Διπλωματική Εργασία της φοιτήτριας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑ Διπλωματική Εργασία της φοιτήτριας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών Ηλιοπούλου Αδαμαντία του Θεοδώρου Αριθμός Μητρώου: Θέμα «Μετρήσεις Μαγνητικών Πεδίων σε Βιομηχανικές Συχνότητες» Επιβλέπουσα Πυργιώτη Ελευθερία Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Πάτρα, (Οκτώβριος 2018)

2 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η Διπλωματική Εργασία με θέμα «Μετρήσεις Μαγνητικών Πεδίων σε Βιομηχανικές Συχνότητες» Της φοιτήτριας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Ηλιοπούλου Αδαμαντία του Θεοδώρου Αριθμός Μητρώου: Παρουσιάστηκε δημόσια και εξετάστηκε στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών στις.../../ Η Επιβλέπουσα Ελευθερία Πυργιώτη Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Η Διευθύντρια του Τομέα Ελευθερία Πυργιώτη Αναπληρώτρια Καθηγήτρια

3 Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Θέμα: «Μετρήσεις Μαγνητικών Πεδίων σε Βιομηχανικές Συχνότητες» Φοιτήτρια: Επιβλέπουσα: Αδαμαντία Ηλιοπούλου Ελευθερία Πυργιώτη

4

5 Περίληψη Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναλύεται η συμπεριφορά και οι επιδράσεις των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων Εξαιρετικά Χαμηλής Συχνότητας (Extremely Low Frequency Electromagnetic Fields ELF EMF), η έκθεση στα οποία αποτελεί καθημερινό φαινόμενο στη σύγχρονη ζωή για τον άνθρωπο και το φυσικό περιβάλλον. Στα πλαίσια της εκπόνησης της παρούσας εργασίας πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις εκπεμπόμενης μαγνητικής επαγωγής σε 8 υποσταθμούς διανομής ηλεκτρικής ενέργειας Μέσης προς Χαμηλή Τάσης (ΜΤ/ΧΤ), οι οποίοι είναι εγκατεστημένοι σε μικρή απόσταση από σχολικά συγκροτήματα Πρωτοβάθμιας και Δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Στόχος είναι να ενισχυθεί ο όγκος των δεδομένων για την εκπομπή ηλεκτρομαγνητικών πεδίων με συχνότητα του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας της χώρας μας, ούτως ώστε να υπάρξει μια περαιτέρω διαφοροποίηση των ρεαλιστικών κινδύνων από τους πλασματικούς που αυτά κυοφορούν. Επιπρόσθετα, τα αποτελέσματα των μετρήσεων αποτελούν εργαλείο εξέτασης της τήρησης των οδηγιών προστασίας, που έχουν συνταχθεί από Διεθνείς και Ευρωπαϊκούς οργανισμούς υγείας. Πιο συγκεκριμένα η παρούσα εργασία συνοψίζεται στα παρακάτω κεφάλαια: Κεφάλαιο 1 - Εισαγωγή: Αρχικά, γίνεται αναφορά σε ορισμούς βασικών εννοιών που χρησιμοποιούνται κατά την εξέλιξη της διπλωματικής εργασίας με στόχο να επιτευχθεί η καλύτερη κατανόησή της. Στη συνέχεια γίνεται μια εισαγωγή στη θεωρία ηλεκτρομαγνητικών πεδίων με ορισμούς, μαθηματικά μοντέλα και εφαρμογές και αναλύονται εκτενέστερα οι έννοιες της Ιονίζουσας και Μη Ιονίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Κεφάλαιο 2 - Ηλεκτρομαγνητικά πεδία εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων (Extremely Low Frequency Electromagnetic Fields ELF EMF): Στο κεφάλαιο αυτό αναλύονται ειδικότερα τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων ELF με αναφορά στις σημαντικότερες πηγές εκπομπής τους, με τις οποίες άνθρωπος και το περιβάλλον έρχονται σε συχνή επαφή. Κεφάλαιο 3 Έκθεση σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων (3 Hz 3 khz): Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις επιστημονικές μελέτες που έχουν υλοποιηθεί γύρω από τις επιδράσεις των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων στην ανθρώπινη υγεία. Παρουσιάζονται τα όρια έκθεσης και οι οδηγίες προστασίας που έχουν συνταχθεί από τον ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) το Κεφάλαιο 4 - Βασικά πρότυπα και μέθοδοι μέτρησης ηλεκτρομαγνητικών πεδίων χαμηλής συχνότητας: Στο τέταρτο κεφάλαιο αναπτύσσονται οι μέθοδοι μέτρησης ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων χαμηλών συχνοτήτων, οι οποίες είναι βασισμένες στα πρότυπα που έχουν συνταχθεί από τους ευρωπαϊκούς και διεθνείς οργανισμούς: CENELEC (European Committee for Electro technical Standardization) με το πρότυπο EN IEC (International Electro technical Commission) με το πρότυπο 61786:2013, ΙΕΕΕ Std. (Institute of Electrical and Electronics Engineers Standards Association) με το πρότυπο C

6 Κεφάλαιο 5 - Μετρήσεις και αποτελέσματα: Στο τελευταίο κεφάλαιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας παρουσιάζονται οι μετρήσεις μαγνητικής επαγωγής Β ηλεκτρομαγνητικών πεδίων που εκπέμπονται από 8 υποσταθμούς Μέσης Τάσης, τοποθετημένοι σε κοντινή απόσταση από σχολικά συγκροτήματα Πρωτοβάθμιας και Δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Παράλληλα, παρουσιάζονται διαγράμματα μεταβολής της μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει της οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Σύμφωνα με αυτά διεξάγονται συμπεράσματα για την τήρηση των ορίων έκθεσης, για τις επιδράσεις των μαγνητικών πεδίων στην υγεία του κοινού και τις περεταίρω ενέργειες που πρέπει να υλοποιηθούν.

7 Title: «Electromagnetic Field Measurements at Power Frequencies» Abstract The scope of the presented thesis is the behaviour and effect analysis of Extremely Low Frequency Electromagnetic Fields regarding to human exposure, which is an everyday aspect of modern industrialized life. Within the implementation of the thesis measurements of magnetic flux density were performed, in 8 Medium to Low Voltage substations established close to educational institutions such as elementary and high schools. The aim is to expand the information about electromagnetic fields emission with frequency of the electric power system of Greece, in order to discriminate the actual exposure health risks from the fictitious ones. Furthermore, the measurement results are an indicator of whether the exposure limits and protection guidelines are followed. The thesis is divided in the following chapters: Chapter 1 Introduction: To begin with, some of the most used concepts mentioned in the thesis are defined in order to achieve a better understanding. Subsequently follows an introduction of electromagnetic fields theory with mathematical formulas and applications among with further analysis of Ionizing and Non-Ionizing radiation. Chapter 2 Extremely Low Frequency Electromagnetic Fields (ELF EMF): The second chapter refers to a particular analysis of ELF Electromagnetic Fields regarding their characteristics and usual the emission sources. Chapter 3 Human exposure to Extremely Low Frequency Electromagnetic Fields: In chapter 3 references in scientific studies regarding ELF electromagnetic fields effects in human health are elaborated among with the exposure limits and international guidelines assessed by ICNIRP (International Commission on Non- Ionizing Radiation Protection) in Chapter 4 Basic Standards and methods regarding Low Frequency Electromagnetic Fields measurements: In chapter 4 the ELF electromagnetic fields measurement methods are analysed which are based on the following International and European Standards: CENELEC (European Committee for Electro technical Standardization) EN Standard. IEC (International Electro technical Commission) 61786:2013, 2014 Standards. ΙΕΕΕ Std. (Institute of Electrical and Electronics Engineers Standards Association) C Standard. Chapter 5 Measurement results and conclusions: In the last chapter of the thesis the measurement results of magnetic flux density B are presented. The measurements took place in the locations of 8 Medium to Low Voltage substations which were established at a short distance from educational institutions such as elementary and high schools. Moreover, diagrams showing the behaviour of magnetic flux density with horizontal and vertical distance increase were developed. With these data conclusions were extracted regarding the compliance with safety guidelines, health effects and actions that will need to be taken.

