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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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 = 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%