Файл: Логинов, И. Л. Инженерно-технические мероприятия, повышающие устойчивость электротехнического и радиоэлектронного оборудования к поражающим факторам ядерного взрыва учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.11.2024
Просмотров: 57
Скачиваний: 0
действует и не так далеко, но есть объекты, которые имеют высокую ударостойкость и на небольших расстояниях от центра взрыва могут подвергаться действию проникающей радиации. К таким объектам могут быть отнесены убежища, транспортные суда и другие объекты. На таких объектах ра диационная стойкость электротехнического и радиоэлектрон ного оборудования должна обеспечить их функционирование на расстояниях, на которых корпусная часть объектов полу
чает средние разрушения. Определим дозу D3 захватного гам
ма-излучения, дозу Dock осколочного гамма-излучения и по
ток нейтронов Ф, на этих расстояниях (табл. 2) при мощности
наземного (надводного) взрыва 10 кд и IO3 кт при нормаль
ной плотности атмосферы [4, 7] по формулам:
D3 = ±⅛^-e^⅛, Кл/кг; |
(27) |
Dock = 3,6 • IO5 q ( 1 + O,2ç0’65 ) ɪ e~ ⅜ Кл/кг ; |
(28) |
Ф- 7,⅞Γg *^≡, н/мг, |
(29) |
где R— расстояние до центра взрыва, м; q — мощность
взрыва, кт.
По этим формулам рассчитаны величины доз и потоков
нейтронов для рассматриваемых |
объектов |
на |
расстояниях, |
||||||
указанных в табл. 2 и сведены в табл. 10. |
|
Таблица |
10 |
||||||
Наименование |
|
|
9 = 10 |
кт |
н |
q = IO3 кт |
|||
|
R, |
D |
— |
. |
R, |
ɔr |
Ф, |
||
|
|
м |
Г |
кг |
φ, |
M3 |
м |
Кл |
н |
Промышленное здание с металли ______ |
0,17 |
1,3-1015 |
5320 |
кг |
M2 |
||||
ческим каркасом . . . |
. |
1150 |
0 |
0 |
|||||
Транспортное судно . . . |
. |
648 |
2,1 |
|
5,9∙ 101« |
3000 |
0,01 |
0 |
|
Автомобильная радиостанция . |
|
1480 |
0,038 |
1,36-Юіі |
6S50 |
0 |
0 |
||
Транспортный самолет |
|
2500 0,67-Ю-з |
|
0 |
11550 |
0 |
0 |
Величины, указанные в таблице, и определяют те предель
ные значения, которые должно выдерживать для данной уда ростойкости электротехническое и радиоэлектронное обору-
39
дование. Таблица показывает, что на транспортных судах электротехническое и радиоэлектронное обооудование может
подвергаться опасным воздействиям проникающей радиации,
при которых незащищенное оборудование может давать сбои в работе. На остальных объектах, указанных в таблице, электротехническое и радиоэлектронное оборудование под
вергаться опасным воздействиям не будет.
К инженерным мероприятиям, позволяющим повысить ра диационную стойкость электротехнического и радиоэлектрон
ного оборудования, относятся:
—подбор воздушных промежутков между электродами,
шинопроводами и токоведущими частями, обеспечивающих работу в заданных пределах;
—применение радиационностойких комплектующих изде
лий;
—использование специальных схем, компенсирующих н отводящих дополнительные токи, возникающие в цепях;
—применение схем и устройств, которые менее критичны
кпоявлению дополнительной утечки токов;
—заполнение изоляционными материалами воздушных
промежутков схем;
—применение экранов, ослабляющих проникающую ра диацию;
—выбор конструкций и покрытий, облегчающих дезакти вацию.
§10. Подбор воздушных промежутков между электродами
ишинопроводами
Под действием ионизирующих излучений в воздухе проис ходит образование свободных носителей зарядов — положи тельных ионов и электронов. Часть носителей зарядов, обра-. зованных за счет ионизации, будут уходить на электроды или
шинопроводы, а часть будут рекомбинировать в междуэлек-
тродном промежутке. Возникает ток утечки, который может
достигать значительной величины.