8

9 Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή Ορισμοί Τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα Ιονίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία Μη-Ιονίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία Ηλεκτρομαγνητικά πεδία εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων (Extremely low frequency electromagnetic fields ELF EMF s) Γενικά χαρακτηριστικά Πηγές εκπομπής ELF ηλεκτρομαγνητικών πεδίων Το ηλεκτρικό πεδίο της Γης Γεωμαγνητικό πεδίο Γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας Υποσταθμοί διανομής ηλεκτρικής ενέργειας Δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας Έκθεση σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων (3 Hz 3 khz) Πειραματικές και επιδημιολογικές μελέτες Ανασκόπηση των επιστημονικών εκτιμήσεων Μελέτη των Wertheimer και Leeper IARC World Health Organization (WHO) European Health Risk Assessment Network on EMF exposure (EFHRAN) Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks (SCENIHR) Swedish Radiation Protection/Safety Authority (SSI/SSM) Πιθανές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία Παιδική λευχαιμία Καρκίνος του εγκεφάλου σε παιδιά Λευχαιμία και καρκίνος του εγκεφάλου σε ενήλικες Εκφυλιστικές νευρολογικές ασθένειες Επιπτώσεις στο νευρικό και μυϊκό σύστημα Επιπτώσεις στο αναπαραγωγικό σύστημα Γενικά συμπεράσματα Οδηγίες προστασίας International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP)

10 3.4.2 Οδηγίες προστασίας του ICNIRP ενάντια στα ELF ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία Όρια έκθεσης Μέτρα Ασφαλείας Βασικά πρότυπα και μέθοδοι μέτρησης ηλεκτρομαγνητικών πεδίων χαμηλής συχνότητας Βασικό πρότυπο CELENEC EN Πρότυπο IEC :2013, IEC : Πρότυπο IEEE Std. C Μετρητές έντασης ηλεκτρικών πεδίων Γενικά χαρακτηριστικά Μέθοδοι βαθμονόμησης μετρητών έντασης ηλεκτρικού πεδίου Παράμετροι που επηρεάζουν την ακρίβεια μετρήσεων Μετρητές έντασης μαγνητικών πεδίων Γενικά χαρακτηριστικά Αισθητήρες μαγνητικών πεδίων Επεξεργασία σήματος Μέθοδοι βαθμονόμησης μετρητών μαγνητικών πεδίων Μετρήσεις ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων Σκοπός Προκαταρκτικοί παράγοντες Επιλογή του απαιτούμενου εξοπλισμού Κανονισμοί ασφάλειας Διαδικασία μετρήσεων ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων Αβεβαιότητα μέτρησης Μετρήσεις και αποτελέσματα Σκοπός μετρήσεων Εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε Μέθοδος μετρήσεων Αποτελέσματα ο Νηπιαγωγείο Νέου Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Πεντέλης 26, Ηράκλειο Αττικής ο Ενιαίο Λύκειο Νέου Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Λεωφόρος Ηρακλείου ο Δημοτικό Σχολείο Νέου Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Ευρυπίδου ο Δημοτικό Σχολείο & 4ο Νηπιαγωγείο Νέου Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Ι. Παπαϊωάννου 7, Ηράκλειο Αττικής ο & 10 ο Δημοτικό Σχολείο Νέου Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Αυγής 35 και Ματρόζου ο & 11 ο Δημοτικό Σχολείο Νέου Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Ευτυχίας ο Γυμνάσιο Νέας Ιωνίας Διεύθυνση: Κάλβου

11 ο Ενιαίο Λύκειο Νέας Ιωνίας Διεύθυνση: Παπαφλέσσα Διαγράμματα αποτελεσμάτων ο Νηπιαγωγείο Ηρακλείου Διεύθυνση: Πεντέλης 26, Ηράκλειο Αττικής ο Ενιαίο Λύκειο Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Λεωφόρος Ηρακλείου ο Δημοτικό σχολείο Νέου Ηρακλείου - Διεύθυνση: Ευρυπίδου ο Δημοτικό Σχολείο & 4ο Νηπιαγωγείο Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Ι. Παπαϊωάννου 7, Ηράκλειο Αττικής ο & 10ο Δημοτικό Σχολείο Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Ματρόζου και Αυγής ο & 11ο Δημοτικό Σχολείο Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Ευτυχίας ο Γυμνάσιο Νέας Ιωνίας - Διεύθυνση: Κάλβου ο Ενιαίο Λύκειο Νέας Ιωνίας - Διεύθυνση: Παπαφλέσσα Συμπεράσματα Βιβλιογραφία... 97

12 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η ηλεκτρική ενέργεια διέπει τους νόμους της φύσης από αρχής γενομένης της δημιουργίας του σύμπαντος. Παρόλο που μεγάλο μέρος της δραστηριότητας του ανθρώπινου εγκεφάλου οφείλεται στα ηλεκτρικά φαινόμενα, ο ίδιος κατάφερε να ερμηνεύσει και να αξιοποιήσει τη συμπεριφορά της ηλεκτρικής ενέργειας μόλις στα τέλη του 18 ου αι., όπου και την καθιέρωσε ως κύρια πηγή κάλυψης των ενεργειακών αναγκών των σύγχρονων κοινωνιών στα τέλη του 19 ου αι., αντικαθιστώντας προηγούμενα συστήματα παραγωγής και μεταφοράς ενέργειας μικρότερης απόδοσης, όπως υδραυλικά ή πνευματικά συστήματα συμπιεσμένου αέρα. Η επιτυχημένη προσπάθεια της επιστημονικής κοινότητας να μετατρέψει ήδη υπάρχουσες μορφές ενέργειας σε ηλεκτρική, οδήγησε σε εκθετική ανάπτυξη της μηχανικής και της τεχνολογίας μέσα σε διάρκεια ενός μόνο αιώνα. Οι εφαρμογές της ηλεκτρικής ενέργειας εκτείνονται σε μεγάλο εύρος και ποσοστό της ανθρώπινης δραστηριότητας, ξεκινώντας από απλές οικιακές συσκευές καθημερινής χρήσεως έως πολύπλοκα ηλεκτρικά συστήματα στις βιομηχανίες. Η ψηφιακή τεχνολογία, η ραγδαία ανάπτυξη των τηλεπικοινωνιών και του αυτοματισμού, η επίτευξη συστημάτων τεχνητής νοημοσύνης είναι κάποιες από τις ρηξικέλευθες ιδέες που έχουν καταφέρει να υλοποιηθούν μέσω της μελέτης και της ανάλυσης των νόμων του ηλεκτρισμού και των παραγώγων του. Όπως συμβαίνει πάντοτε στη φύση, έτσι και σε αυτήν την περίπτωση, υπάρχει και η άλλη όψη του νομίσματος. Η αστραπιαία εξέλιξη των τεχνολογικών εφαρμογών με τη χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας γέννησε κινδύνους για τον άνθρωπο αλλά και το φυσικό περιβάλλον. Ένας από τους προαναφερόμενους κινδύνους είναι η εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από τα διάφορα ηλεκτρικά και μαγνητικά συστήματα. Ο φόβος για τις δυσμένειες που μπορούν να προκαλέσουν τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία δεν είναι εξ ολοκλήρου τεκμηριωμένος. Αφενός μεν η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία έχει αποδειχθεί ότι ευθύνεται για συγκεκριμένες βιολογικές μεταβολές στα κύτταρα, αφετέρου οι μεταβολές αυτές προκαλούνται ύστερα από έκθεση σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα υψηλής ενέργειας και συχνότητας και μικρού μήκους κύματος, όπως για παράδειγμα ακτίνες Χ και οι ακτίνες γάμα, για τις οποίες υπάρχουν αυστηρά μέτρα προστασίας και ελεγχόμενες περιοχές έκθεσης. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα στα οποία η έκθεση είναι αρκετά συχνότερη και όχι τόσο ελεγχόμενη είναι εκείνα που εκπέμπονται γύρω από τα ηλεκτροφόρα στοιχεία και παράγονται λόγω του εναλλασσόμενου ρεύματος που διαρρέει το μεγαλύτερο μέρος των ηλεκτρικών συστημάτων. Τα εν λόγω πεδία χαρακτηρίζονται από μικρή συχνότητα και μεγάλο μήκος κύματος και έτσι κατηγοριοποιούνται σε Ηλεκτρομαγνητικά Πεδία Χαμηλής Συχνότητας (Low frequency Electromagnetic fields LF EMF) και Ηλεκτρομαγνητικά Πεδία Εξαιρετικά Χαμηλής Συχνότητας (Extremely low frequency Electromagnetic fields ELF EMF), επίσης όπως όλα τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία έχουν την ιδιότητα να εξασθενούν αναλογικά με την απόσταση από την πηγή παραγωγής τους. Για το λόγο αυτό η πρόκληση κυτταρικών αλλοιώσεων από τα LF και ELF ηλεκτρομαγνητικά πεδία θεωρείται φαινόμενο με αρκετά μικρή πιθανότητα εμφάνισης, που όμως πρέπει να εξετάζεται κατά περίπτωση. Επιπρόσθετα, ένα δεδομένο που δεν πρέπει να παραλείπεται από την ανάλυση των επιδράσεων των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων χαμηλών συχνοτήτων στον άνθρωπο και το περιβάλλον είναι το γεγονός ότι η παρουσία ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων προϋπήρχε στην φύση, καθώς ο ίδιος ο πλανήτης μας αποτελεί ένα μόνιμο μαγνήτη με επαγωγή που εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος. Έτσι συμπεραίνουμε ότι τα εν λόγω φαινόμενα αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι της φυσικής αλλά και τεχνολογικής εξέλιξης. 1

