地铁专用无线通信系统射频电磁暴露安全的评估

为了研究在地铁专用无线通信系统天线辐射下地铁司机射频电磁暴露的安全性,基于高频结构仿真软件(High frequency structure simulator,HFSS)构建该系统天线辐射下的地铁司机室射频电磁环境模型,模拟司机室内电场强度的分布范围为0.005~0.118 V/m。运用电场强度分析仪对地铁司机室内射频电磁环境进行实地测量,测得专用无线系统天线信号的功率电平为-54.91~-30.22 d Bm,对应的电场强度分布范围是0.006~0.109 V/m,与电场强度的模拟结果基本一致,验证了利用HFSS软件的计算可靠性。在此基础上分别模拟地铁司机站姿人体模型和坐姿人体模型的射频电磁暴露情况。仿真结果表明:司机坐姿和站姿人体模型中平均比吸收率峰值分别为3.838 3×10~(-7) W/kg和3.118 7×10~(-7) W/kg;电场强度峰值分别为0.12 V/m和0.11V/m;磁场强度峰值分别为7.586 8×10~(-4) A/m和7.276 7×10~(-4) A/m。模拟结果均低于由国际非电离辐射防护委员会制定的职业电磁暴露限值,说明在该射频电磁环境中地铁司机职业电磁暴露处于安全范围内。     

5G手机天线辐照特性及其在人体头部中温度场分布

为了研究5G手机天线电磁辐照对人体头部比吸收率(SAR)和温度场分布的影响,在COMSOL仿真软件中建立多频段5G手机模型以及代表人体头部组织皮肤层、颅骨层和大脑层的三层球形人体头部模型,对两种常用的手机天线输入功率和4种工作频率情况下,手机电磁辐照对人体头部各层SAR值和温度场分布进行仿真计算。仿真结果表明:两种输入功率中,1 900 MHz时皮肤层SAR值最大,为0.715 W/kg,其对应的表面温度最高,达37.209°C;当手机离人体头部的距离由5 mm增大到30 mm时,皮肤层SAR值最大减小50.20%,但温度场最大减小仅为0.180%。所有仿真计算结果所得SAR值和温度场的分布均低于国际非电离辐射防护委员会(Intemational Commission on Non-Ionizing Radiation Protection,ICNIRP)的规定限值。说明5G手机天线所致人体头部的电磁辐照和温度场的分布是安全的。     

心脏起搏器无线充电电磁暴露安全评估

为准确地评估心脏起搏器无线充电工作过程中产生的电磁暴露安全性,使用基于有限元的COMSOL软件进行建模及仿真计算。构建人体头部组织、简易胸腔及心脏的模型,并且在无线充电系统工作频率设置为251 kHz时,得出了以上3个部位中产生的磁感应强度（B）、感应电场强度（E）分布,以及人体头部组织比吸收率（Specific absorption rate, SAR）值的分布,将结果与国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）制定的限值进行比较。结果显示：人体头部中B值最大为0.337μT,占ICNIRP阈值的9.26%;E值最大为0.393 V/m,占ICNIRP阈值的0.45%;心脏部位B值最大为3.118μT,占ICNIRP阈值的85.01%;E值最大为0.278 V/m,占ICNIRP阈值的0.32%;人体头部脑组织中SAR值为3.009×10-7 W/kg,远低于ICNIRP制定的公众电磁暴露推荐值。提示心脏起搏器无线充电过程对使用者的健康无明显影响。     

植被对特高压交流输电线路电磁暴露的影响

植被对特高压交流输电线路的电磁环境影响是重要的研究内容,为了对有、无植被两种条件下的1 000 kV特高压交流输电线路对人体电磁暴露程度进行比较研究,选用有限元多物理场仿真分析软件COMSOL分别对有、无植被环境中人体在猫头塔线路下方所受磁感应强度与感应电场强度进行仿真分析,并对两种环境下的仿真结果进行对比,最后将结果与国际非电离辐射防护委员会（International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection,ICNIRP）制定的人体电磁暴露限值做比较。结果表明：有、无植被两种特定环境下人体所受到的磁感应强度最大值分别为12.711μT和12.823μT,两者变化不大。有植被存在的环境下人体所受到的感应电场最大值为0.475 mV/m,是无植被环境下的48.3%。计算结果均低于ICNIRP规定的人体电磁暴露限值。     

