного поля. Этой опасности можно избежать только удалением незакрепленных металлических объектов из области поля и от персонала. Такие предметы, как ножницы, пилки для ногтей, отвертки и скальпели, должны быть запрещены к использованию в непосредственной близости к полю.
     
Самые первые директивы по защите от статического магнитного поля были разработаны в бывшем Советском Союзе в виде неофициальных рекомендаций. Основой для этого стандарта послужили клинические исследования, которые выдвинули предложение о том, что напряженность статического магнитного поля на рабочем месте не должна превышать 8 kA/m (10 mT).
     
Американская конференция правительственных промышленных гигиенистов опубликовала TLVs плотности статического магнитного потока, которым рабочие могут подвергаться неоднократно, день за днем, без вредных последствий для здоровья. Для электрических полей эти значения должны использоваться в качестве руководства по контролю экспозиции статическим магнитным полям, но не должны рассматриваться как четкая граница между безопасными и опасными уровнями. По мнению ACGIH, обычная (ежедневная) профессиональная экспозиция не должна превышать 60 mT в среднем по всему телу или 600 mT для ежедневной, взвешенной по времени экспозиции конечностей. Плотность потока 2 T рекомендуется в качестве "потолочного" (то есть, лимитирующего) значения. Угроза безопасности может создаваться механическими силами, вызываемыми магнитным полем в ферромагнитных инструментах и медицинских имплантантах.
     

В 1994 году Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP 1994) закончила разработку и опубликовала директивы по ограничению экспозиции статическим магнитным полям. В этих директивах было сделано различие между лимитами экспозиции для рабочих и для населения. Лимиты, рекомендованные ICNIRP для профессиональной и общей экспозиции, обобщены в таблице 49.11. Когда плотность магнитного потока превышает 3 mT, то во избежание опасности, связанной с летящими металлическими объектами, необходимо принимать меры предосторожности. Аналоговые часы, кредитные карты, магнитные ленты и компьютерные диски могут пострадать от воздействия поля 1 mT. Подобная величина поля не считается опасной для людей.

--------------------------------------------------------------------------------

Таблица 49.11  Лимиты экспозиции статическим магнитным полям, рекомендованные Международной комиссией по защите                         от неионизирующего излучения (ICNIRP)
     

Характеристики экспозиции

Плотность магнитного потока

Профессиональная

Целый рабочий (средняя взвешенная по времени)

200 mT

Максимальное значение

2 T

Конечности

5 T

Население

Непрерывная экспозиция

40 mT


--------------------------------------------------------------------------------
     
Случающийся время от времени доступ населения в специальные сооружения с плотностью магнитного потока, превышающей 40 mT, может быть разрешен только при соответствующим образом контролируемых условиях и гарантиях того, что не будут превышены лимиты профессиональной экспозиции.

Лимиты экспозиции ICNIRP были разработаны для гомогенного (однородного) поля. Для негомогенных (неоднородных) полей (вариации внутри поля) средняя плотность магнитного потока должна измеряться для площади 100 .
     
В соответствии с последним документом NRPB ограничение острой экспозиции уровнем менее 2 T дает возможность избежать возникновения острых реакций, таких как вертиго или тошнота, и вредных для здоровья эффектов, возникающих из-за сердечной аритмии (нерегулярного биения сердца) или ослабления функций мозга. Несмотря на относительную недостаточность свидетельств, полученных в ходе изучения людей, подвергавшихся воздействию мощных полей на предмет возможности возникновения у них долгосрочных эффектов, Совет считает целесообразным ограничить длительную, взвешенную по времени суточную экспозицию уровнем менее 200 mT (одной десятой от уровня, который должен предотвращать возникновение острых реакций). Эти уровни очень схожи с уровнями, рекомендованными ICNIRP; TLVs , предложенные ACGIH, несколько ниже.
     
Люди с сердечными пейсмекерами и другими электрически активируемыми имплантированными устройствами, или с ферромагнитными имплантантами, не могут быть адекватно защищены описанными выше лимитами экспозиции. Большинство сердечных пейсмекеров, вероятно, не должно давать сбоев в работе из-за экспозиции полям менее 0.5 mT. Люди с ферромагнитными имплантантами или электрически активируемыми устройствами (отличными от сердечных пейсмекеров) могут негативно воспринимать воздействие полей, величина которых превышает несколько mT.
     
Существуют и другие директивы, рекомендующие лимиты профессиональной экспозиции: три из них (директив) обязательны к применению в лабораториях физики высоких энергий (Стэнфордский Центр линейного ускорителя (Stanford Linear Accelerator Center) и Национальная лаборатория Лоренса Ливермора (Lawrence Livermore National Laboratory) в Калифорнии, лаборатория ускорителя CERN в Женеве). Есть также временные (interim) директивы, применяющиеся в Американском Министерстве энергетики (DOE).
     
В Германии, в соответствии со стандартом DIN, профессиональная экспозиция не должна превышать напряженности статического магнитного поля, равной 60 kA/m (около 75 mT). Когда воздействию поля подвергаются только конечности, лимит устанавливается на уровне 600 kA/m; напряженность поля, равная 150 kA/m, допускается только для краткой экспозиции всего тела (до 5 минут в час).