13 Τέλος πρέπει να επισημανθεί πως η συνεχής μελέτη των φαινομένων του ηλεκτρομαγνητισμού έχει ως αποτέλεσμα τον σχεδιασμό αποτελεσματικών κανονισμών προστασίας ενάντια στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, γεγονός που ελαχιστοποιεί τις ανησυχίες για τις επιπτώσεις της έκθεσης του ανθρώπου και του φυσικού περιβάλλοντος σε αυτήν. 2

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1. Εισαγωγή 1.1 Ορισμοί Συχνότητα f: Ο αριθμός των ολοκληρωμένων επαναλήψεων (κύκλων) που πραγματοποιεί μια ταλάντωση ή κύμα σε χρονική διάρκεια ενός δευτερολέπτου. Μονάδα μέτρησης είναι το Hertz (Hz) και ορίζεται ως το αντίστροφο μέγεθος της περιόδου Τ. Μήκος κύματος λ: Η απόσταση δύο σημείων του κύματος που έχουν φασική διαφορά 360 ο ή 2π rad (ακτίνια). Μετριέται σε m. Ένταση ηλεκτρικού πεδίου Ε : Διανυσματικό μέγεθος που εκφράζει τη δύναμη που ασκείται σε ένα ηλεκτρικό φορτίο q που βρίσκεται σε συγκεκριμένο σημείο του χώρου προς το φορτίο αυτό. Είναι Ε = F/q και μετριέται σε V/m. Πυκνότητα μαγνητικής ροής (μαγνητική επαγωγή) B: Ο αριθμός των μαγνητικών γραμμών που παριστάνουν ένα μαγνητικό πεδίο και διαπερνούν μια επιφάνεια. Υπολογίζεται μέσω του ορισμού της δύναμης Lorentz F = q v B και μετριέται σε Τesla ή Gauss. Συνδέεται με την ένταση μαγνητικού πεδίου μέσω της σχέσης Β = μ Η. Ένταση μαγνητικού πεδίου Η: Είναι η πυκνότητα μαγνητικής ροής που εκφράζει το μέγεθος ενός μαγνητικού πεδίου όταν εισέρχεται σε αυτό μαγνητικό υλικό διαχωρίζοντας το από το μαγνητικό πεδίο που εκπέμπει το ίδιο το υλικό. Μετριέται σε Α/m. Ηλεκτρική διαπερατότητα ε: Η ικανότητα ενός υλικού να αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια. Μετρείται σε F/m. Μαγνητική διαπερατότητα μ: Ο λόγος της έντασης της μαγνητικής επαγωγής προς την ένταση του μαγνητικού πεδίου. Εκφράζει την διαταραχή που προκαλεί ένα υλικό στη μαγνητική ροή ενός πεδίου όταν εισέρχεται σε αυτό. Μετρείται σε Τ m/a ή σε Η/m. Διηλεκτρική σταθερά του κενού ε 0: Η ηλεκτρική διαπερατότητα του κενού, υπολογίζεται από τον τύπο ε 0 = 1 / μ 0 c 2 (όπου μ 0 η μαγνητική διαπερατότητα του κενού και c η ταχύτητα του φωτός) και είναι ίση με 8,854 F/m. Μαγνητική διαπερατότητα του κενού μ 0: Σταθερά με τιμή 4π 10-7 Wb/A m. Ενεργός τιμή r.m.s (root mean square value): Η ενεργός τιμή μιας ποσότητας είναι η ρίζα του τετραγώνου της μέσης τιμής της y RMS= 1/T y 2 dt και χρησιμοποιείται για τον καθορισμό του πραγματικού μεγέθους των περιοδικών (εναλλασσόμενων) σημάτων. Peak τιμή: Είναι το μέγιστο πλάτος ενός περιοδικού σήματος. 3

15 Ένταση ηλεκτρικού πεδίου: Ο λόγος της δύναμης που ασκεί ένα θετικό φορτίο σε ένα συγκεκριμένο σημείο στο χώρο προς το μέτρο του φορτίου. Το ηλεκτρικό πεδίο σε ένα σημείο του χώρου παριστάνεται με ένα διάνυσμα στο ορθοκανονικό σύστημα αξόνων. Το μέτρο της έντασης του πεδίου εκφράζεται σε V/m με τα μεγέθη εκφρασμένα με r.m.s τιμές. Ομογενές πεδίο: Πεδίο του οποίου το μέτρο και η κατεύθυνση είναι ομοιόμορφα σε κάθε χρονική στιγμή και σημείο ενός συγκεκριμένου χώρου. Αρμονικό περιεχόμενο: Διαταραχή μια ημιτονοειδούς κυματομορφής που περιγράφεται με το μέγιστο πλάτος του ημιτονοειδούς μεγέθους να ακολουθείται από μια σειρά Fourier σημάτων στο πεδίο της συχνότητας. Μετρητής πυκνότητας μαγνητικής ροής: Συσκευή μέτρησης πυκνότητας μαγνητικής ροής σε έναν ή τρεις άξονες. Διαθέτει αισθητήρα μαγνητικού πεδίου και επεξεργαστή σήματος ώστε να υπολογίσει την ενεργό τιμή της πυκνότητας. Η ένδειξη είναι είτε αναλογική είτε ψηφιακή και η μονάδα μέτρησης είναι συνήθως υποδιαίρεση Tesla ή Gauss. Αισθητήριο πηνίο: Τύπος αισθητήρα πυκνότητας μαγνητικού πεδίου. Αποτελείται από ένα πηνίο που όταν διαρρέεται από ρεύμα επάγει τάση ανάλογη της χρονικής παραγώγου του μαγνητικού πεδίου. Αισθητήρας Hall: Τύπος αισθητήρα πυκνότητας μαγνητικού πεδίου. Τα στοιχεία του λειτουργούν με βάση το φαινόμενο Hall, κατά το οποίο δημιουργείται διαφορά δυναμικού (V Hall) στα άκρα του αγωγού, εγκάρσια στο ηλεκτρικό και κάθετα στο μαγνητικό εξωτερικά επιβαλλόμενο πεδίο. Συντελεστής κορυφής: Ο λόγος του μέγιστου πλάτους μιας περιοδικής συνάρτησης προς την ενεργό τιμή r.m.s. Crosstalk (αντεγκλήσεις): Σήμα θορύβου που παράγεται από εναλλασσόμενα ρεύματα ή παλμικά σήματα από γειτονικά κυκλώματα. Συντελεστής διόρθωσης: Ποσότητα που πολλαπλασιάζεται με την τιμή μιας μέτρησης ούτως ώστε να αντισταθμίσει ένα υπολογισμένο σφάλμα. Συντελεστής κλίμακας: Ποσότητα που πολλαπλασιάζεται με την εκάστοτε ένδειξη ενός μετρητικού οργάνου με στόχο τον σωστό υπολογισμό του μεγέθους. Αβεβαιότητα: Παράμετρος που χαρακτηρίζει την διασπορά των μετρούμενων μεγεθών. Η αβεβαιότητα δεν δίνει σαφή συμπεράσματα για τις μετρούμενες ποσότητες αλλά σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να παραλείπεται κατά την διεξαγωγή αποτελεσμάτων καθώς ενισχύει την ορθότητά τους. Ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή ΕΜΙ (Electromagnetic Interference): Καλείται και ως παρεμβολή ραδιοσυχνοτήτων (Radio-Frequency Electromagnetic Interference, RFI) και ορίζεται ως η μη επιθυμητή ενέργεια που παράγεται λόγω εκπομπής, ακτινοβολίας, επαγωγής ή τον συνδυασμό αυτών στον δέκτη ενός ηλεκτρονικού ή πληροφοριακού συστήματος, που έχει ως αποτέλεσμα την παραποίηση της πληροφορίας που εξάγεται [22]. 4