静电放电人体电磁暴露安全评估的数值模拟

基于电磁剂量学数值计算方法和国际电工委员会(IEC)规定的典型静电放电(ESD)电流波形,将经傅里叶变换后频域中能量最强的一次谐波分量和全部谐波分量分别作为电磁辐射源,仿真分析了位于辐射源不同位置处人体生物组织的电磁效应,并将COMSOL Multiphysics软件数值仿真的结果与国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)推荐的公众暴露限值进行对比。结果表明：离辐射源越远感应电场强度(E)、磁场强度(H)、比吸收率(SAR)越小,体内电场线分布越均匀;电场强度进入头部后迅速衰减,脑部对空间电磁场有一定的屏蔽作用;不同位置处人体头部冠状面和矢状面SAR峰值和分布几乎相同,矢状面和冠状面SAR峰值为轴状面的15.7倍;不同位置处头部SAR峰值均出现在颅骨处,大脑中的SAR最小且关于x轴和y轴成对称分布;多频率暴露条件下,辐射源位于人体右侧面1 m(位置A)时全身SAR值超过了ICNIRP基本限值,而辐射源位于人体右侧面5 m(位置B)及更远位置时人体全身SAR均未超过ICNIRP基本限值。总之,离辐射源越远,安全裕度越大,人体需位于辐射源5 m以外,以降低暴露风险。此研究结果可为人体ESD...     

电动汽车动力电缆低频电磁场中人体的电磁暴露水平

为了研究电动汽车动力电缆低频电流产生的电磁暴露对车厢内人员的安全问题,以该低频电流为激励源,采用Comsol Multiphysics有限元软件,对司机及副驾位置乘客躯干部分及中枢神经系统中磁感应强度、感应电流密度、感应电场强度值进行计算分析。结果表明:中枢神经系统中磁感应强度的最大值集中在头皮区域,分别为0.073×10~(-2)μT(司机位)和0.055×10~(-2)μT(副驾位);感应电流密度的最大值主要集中在大脑组织中,分别为11.300μA/m~2(司机位)和0.616μA/m~2(副驾位);感应电场的最大值也主要集中在大脑组织中,分别为0.426 m V/m(司机位)和0.013×10~(-2) mV/m(副驾位)。从感应场的分布趋势来看,距离动力电缆越近对应区域感应场的值越大,反之,感应场的值越小。通过将感应场的最大值与国际非电离辐射防护委员会制定的标准及国标(GB8702-2014)进行对比,中枢神经系统及躯干中感应场的最大值均远小于不同标准规定的最大暴露限值。因此,该低频电磁环境中司乘人员电磁暴露处于安全范围内。     

电焊机焊接电缆电磁暴露安全评估

采用ANSYS软件模拟焊接工作环境,加入人体模型来模拟焊接时人体所受的辐射情况。对同类型焊机工作时所产生的磁场实地测量。将磁感应强度的仿真结果与测量结果进行比对分析,得出二者误差在10%以内。再与国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)导则提出的该频率段职业暴露限值(100μT)作对比,进行量化分析。结果表明:当焊接电源输出大电流(500 A)且焊接电缆非常贴近人体时,在人体内部产生的磁感应强度达到实验峰值;电缆在腰部、手腕等部位产生的最大磁感应强度为63.36μT,占ICNIRP标准的63.36%;焊接电缆产生的磁场不会对从业者产生健康风险。当焊接电缆的输出电流依次为400 A、200 A、100 A时,产生的磁感应强度逐渐减小,分别占ICNIRP标准的50%、21%、11%;而当焊接电缆与人体的距离增大到0.1 m时,这几个值分别变为13%、5%、2.6%;说明在焊接过程中,输出电流的变化对焊接电缆所产生的磁场分布产生影响;磁感应强度与电流正相关,与距离呈负相关。     

长期1.8 GHz电磁辐射对大鼠学习认知能力的影响

研究低剂量下长期不间断电磁辐射暴露对发育期Sprague Dawley(SD)大鼠学习认知能力的影响,为电磁暴露安全限值标准的确定提供实验依据.利用1.8 GHz电磁波对大鼠进行全天不间断辐照,白天8 h工作时间的剂量为0.40 W/kg,其余时间为0.08 W/kg,持续4周.通过水迷宫实验检测大鼠学习记忆能力,采用...     