В работе [13] приводится формула для определения тока
утечки в воздушном промежутке:
|
|
I = 4πeUC |
(к+ + «_) ]/ɪ |
U, |
А, |
(30> |
|
|
|
|
|||||
где |
е — |
заряд электрона, Кл (l,6∙10~19 Кл); |
|||||
|
|
— |
напряже |
||||
ние, |
приложенное к |
электродам, шинопроводам; |
В; |
C — |
ем |
||
|
|
|
|
|
|
|
кость воздушного промежутка, см; к+ — подвижность положи-
40
тельных ионов, CM2∕B∙C (κ+ = l,35 |
cm2∕B∙c); |
к_ —подвиж |
ность отрицательных ионов, cm2∕B • с |
(«_ = 1,37 |
cm2∕B∙c); а — |
коэффициент рекомбинации ионов,cm3∕c (α=l,66∙10-6 cm3∕c); ке—подвижность электронов, cm2∕B∙c (κe = IO3 cm2∕B∙c); р —
коэффициент прилипания электронов к нейтральным молеку лам, 1/с (р = 5 ∙ IO71/с) ; q — число пар ионов, возникающих в 1 см3 в секунду вследствие ионизации, 1∕cm3∙c:
I р/с = 2,08 ∙ IO9 1∕cm3 • с = 2,58 ∙ 10~4 А/кг;
∏l и пе — коэффициенты, позволяющие определять ток утеч
ки при стационарном режиме действия ионизации и при им
пульсных излучениях.
При стационарном режиме |
ni |
= 1 и |
ne = |
1. |
При импульсных излучениях |
|
|
|
|
1 _ e-2∕<7<x t |
|
(31) |
||
1+e-2∕^> ; |
|
|||
ne= -e > |
|
(32) |
t — длительность импульса, с.
Для максимальной мощности дозы, обусловленной мгно
венным гамма-излучением, можно принять продолжитель
ность действия импульса 10~7c; для меньших мощностей доз,
обуславливаемых захватным и осколочным гамма-излуче нием, продолжительность действия импульса может состав лять несколько секунд.
Для оценки сопротивления воздушного промежутка мож
но воспользоваться формулой: |
|
|
р] |
■ |
С, |
Ом, |
|
||
R~i = |
[1,26 ∙ IO-8 |
Vp |
+ 0,2 |
∙ IO-8 |
|
(33) |
|||
где C — емкость промежутка, |
пФ; р — мощность дозы гамма- |
||||||||
излучения, А/кг. |
|
пробега |
гамма-квантов в |
воздухе |
|||||
При длине свободного |
λ = 200 м мощность дозы (при длительности импульса IO-7 с)
мгновенного гамма-излучения может быть подсчитана [7] по
формуле: |
р== |
п |
А/кг, |
(34) |
где q —- тротиловый эквивалент, |
|
кт; R— расстояние |
до |
|
Центра, взрыва, |
м. |
|
|
|
41
Подсчеты показывают, что мощности доз захватного и
осколочного гамма-излучения'значительно меньше. Пользуясь этими формулами, можно подобрать величину
воздушного промежутка между электродами при котором со
храняются требуемые условия работы электротехнического и
радиоэлектронного оборудования. Величина воздушного про
межутка подбирается при подсчете емкости промежутка. Наименьшие изоляционные расстояния в воздухе между то коведущими частями на подстанциях имеют следующие зна
чения при разных номинальных величинах напряжения:
—при 3 кВ — 2 м;
—при 210 кВ — 2,2 м;
— при ПО кВ — 2,9 м.
§ 11. Применение радиационно-стойких комплектующих изделий и материалов
К радиационно-стойким комплектующим изделиям отно сятся те, которые удовлетворяют требованиям по радиацион ной стойкости. Порядок определения этих требований был рассмотрен в § 9.
В настоящее время существует большой выбор изделий
для разных условий эксплуатации. И если эти условия зара нее определены, то выбор изделий, соответствующих указан
ным условиям не представляет особых трудностей. В табл. 11
приведены некоторые данные, характеризующие приборы по
радиационной стойкости [7, 8]. |
Мощность |
|
|
Таблица |
11 |
|||||
Наименование |
Поток |
дозы |
Характер изменения |
|
||||||
Ф, |
|
|
P1, |
|
||||||
нейтронов |
гамма-излу |
|
параметров |
|
||||||
|
|
|
н/см2 |
чения |
|
|
|
|||
|
|
|
|
А/кг |
|
|
|
|
|
|
Высокоомные |
резисторы |
|
|
2,58-Юз |
Сопротивление |
уменьша |
||||
1 МОм |
резисторы |
|
|
2,58-Юз |
ется на 50% |
уменьша |
||||
Низкоомные |
|
|
Сопротивление |
|||||||
10 кОм |
|
1015 |
|
|
ется на |
5% |
|
на |
||
Бумажные конденсаторы |
|
|
Емкость |
изменяется |
||||||
|
|
|
|
|
|
доли процентов, умень |
||||
|
|
|
|
|
|
шается |
общее сопро |
|||
Усилитель на |
транзисто |
IOia |
|
|
тивление конденсатора |
|||||
|
|
Уменьшается относитель |
||||||||
рах 2N138 |
|
|
|
|
|
ная |
величина |
выход |
||
42 |
|
|
|
|
|
ного |
напряжения |
на |
||
|
|
|
|
|
50% |
|
|
|
|