16 Ελεύθερες ρίζες (free radicals): Είναι οι ελεύθερες μοριακές αλυσίδες που δημιουργούνται από μόρια με ένα μονήρες ηλεκτρόνιο που καταλαμβάνει υψηλή ενεργειακή θέση, τα οποία για να μπορέσουν να έλθουν σε ισορροπία αποσπούν ηλεκτρόνια από γειτονικά μόρια. Με τον τρόπο αυτό δημιουργούν βλάβες στις διάφορες κυτταρικές δομές (πρωτεΐνες, κυτταρική μεμβράνη, DNA). 5

17 1.2 Τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία Κύμα είναι μια διαταραχή ενός συνεχούς μέσου η οποία μεταφέρει ενέργεια και ορμή και διαδίδεται με αναλλοίωτο σχήμα και σταθερή ταχύτητα. Στον ηλεκτρομαγνητισμό η διαταραχή αυτή δημιουργείται από την κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων με αποτέλεσμα την παραγωγή και μεταφορά ηλεκτρικής και μαγνητικής ενέργειας. Στις υψηλές συχνότητες τα δύο είδη ενεργειών που μεταφέρονται θεωρούνται ως μια κοινή ιδιότητα του φορτίου που ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Στις πολύ χαμηλές όμως συχνότητες η ζεύξη μεταξύ των δύο διαταραχών παύει να ισχύει και έτσι παρατηρείται η συνύπαρξη δύο διαφορετικών πεδίων του ηλεκτρικού και του μαγνητικού. Το ηλεκτρικό πεδίο Ε ορίζεται ως ο χώρος εντός του οποίου όταν εισέλθει ηλεκτρικό φορτίο ασκείται σε αυτό ηλεκτρική δύναμη. Το μέγεθός του καθορίζεται από το διάνυσμα της ηλεκτρικής δύναμης που ασκείται ανά μονάδα φορτίου και απεικονίζεται μέσω ευθύγραμμων τμημάτων, οι οποίες καλούνται ηλεκτρικές γραμμές, και έχουν την ιδιότητα να εξέρχονται από ένα θετικά φορτισμένο σωματίδιο και να εισέρχονται σε ένα αρνητικά φορτισμένο σωματίδιο. Το ηλεκτρικό πεδίο περιγράφεται μέσω της σχέσης: Όπου το ηλεκτρικό πεδίο Ε μετριέται σε N/C ή V/m. Εξίσωση 1.1 [54]. Εικόνα Ηλεκτρικό πεδίο γύρω από θετικά και αρνητικά φορτισμένο σωματίδιο [27]. Το μαγνητικό πεδίο Β παράγεται από την κίνηση των ελεύθερων φορτίων και ορίζεται ως η ασκούμενη δύναμη στα κινούμενα φορτία και ονομάζεται δύναμη Laplace: Όπου v η ταχύτητα των κινούμενων φορτίων. Εξίσωση 1.2 [55]. 6

18 Η ένταση του μαγνητικού πεδίου ορίζεται ως η ένταση του ρεύματος ανά μονάδα απόστασης και μετριέται σε A/m ή συνηθέστερα σε Tesla (T) ή Gauss (G). Η σχέση των δύο τελευταίων μονάδων μέτρησης είναι 1 Τ= 10 4 G. Σχήμα 1.1 Μαγνητικό πεδίο εντός ρευματοφόρου αγωγού [31]. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα αποτελούνται από δύο συνιστώσες Ε και Β, το ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο αντίστοιχα, τα οποία είναι κάθετα μεταξύ τους, διαδίδουν ηλεκτρική και μαγνητική ενέργεια στο χώρο και μεταβάλλονται σχετικά με το χρόνο. Αναλύοντας τις εξισώσεις του Maxwell στο κενό παίρνουμε δύο ξεχωριστές διαφορικές εξισώσεις δευτέρας τάξης για τα Ε και Β: Εξίσωση 1.3 [18] Εξίσωση 1.4 [18] Με αυτόν τον τρόπο καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η διάδοση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων γίνεται με συγκεκριμένη ταχύτητα που δίνεται από τη σχέση: Εξίσωση 1.5 [18]. Η οποία ταυτίζεται με την ταχύτητα διάδοσης του φωτός c, πράγμα που οδήγησε στο συμπέρασμα πως το φως είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, όπως κάθε κύμα, εκφράζονται μέσω της ημιτονοειδούς κυματομορφής, καθώς αποτελεί την πιο οικεία μαθηματική αναπαράσταση και διευκολύνει την ανάλυσή τους. Μια ημιτονοειδής κυματομορφή κυματικού αριθμού k, κυκλικής συχνότητας ω και αρχικής φάσης φ γράφεται ως: Εξίσωση 1.6 [18]. 7

19 Σύμφωνα με την παραπάνω σχέση τα μεγέθη που χαρακτηρίζουν τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι η συχνότητα f η οποία ορίζεται ως: και το μήκος κύματος λ όπου: Εξίσωση 1.7 [55]. Εξίσωση 1.8 [55]. Τέλος είναι απαραίτητο να σημειωθεί πως τα παραπάνω κύματα είναι εγκάρσια, δηλαδή η διεύθυνση της ταλάντωσης του κάθε σημείου τους είναι κάθετη στην διεύθυνση της ταχύτητας διάδοσής τους, όπως επίσης και ότι παρουσιάζουν συγκεκριμένες ιδιότητες όπως ανάκλαση, διάθλαση, συμβολή και πόλωση. Οι συνιστώσες Ε και Β ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος ικανοποιούν μια τρισδιάστατη κυματική εξίσωση σύμφωνα με την οποία η διαταραχή του μαγνητικού πεδίου ταλαντώνεται γύρω από τον y άξονα και η διαταραχή του ηλεκτρικού πεδίου γύρω από τον z άξονα του ορθοκανονικού συστήματος αξόνων. Η διεύθυνση διάδοσης και των δύο διαταραχών είναι η διεύθυνση του άξονα x. Η εν λόγω κυματομορφή αναπαρίσταται με το παρακάτω σχήμα: Εικόνα 1.2 Γραφική αναπαράσταση ηλεκτρομαγνητικού κύματος [56]. 8