1000 kV/500 kV同塔混压四回交流输电线路电磁暴露安全评估

利用有限元多物理场仿真软件COMSOL,分析了1 000 kV/500 kV同塔混压四回交流输电线路下人体的磁感应强度和感应电场强度的分布情况。计算结果表明:在1 000 kV与500 kV共同运行时人体中磁感应强度与感应电场强度最大值分别为8.02μT和13.4 mV/m;该结果与国际非电离辐射防护委员会规定的人体电磁暴露限值比较,均低于限值。分析了1 000 kV或500 kV单独运行和9种典型相序排列时的情况,计算结果也低于限值。说明1 000 kV/500 kV同塔混压四回交流输电线产生的电磁暴露不会给人体带来健康威胁。     

北京正负电子对撞机重大改造工程的竣工验收辐射监测

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)于2009年5月顺利完成,北京市辐射安全技术中心对其进行了竣工验收辐射监测。结果表明,在BEPCⅡ正常运行时,职业人员和公众所接受的最大年有效剂量分别为2.03 mSv和11.7μSv,低于规定约束值;对撞实验区内外的电磁环境敏感点测得的功率密度值均低于国家标准规定限值0.4 W/m2;土壤样品中的天然放射性核素含量均在相关标准规定的范围内;BEPCⅡ直线加速器二次循环冷却水总α和总β活度浓度分别为0.03 Bq/L和小于0.014 Bq/L,低于标准限值;地下水的总α和总β活度浓度均小于0.1 Bq/L,为Ⅰ类地下水。     

5G移动通信基站电磁辐射测量评价

5G基站作为新基建之首,随着其高密站距的建设,5G基站电磁辐射也成为环境监测和公众关注的焦点。以北京市5G通信基站为例,依据《5G移动通信基站电磁辐射监测方法(试行)》(HJ 1151—2020),采用SRM-3006选频辐射分析仪实地测量了3个典型5G基站。测量过程结合了监测设备和5G应用特点,选取不同的设备参数、应...     

Numerical and Experimental Investigation on Electromagnetic Attenuation by Semi-Ellipsoidal Shaped Plasma

Some reports presented that the radar cross section(RCS) from the radar antenna of military airplanes can be reduced by using a low-temperature plasma screen. This paper gives a numerical and experimental analysis of this RCS-reduction method. The shape of the plasma screen was designed as a semi-ellipsoid in order to make full use of the space in the radar dome.In simulations, we discussed the scattering of the electromagnetic(EM) wave by a perfect electric conductor(PEC) covered with this plasma screen using the finite-difference-time-domain(FDTD)method. The variations of their return loss as a function of wave frequency, plasma density profile, and collision frequency were presented. In the experiments, a semi-ellipsoidal shaped plasma screen was produced. Electromagnetic attenuation of 1.5 GHz EM wave was measured for a radio frequency(RF) power of 5 k W at an argon pressure of 200-1150 Pa. A good agreement is found between simulated and experimental results. It can be confirmed that the plasma screen is useful in applications for stealth of radar antenna.     

EASTICRF天线电流带电磁分析

为了实现EAST托卡马克1000s以上的稳态先进模式运行的最终物理目标,两电流带双环共振(RDL)离子回旋共振（ICRF）天线被选择用来加热,电流带是ICRF天线关键部件,它通过近场区的耦合把能量传输到等离子体中。本文通过有限元方法对电流带在等离子体破裂和等离子体垂直位移事件两种工况下进行了电磁计算,给出了电流带感应电流密度大小分布情况、磁感应强度大小分布情况以及电流带所受的电磁力。利用电流带所受的电磁力作为载荷对电流带进行了结构分析,分析结果为验证电流带结构的可行性提供理论依据,分析方法对未来更高功率的ICRF天线电流带进行电磁分析具有一定的借鉴价值。     

基于脉冲功率装置的圆柱腔体系统电磁脉冲研究

通过在中国工程物理研究院流体物理研究所的脉冲功率装置上开展圆柱腔体X射线辐照实验,研究了腔体系统电磁脉冲（腔体SGEMP）效应。应用一种网拍天线进行了圆柱腔体中电场的测量。此外,通过时域有限差分（FDTD）和粒子模拟（PIC）的数值方法,进行了腔体内电磁场的计算。研究发现,腔体内的气体会显著降低电场强度,而电场强度也会随剂量率的增加而增加。     

2016—2021年乌鲁木齐市电磁环境水平监测与分析

为了解新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市电磁环境水平及影响,新疆维吾尔自治区辐射环境监督站于2016—2021年间,以乌鲁木齐市具有代表性的区域点位为调查对象,开展了电磁辐射环境监测。监测结果表明,乌鲁木齐市电磁辐射环境现状良好,射频综合场强区域平均值远低于国家标准中的公众曝露控制限值。     