20 1.3 Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα Ο πυρήνας των ατόμων αποτελούμενος από τα νουκλεόνια, δηλαδή πρωτόνια και νετρόνια, έχει την τάση να διατηρεί την ενεργειακή του κατάσταση σε ισορροπία, να παραμένει δηλαδή στη θεμελιώδη κατάσταση. Στη συνεχή προσπάθεια του ατομικού πυρήνα να παραμείνει σταθερός παρατηρείται να προσλαμβάνει ή να αποβάλλει ηλεκτρόνια από τις εξωτερικές στιβάδες, τα ηλεκτρόνια σθένους, με αποτέλεσμα τη μείωση ή αύξηση της συνολικής ενέργειας του συστήματος του ατόμου. Η αποβολή ενέργειας από το άτομο ονομάζεται ακτινοβολία. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία περιγράφεται ως μια ροή διακριτών σωματιδίων χωρίς μάζα, τα φωτόνια, που το καθένα ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός c σε κυματική τροχιά και μεταφέρει ένα συγκεκριμένο ποσό ενέργειας. Η ενέργεια ενός φωτονίου δίνεται από τη σχέση: Εξίσωση 1.9 [55]. Όπου h είναι η σταθερά του Planck ίση με 6.624x10-34 [J s] και f [Hz] η συχνότητα. Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα περιγράφει τα είδη ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που διαφοροποιούνται με βάση τη συχνότητα εκπομπής f, το μήκος κύματος λ και την μεταφερομένη κβαντική ενέργεια Ε μετρούμενη σε ev. Τα δύο πρώτα μεγέθη είναι αντιστρόφως ανάλογα αφού συνδέονται μέσω της σχέσης: Εξίσωση 1.10 [55]. Παρατηρούμε πως αυξανόμενης της συχνότητας αυξάνεται αναλόγως και η κβαντική ενέργεια που μεταφέρει το κύμα. Ηλεκτρομαγνητικά κύματα με μεγάλη κβαντική ενέργεια κρίνονται επικίνδυνα για τους έμβιους οργανισμούς, καθώς είναι ικανά να διεισδύσουν εντός των κυτταρικών δομών και να προκαλέσουν μεταλλάξεις του γενετικού υλικού DNA με επιβλαβείς συνέπειες για την υγεία τους. Στην παρακάτω εικόνα παρουσιάζεται μια γραφική απεικόνιση του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας συναρτήσει της μεταβολής της συχνότητας διάδοσης και του μήκους κύματος. 9

21 Εικόνα 1.3 Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα συναρτήσει της συχνότητας διάδοσης και του μήκους κύματος [57]. Όπως είναι φανερό η συχνότητα διάδοσης και το μήκος κύματος είναι δύο μεγέθη αντιστρόφως ανάλογα. Συνεπώς όσο μειώνεται το μήκος κύματος τόσο αυξάνεται η ενέργεια που μεταφέρει το ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Με τη γνώση αυτή η σύγχρονη επιστήμη μπόρεσε να εκμεταλλευτεί την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια για την ανάπτυξη επιστημονικών και τεχνολογικών εφαρμογών. Πιο συγκεκριμένα περιγράφονται στον παρακάτω πίνακα τα διάφορα είδη ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και αναφέρονται οι κυριότερες πηγές τους. 10

22 Είδος ηλεκτρομαγνητικού κύματος Γεωμαγνητική ακτινοβολία Εξαιρετικά χαμηλής και πολύ χαμηλής συχνότητας ηλεκτρομαγνητικά κύματα (Extremely Low Frequency ELF, Very Low Frequency VLF) ( Hz) Ραδιοκύματα (10 4 Hz 10 9 Hz) Μικροκύματα (10 9 Hz Hz) Υπέρυθρη ακτινοβολία (10 12 Hz Hz) Περιγραφή Προέρχεται από το φυσικό μαγνητικό πεδίο της γης. Στην ίδια κατηγορία εντάσσονται και τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που εκπέμπονται από τις υπόγειες αμαξοστοιχίες. Ηλεκτρομαγνητικά κύματα που εκπέμπονται από την εναλλασσόμενη ηλεκτρική ενέργεια που μεταφέρεται μέσω των γραμμών μεταφοράς και διάδοσης στα επιμέρους φορτία και από διάφορες οικιακές συσκευές. Επίσης τέτοιου μεγέθους ακτινοβολίες εκπέμπονται από κεραυνικά πλήγματα. Εκπέμπονται από την ατμόσφαιρα της Γης λόγω αναταραχών στα ηλεκτρικά φορτία και συλλέγονται από τις κεραίες στην επιφάνειά της. Το μήκος κύματος τους εκτείνεται από 0.1 m έως 100 km. Μετατρεπόμενα σε μηχανικά και οπτικά κύματα δίνουν τη δυνατότητα εκπομπής ήχου και εικόνας μέσω του ραδιοφώνου, της τηλεόρασης κ.α. Τα μικροκύματα αποτελούν μέρος των ραδιοκυμάτων και χωρίζονται σε τρεις ζώνες με βάση τη συχνότητα εκπομπής τους UHF (Ultra High Frequency), SHF (Super High Frequency), EHF (Extremely High Frequency). Χρησιμοποιούνται σε περισσότερες εφαρμογές τηλεπικοινωνιών λόγω του μεγάλου εύρους συχνοτήτων που διαθέτουν. Το πρόθεμα μικρο- δόθηκε λόγω του μεγέθους του μήκους κύματός τους που εκτείνεται σε κλίμακα υποδιαιρέσεων του μέτρου, συγκεκριμένα από 100 cm έως 0.1 cm. Το μικρό μήκος κύματος δίνει τη δυνατότητα κατασκευής συσκευών εκπομπής μικροκυμάτων ελαχιστοποιημένων διαστάσεων, γεγονός που καθιστά την χρήση τους πιο διαδεδομένη στις τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές από αυτήν των ραδιοκυμάτων. Οι πιο γνωστές εφαρμογές που χρησιμοποιούνται τα μικροκύματα είναι το τηλεοπτικό σήμα UHF, το δορυφορικό σήμα, τα σήματα κινητής τηλεφωνίας, τα σήματα ασύρματου δικτύου Wi-fi, το πρότυπο ανταλλαγής αρχείων Bluetooth, τα σήματα των ραντάρ, η εκπομπή θερμότητας στους φούρνους μικροκυμάτων και το σύστημα πλοήγησης GPS (Global Positioning System). Εκπέμπεται από τα σώματα με θερμοκρασία πάνω από το απόλυτο μηδέν, όσο μεγαλύτερη θερμοκρασία έχουν τα σώματα τόσο περισσότερο ακτινοβολούν. Το μήκος κύματος τους είναι αρκετά μικρότερο από αυτό των ραδιοκυμάτων και μικροκυμάτων, αλλά όχι τόσο μικρό ούτως ώστε να ανήκει στο φάσμα του ορατού φωτός, 11

23 εκτείνεται από 30 cm έως 740 nm. Μία από τις κυριότερες πηγές υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι ο ήλιος, ο οποίος είναι υπεύθυνος για την επαγωγή θερμότητας στη Γη και την ύπαρξη έμβιων οργανισμών. Οι πολυκύτταροι οργανισμοί έχουν την ιδιότητα να απορροφούν την ακτινοβολία αυτή με αποτέλεσμα να αυξάνεται η δυναμική και κινητική ενέργεια των κυττάρων τους και ως εκ τούτου να ενεργοποιούνται οι βιοχημικές κυττατικές αντιδράσεις. Οι πιο γνωστές εφαρμογές που γίνεται χρήση υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι στις συσκευές νυχτερινής όρασης, στις θερμικές κάμερες, στα τηλεκοντρόλ κ.α. Ορατό φως (10 14 Hz Hz) Υπεριώδης ακτινοβολία (UV) (10 15 Hz Hz) Ακτίνες Χ (10 16 Hz Hz) Το ορατό φως είναι το τμήμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που βρίσκεται ανάμεσα στην υπέρυθρη και υπεριώδη ακτινοβολία. Το μήκος κύματός του εκτείνεται από 740 nm έως 380 nm. Είναι το εύρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που γίνεται αντιληπτό από το οπτικό σύστημα των έμβιων οργανισμών. Τα διάφορα μήκη κύματος και συχνότητες που απορροφά το μάτι αποτελούν τους ποικίλους χρωματικούς τόνους που αντιλαμβανόμαστε ότι κατέχουν τα σώματα γύρω μας. Η υπεριώδης ακτινοβολία είναι το τμήμα του φάσματος μετά το ορατό φως με ακόμα μικρότερο μήκος κύματος, που εκτείνεται από 10 nm έως 400 nm. Κύρια πηγή της ακτινοβολίας αυτής είναι η ηλιακή ακτινοβολία και αποτελεί περίπου το 10% αυτής, η οποία απορροφάται από τη Γη πράγμα ευεργετικό για τον πλανήτη μας. Η εκτεταμένη έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία είναι η αιτία για το μαύρισμα του δέρματος, διάφορα εγκαύματα αλλά και την εμφάνιση δερματικών στιγμάτων. Εφαρμογές της υπεριώδους ακτινοβολίας είναι οι λαμπτήρες ατμών υδραργύρου, οι λάμπες μαυρίσματος, blacklights και τα laser υπεριώδους ακτινοβολίας. Αυτό το τμήμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας εκπέμπεται σε αρκετά μικρά μήκη κύματος και μεταφέρει μεγάλα ποσά ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας. Το εύρος του μήκους κύματος των ακτινών Χ είναι από 10 nm έως 0.01 nm και τα ποσά ενέργειας που εκπέμπουν εκτείνονται από 100 ev έως 100 kev. Τέτοια ποσά ενέργειας είναι ικανά να διασπάσουν τους δεσμούς των μορίων, μέσω ιονισμού των ατόμων, και να δημιουργήσουν αλλοιώσεις στις μοριακές δομές των οργανισμών. Αυτό τις καθιστά επικίνδυνες για τους ιστούς των έμβιων όντων καθώς η έκθεση σε αυτού του είδους την ακτινοβολία μπορεί να οδηγήσει στον εκφυλισμό του κυττάρου με αποτέλεσμα την μετάλλαξη του γενετικού υλικού και την καρκινογένεση. Λόγω τις ιδιότητας τους να διεισδύουν σχεδόν σε κάθε επιφάνεια αποτέλεσαν το εργαλείο για την κατασκευή αξονικού μαγνητικού τομογράφου, της 12

24 συσκευής ακτινοσκόπησης και του ακτινογράφου και έτσι συνέβαλλαν στην εξέλιξη της τεχνολογίας για την ιατρική. Ακτίνες Γάμα (γ) (f>10 2 Hz) Οι ακτίνες γάμα διαθέτουν τα μικρότερα μήκη κύματος στο φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και τα μεγαλύτερα ποσά ενέργειας. Εκπέμπονται από τα ραδιενεργά άτομα κατά τις πυρηνικές εκρήξεις. Λόγω της διεισδυτικότητάς τους είναι ικανές να θανατώσουν κάθε κύτταρο και έτσι συχνά χρησιμοποιούνται για την καταστροφή καρκινικών κυττάρων. Άλλες εφαρμογές είναι στην αποστείρωση ιατρικών εργαλείων και σε ανιχνευτές. Πίνακας 1.1 Τα είδη ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και οι εφαρμογές τους [18]. 13

25 1.4 Ιονίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία Ένας δεύτερος διαχωρισμός της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας γίνεται με βάση το ποσό ενέργειας που μεταφέρει και είναι η Ιονίζουσα και Μη Ιονίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Στην παρακάτω εικόνα παρουσιάζεται γραφικά η κατηγοριοποίηση αυτή με διακριτό το εύρος συχνοτήτων, καθώς και τις διάφορες πηγές της κάθε κατηγορίας ακτινοβολίας. Εικόνα 1.4 Ιονίζουσα και Μη Ιονίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία [58]. Με τον όρο Ιονίζουσα ακτινοβολία εκφράζεται το είδος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που μεταφέρει ικανή ποσότητα ενέργειας ώστε όταν διαπερνά ένα ουδέτερο άτομο να καθίσταται δυνατός ο ιονισμός του. Ιονισμός είναι το φαινόμενο κατά το οποίο ένα στενά συγκρατούμενο ηλεκτρόνιο ενός ατόμου, που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση, αποσπάται και μεταβαίνει εκτός του ηλεκτρικού πεδίου του πυρήνα ύστερα από παροχή της απαιτούμενης ενέργειας διάσπασης, η οποία καλείται ενέργεια ιονισμού. Το ορατό φως, τα μικροκύματα, τα ραδιοκύματα και τα κύματα χαμηλών συχνοτήτων δεν διαθέτουν το απαιτούμενο ποσό ενέργειας ώστε να καταφέρουν να διεισδύσουν στο εσωτερικό των ατόμων και έτσι δεν συγκαταλέγονται στην ιονίζουσα ακτινοβολία. Αντιθέτως οι ακτίνες Χ και γάμα είναι είδη έμμεσης Ιονίζουσας ακτινοβολίας, καθώς δεν αλληλοεπιδρούν με τα άτομα μέσω δυνάμεων Coulomb αλλά παρέχουν την απαιτούμενη ενέργεια για το ιονισμό τους. Υπάρχουν τρεις τύποι ιονίζουσας ακτινοβολίας η άλφα, βήτα και γάμα. Ακτινοβολία άλφα: Τα σωματίδια που μεταφέρουν ακτινοβολία άλφα δεν είναι ικανά να διαπεράσουν την επιδερμίδα εάν θωρακιστεί στον ελάχιστο βαθμό (π.χ. με χαρτί). Παρόλα αυτά σε 14

26 περιπτώσεις όπως κατάποση ή εισπνοή ραδιοϊσοτόπων που εκπέμπουν ακτινοβολία άλφα ή ακόμα και εισχώρηση στο δέρμα μέσω κάποιας πληγής η πρόκληση φθοράς στα κύτταρα είναι αρκετά πιθανή και επίφοβη. Ακτινοβολία βήτα: Τα σωματίδια που μεταφέρουν ακτινοβολία τύπου βήτα απαιτούν πιο ισχυρή θωράκιση ώστε να μην διαπεράσουν την επιδερμίδα. Τα σωματίδια βήτα είναι ηλεκτρόνια με μικρή μάζα και βάρος 7000 φορές μικρότερο από αυτό των σωματιδίων άλφα. Σε περίπτωση που καταφέρουν να εισέλθουν στο εσωτερικό των ιστών με τους τρόπους που αναφέρθηκαν και πριν τότε προκαλούν σημαντικές καταστροφές στις κυτταρικές δομές. Ακτινοβολία γάμα: Η ακτινοβολία γάμα είναι αυτή με τη μεγαλύτερη διαπερατότητα από τις τρεις και συνήθως συνοδεύει τα σωματίδια βήτα και πιο σπάνια τα άλφα. Οι ακτίνες γάμα είναι ικανές να διαπεράσουν κάθε είδους υλικό θωράκισης (χαρτί, ξύλο κ.α) και να διεισδύσουν στο δέρμα. Για την προστασία από την έκθεση σε αυτό το είδος ακτινοβολίας χρειάζεται να παρεμβάλλεται κάποιο υλικό με μεγάλο πάχος, όπως ένας τοίχος από μπετόν ή πιο αποτελεσματικά φύλλα μόλυβδου. Το είδος αυτό ακτινοβολίας είναι αρκετά καταστρεπτικό για τους ανθρώπινους και ζωικούς ιστούς και καθίσταται ακόμα πιο βλαβερή από τις ακτίνες X. Σύμφωνα με το Διεθνή Οργανισμό Υγείας (World Health Organization WHO) τα συμπεράσματα που αφορούν τους κινδύνους που κυοφορεί η έκθεση σε ιονίζουσα ακτινοβολία είναι τα παρακάτω: Η ακτινοβολία είναι μόνιμα παρούσα στο περιβάλλον, στην ατμόσφαιρα, το νερό, το φαγητό, το έδαφος και τους έμβιους οργανισμούς. Μεγάλη ποσότητα από τη μέση τιμή της δόσης της ακτινοβολίας που λήφθηκε από τους ανθρώπους προέκυψε από φυσικές πηγές. Κάθε μέλος του ανθρώπινου πληθυσμού είναι εκτεθειμένος κατά μέσο όρο σε 2.4 msv/έτος ιονίζουσας ακτινοβολίας από φυσικές πηγές. Σε κάποιες περιοχές διαφόρων χωρών του κόσμου η δόση φυσικής ακτινοβολίας μπορεί να είναι 5 έως 10 φορές μεγαλύτερη από το μέσο όρο σε ένα μεγάλο αριθμό ατόμων. 15