射频电磁辐射对大鼠脑组织胆碱能标志物的影响

将24只成年雄性SD大鼠按体重随机分成1组假辐照组和3组辐照组。辐照组给予全身射频电磁辐射,频率1.84 GHz、脑组织比吸收率(Specific absorption rate,SAR)分别为0.2、0.5、1.5 W/kg,连续辐照2周(5 d/周,30 min/d),照后立取SD大鼠大脑皮层和海马组织制备组织匀浆,采用化学比色法检测其胆碱能标志物水平、抗氧化物酶活性和氧化应激产物含量。结果显示:与假辐照组相比,1.5 W/kg辐照组大鼠大脑皮层内乙酰胆碱(ACh)含量和乙酰胆碱转移酶(Ch AT)活性明显降低(p0.05),各辐照组胆碱酯酶(ACh E)的活性没有差异;各辐照组大鼠大脑皮层内超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、过氧化氢酶(CAT)的活性及丙二醛(MDA)的含量也没有明显差异;各辐照组大鼠海马组织内胆碱能标志物水平、抗氧化物酶活性和氧化应激产物均没有明显差异。结果提示,在本研究照射条件下的射频电磁辐射没有对雄性SD大鼠脑组织造成明显的氧化应激损伤,但是当SAR为1.5 W/kg时辐照能引起大鼠大脑皮层内部分胆碱能标志物水平降低。     

小型电视塔电磁环境影响特征分析

以某县级电视发射塔为研究对象,在系统分析其工作原理基础上,预测可能产生的电磁环境影响,确定重点评价因子为射频电场强度、功率密度。通过理论计算,与发射天线轴向距离20 m处即可满足电磁环境影响评价标准要求。考虑电视塔周边建构筑物分布复杂,对电磁波产生一系列反射、绕射,开展现场实测,结果表明周边环境保护目标电场强度满足、功率密度满足限值要求。在此基础上分析电视塔周围电场强度分布特征,明确电磁环境影响程度,并提出定期监测、划定限制区域、避免发射机故障等针对性防护措施及建议,为同类工作开展提供经验反馈。     

Electromagnetic Pulses Generated From Laser Target Interactions at Shenguang Ⅱ Laser Facility

Significant electromagnetic pulses(EMP) can be generated by the intensive laser irradiating solid targets in inertial confinement fusion(ICF). To evaluate the EMP intensity and distribution in and outside the laser chamber, we designed and fabricated a discone antenna with ultra-wide bands of over 10 GHz. The return loss(S11parameter) of this antenna was below-10 d B and could even achieve under-30 d B at 3.1 GHz. The EMP intensity in this study at80 cm and 40 cm away from the target chamber center(TCC) reached 400 k V/m and 2000 k V/m.The current results are expected to offer preliminary information to study physics regarding laser plasma interactions and will also lay experimental foundation for EMI shielding design to protect various diagnostics.     

小型NaK热真空电磁泵设计及其特性实验研究

采用等效电路法设计了额定工作温度为500 ℃、额定流量为11 m³/h、额定扬程为30 kPa的小型NaK热真空电磁泵。利用中国原子能科学研究院的ATC-S_NaK装置获取该电磁泵的工作特性曲线,并分析了工质温度、功率、运行频率对其运行特性的影响。结果表明,泵最优运行频率与NaK工质的温度相关。本文研究结果对泵的设计及运行程序的制定具有指导意义。     

电磁脉冲暴露对雄性BALB／c幼鼠生殖系统发育的影响

将3周龄雄性BALB／c幼鼠80只随机分为假辐照组和辐照组两组。假辐照组给予假辐照处理,辐照组给予场强200kv／m、脉冲数400个的电磁脉冲（Electromagnetic pulse, EMP ）辐照,每天一次,持续照射2周。分别于最后一次照射后的第1、7、14和28天处死幼鼠,对比分析两组幼鼠的体重和睾丸重量;采用放射免疫法分析生长激素（Growth hormone,GH）、睾酮（Testosterone,T）和促性腺激素释放激素（Gonadotropin—releasing hormone,GnRH）的水平;生精小管直径以十字交叉法进行测量。结果显示,与对照组相比,EMP辐照期间,辐照组小鼠体重自照射第10天起增长速度减缓。辐照结束后,小鼠体重从第4天开始下降明显。与假辐照组相比,EMP暴露组小鼠的睾丸重量、睾丸指数均有下降,血清GH、T和GnRH水平降低明显,且生精小管直径亦有所缩短。提示幼鼠经电磁脉冲辐照会影响其生殖系统发育,表现为性激素水平的降低、睾丸指数下降、生精小管直径明显缩短。