27 1.5 Μη-Ιονίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία Μη Ιονίζουσα είναι το είδος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που μεταφέρει μικρό ποσό κβαντικής ενέργειας γεγονός που δεν την καθιστά ικανή να προκαλέσει ιονισμό στα ελεύθερα άτομα. Σε μερικές περιπτώσεις όμως έχει τη δυνατότητα να πυροδοτήσει χημικές ή θερμικές αντιδράσεις εντός των κυτταρικών ενώσεων, κάποιες φορές με ευεργετικά αποτελέσματα για τον οργανισμό αλλά άλλες φορές επιβλαβή. Το πιο γνωστό είδος Μη Ιονίζουσας ακτινοβολίας είναι η ηλιακή που διακρίνεται στην υπέρυθρη, το ορατό φως και την υπεριώδη. Άλλα είδη είναι τα μικροκύματα, τα ραδιοκύματα και η ακτινοβολία χαμηλών και πολύ χαμηλών συχνοτήτων. Τα χαμηλόσυχνα πεδία έχουν την ιδιότητα να επάγουν ρεύματα εντός των οργανισμών που εκτίθενται σε αυτά ενώ τα μικροκύματα και ραδιοκύματα επάγουν θερμότητα στα κύτταρα. Επίσης η τεχνολογία Laser (Light amplification by stimulated emission of radiation) συγκαταλέγεται στις Μη Ιονίζουσες ακτινοβολίες έχοντας εφαρμογή σε ποικίλες ιατρικές θεραπείες. Άλλες πηγές Μη Ιονίζουσας ακτινοβολίας με τις οποίες έρχεται σε συχνή επαφή ο άνθρωπος είναι τα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, τα συστήματα επικοινωνιών (κεραίες κινητής τηλεφωνίας, ραδιοφωνίας και τηλεόρασης), συστήματα εντοπισμού (ραντάρ) καθώς και οικιακές συσκευές (φούρνος μικροκυμάτων, τηλεκοντρόλ). Στην παρούσα εργασία αναλύεται ένας τύπος ακτινοβολίας που συγκαταλέγεται στην κατηγορία των Μη Ιονιζουσών ακτινοβολιών και είναι τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων που εκπέμπονται από τους υποσταθμούς Μέσης Τάσης διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Στο επόμενο κεφάλαιο γίνεται μια εκτενής αναφορά των χαρακτηριστικών, των πηγών καθώς και των βιολογικών επιδράσεων που συνδέονται με αυτά. 16

28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 2. Ηλεκτρομαγνητικά πεδία εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων (Extremely low frequency electromagnetic fields ELF EMF s) 2.1 Γενικά χαρακτηριστικά Τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων (ELF EMF s) είναι ένα είδος Mη-Iονίζουσας ακτινοβολίας χαμηλής ενέργειας και μεγάλου μήκους κύματος. Το εύρος συχνοτήτων στο οποίο παρουσιάζονται τα εν λόγω πεδία είναι από 3 Hz έως 3 khz. Παράγονται από φυσικές ή τεχνητές πηγές και η έκθεση του ανθρώπου αλλά και των υπόλοιπων έμβιων οργανισμών σε αυτά είναι ένα συχνό φαινόμενο στην σύγχρονη εποχή. Τα πεδία προς ανάλυση στην προκείμενη εργασία είναι μεταβαλλόμενα, η συχνότητα λειτουργίας τους είναι 50 Hz και εκπέμπονται από το δίκτυο μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Στις επόμενες παραγράφους περιγράφονται αναλυτικά οι χαρακτηριστικές πηγές ηλεκτρομαγνητικών πεδίων εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας. 2.2 Πηγές εκπομπής ELF ηλεκτρομαγνητικών πεδίων Τα ELF ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία παρουσιάζονται σε μεγάλο αριθμό σύγχρονων ηλεκτρικών εφαρμογών που διαθέτουν ηλεκτροφόρους αγωγούς, όπως οι γραμμές υψηλής τάσης, οι κτηριακές καλωδιώσεις ή οι οικιακές συσκευές. Ακόμη, ο ίδιος ο πλανήτης μας θεωρείται πηγή ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που ονομάζεται γεωμαγνητικό πεδίο. Όπως έχει αναφερθεί, η ένταση των ηλεκτρικών πεδίων εξαρτάται από το μέτρο της τάσης με την οποία λειτουργούν οι εκάστοτε πηγές ενώ η ένταση των μαγνητικών πεδίων εξαρτάται από την ένταση του ρεύματος στους ρευματοφόρους αγωγούς Το ηλεκτρικό πεδίο της Γης Το επίπεδο της Γης είναι αρνητικά φορτισμένο με αποτέλεσμα στην ατμόσφαιρά της να παρουσιάζεται ηλεκτρικό πεδίο που εξαρτάται από το γεωγραφικό μήκος. Το πεδίο αυτό παρουσιάζει ελάχιστη ένταση κοντά στους πόλους και στον Ισημερινό και μέγιστη στις εύκρατες περιοχές. Η μέση ένταση του ηλεκτρικού πεδίου της Γης είναι 100 V/m, αν και μπορεί να κυμανθεί από 50 V/m έως 500 V/m αναλόγως το γεωγραφικό μήκος της τοποθεσίας, το υψόμετρο, τις καιρικές συνθήκες, τη χρονική περίοδο της μέρας καθώς και την εποχή Γεωμαγνητικό πεδίο Η Γη θεωρείται μια φυσική πηγή μαγνητικού πεδίου το οποίο καλείται γεωμαγνητικό πεδίο. Το μέτρο του κυμαίνεται από απειροελάχιστα μικροτέσλα έως 60 μτ. Η Γη μπορεί να αναπαρασταθεί σαν ένας διπολικός μαγνήτης ευθυγραμμισμένος κατά τη διεύθυνση του άξονα περιστροφής της, με τις μαγνητικές του γραμμές να ρέουν από τον νότιο πόλο προς τον βόρειο. Η εκπομπή του γεωμαγνητικού πεδίου αποδίδεται σε ρεύματα που ρέουν στον πυρήνα της Γης διαμέσου τηγμένου σιδήρου που υπάρχει σε μεγάλες ποσότητες. Η ένταση του πεδίου είναι μέγιστη (60 μτ) στους δύο πόλους και ελάχιστη κοντά στον Ισημερινό (30 μτ). Στο επίπεδο της θάλασσας η ένταση του μαγνητικού πεδίου της Γης κυμαίνεται από 45 17

29 μτ έως 50 μτ. Έχει παρατηρηθεί ότι μεταβολές στο γεωμαγνητικό πεδίο της Γης πραγματοποιούνται σε περίοδο 100 ετών Γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας Εικόνα 2.1 Το Εικόνα γεωμαγνητικό 2.1. Η Γ πεδίο [59]. Οι γραμμές μεταφοράς υψηλής τάσης στην Ελλάδα λειτουργούν υπό τάση 150 kv (υπάρχουν ειδικές περιπτώσεις των 66 kv) ενώ οι γραμμές υπερύψηλης τάσης λειτουργούν υπό τάση 400 kv και είναι είτε εναέριες είτε υπόγειες. Διαχωρίζονται σε δύο κατηγορίες: μονού ή διπλού κυκλώματος ανάλογα με τον αριθμό των τριφασικών συστημάτων που φέρουν. Οι γραμμές διπλού κυκλώματος εφαρμόζονται σε περιοχές με ποικίλη γεωμορφολογία, όπου η εγκατάσταση των συστημάτων είναι δυσκολότερη και διαθέτουν δύο κυκλώματα πάνω σε κοινό πυλώνα που λειτουργούν ανεξάρτητα μεταξύ τους. Τα κύρια στοιχεία που απαρτίζουν τις γραμμές μεταφοράς είναι οι πυλώνες (ή πύργοι) στήριξης, οι μονωτήρες μέσω των οποίων αναρτώνται οι αγωγοί στους πυλώνες και οι αγωγοί κατά κύριο λόγο από χαλκό ή αλουμίνιο (σε κάποιες περιπτώσεις και από κράμα αλουμινίου-χάλυβα ACSR). Στην Ελλάδα οι εναέριες γραμμές υπερτερούν ποσοτικά έναντι των υπόγειων διότι προσφέρουν μεγαλύτερη ευκολία στις επισκευές και μικρότερο κόστος στην κατασκευή. Οι αγωγοί των γραμμών μεταφοράς πρέπει να κατασκευάζονται με τέτοιο τρόπο ώστε να αντέχουν τη μηχανική και θερμική καταπόνηση και να ελαχιστοποιούν όσο το δυνατόν περισσότερο τις απώλειες. Οι συνήθεις διατάξεις γραμμών μεταφοράς υψηλής και υπερύψηλης τάσης φαίνονται στις παρακάτω εικόνες: 18

30 Εικόνα 2.2 Γραμμές μεταφοράς Υψηλής Τάσης - Δύο διαφορετικές διατάξεις [60]. Εικόνα 2.3 Σύστημα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας Υψηλής Τάσης [54]. Τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία που παράγονται γύρω από μια γραμμή μεταφοράς οφείλονται στην υψηλή τάση λειτουργίας και στην ροή ρευμάτων μεγάλης έντασης στους ρευματοφόρους αγωγούς αντίστοιχα. Η ένταση των πεδίων μειώνεται σημαντικά με την απομάκρυνση από τη γραμμή με αποτέλεσμα η μέγιστη ένταση των πεδίων να εντοπίζεται ακριβώς κάτω από τις γραμμές μεταφοράς. Η ένταση του ρεύματος των αγωγών των γραμμών μεταφοράς μεταβάλλεται με το χρόνο και έτσι παρουσιάζεται μεταβολή και στο μαγνητικό πεδίο που τους περιβάλλει. Τις χρονικές περιόδους που το ρεύμα μεγιστοποιείται εντοπίζουμε και το μέγιστο εκπεμπόμενο μαγνητικό πεδίο. Οι χρονικές περίοδοι με τη μέγιστη ζήτηση ρεύματος εξαρτώνται από τους καταναλωτές και καθορίζονται ως ώρες μέγιστης 19

31 κατανάλωσης, οι οποίες είναι οι μεσημεριανές ώρες κατά την θερινή περίοδο και οι πρώτες και μεσημεριανές ώρες κατά την χειμερινή περίοδο. Επιπρόσθετα, η ένταση των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων εξαρτάται από τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά των γραμμών μεταφοράς όπως: Απόσταση μεταξύ των αγωγών της γραμμής: Κάποιες γραμμές μεταφοράς κατασκευάζονται με συμπαγείς μονωτήρες με αποτέλεσμα οι αποστάσεις μεταξύ των αγωγών να είναι μικρότερες από ότι στις υπόλοιπες γραμμές. Οι γραμμές αυτές χρησιμοποιούν ιστούς για τη στήριξη των γραμμών αντί για πυλώνες όπως παρουσιάστηκε παραπάνω. Αυτού του είδους οι γραμμές εκπέμπουν ηλεκτρικά πεδία με μικρότερη ένταση σε σύγκριση με τις συνήθεις γραμμές. Απόσταση των αγωγών γραμμής με τη γη: Αυξανόμενης της απόστασης των αγωγών των γραμμών μεταφοράς από τη γη παρατηρείται μείωση της έντασης των εκπεμπόμενων ηλεκτρικών πεδίων και αυτό γιατί το σύστημα γραμμή-γη λειτουργεί σας ένας πυκνωτής που αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια. Για το λόγο αυτό υπάρχει η ελάχιστη τηρούμενη απόσταση των γραμμών μεταφοράς από τις οροφές των κτηρίων η οποία είναι 7 m για τις γραμμές των 400 kv και 5 m για τις γραμμές 150 kv. Διάταξη των φάσεων στις γραμμές διπλού κυκλώματος: Κατασκευάζοντας τις γραμμές μεταφοράς δίνοντας προσοχή στη διάταξη των φάσεων μπορούμε να επιτύχουμε σημαντική μείωση των εκπεμπόμενων μαγνητικών πεδίων γύρω από αυτές. Στο παρακάτω διάγραμμα παρουσιάζεται η συνάρτηση της έντασης του μαγνητικού πεδίου με την απόσταση τον άξονα του κέντρου του πυλώνα του κάθε τύπου γραμμής μεταφοράς: Σχήμα 2.1 Ένταση μαγνητικού πεδίου γύρω από διαφορετικά είδη γραμμών μεταφοράς [29]. 20

32 Με βάση όσα αναλύθηκαν προηγουμένως παρατίθεται παρακάτω πίνακας με τις τυπικές τιμές των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων που προέκυψαν από μετρήσεις που πραγματοποίησε το Γραφείο Μη- Ιοντίζουσων Ακτινοβολιών της Ελληνικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας (ΕΕΑΕ) ακριβώς από κάτω και σε απόσταση 25 m από τι γραμμές υπερυψηλής και υψηλής τάσης. ΤΥΠΟΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΝΤΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ (V/m) ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ ΠΕΔΙΟΥ (μτ) Εναέριες γραμμές Y.Υ.Τ 400 kv (κάτω από τις γραμμές) Εναέριες γραμμές Y.Y.Τ 400 kv (σε απόσταση 25 m από τον πυλώνα) Εναέριες γραμμές Y.Τ 150 kv (κάτω από τις γραμμές) Εναέριες γραμμές Y.Τ 150 kv (σε απόσταση 25 m από τον πυλώνα) Πίνακας 2.1 Τιμή ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου σε ύψος 1.5 μέτρου από το έδαφος γύρω από γραμμές μεταφοράς [24]. 21

33 2.2.4 Υποσταθμοί διανομής ηλεκτρικής ενέργειας Για τον υποβιβασμό της τάσης από Υψηλή έως Χαμηλή χρησιμοποιούνται μετασχηματιστές, οι οποίοι μαζί με τους αγωγούς σύνδεσης, τα κυκλώματα προστασίας, τους διακόπτες κ.α αποτελούν το σύστημα του υποσταθμού διανομής. Σύμφωνα με τα στοιχεία του Διαχειριστή Ελληνικού Δικτύου Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΔΕΔΔΗΕ) οι ηλεκτρικοί υποσταθμοί μετασχηματισμού Μέσης Τάσης προς Χαμηλή Τάση (Υ/Σ ΜΤ/ΧΤ) με τάση λειτουργίας 6,6 kv, 15 kv, 20 kv και 22 kv ανέρχονται σε πάνω από σε όλη την Ελλάδα, ενώ οι υποσταθμοί μετασχηματισμού από Υψηλή Τάση προς Μέση Τάση (Υ/Σ ΥΤ/ΜΤ) σε 229 εκ των οποίων 20 κλειστού τύπου, κατανεμημένοι 202 στο Διασυνδεδεμένο Σύστημα και 27 στα μη Διασυνδεδεμένα νησιά [34]. Οι υποσταθμοί διανομής Μέσης και Χαμηλής Τάσης βρίσκονται σε μεγάλο αριθμό στο σύστημα μεταφοράς αφού ο καθένας τροφοδοτεί δεκάδες ή εκατοντάδες καταναλωτές. Σύμφωνα με τα βασικά μεγέθη δικτύου διανομής ηλεκτρισμού από την ΔΕΔΔΗΕ οι καταναλώσεις πελατών Μέσης Τάσης ανέρχονται στις GWh και Χαμηλής Τάσης στις GWh για το έτος 2017 [34]. Τοποθετούνται συνήθως πάνω σε μεταλλικές ή από μπετόν κατασκευές σε κάποια απόσταση από το έδαφος ή πιο σπάνια εγκαθίστανται εσωτερικά σε υπόγεια μεγάλων κτηρίων. Γύρω από τους υποσταθμούς δημιουργούνται ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία λόγω της σύνδεσης σε αυτούς γραμμών μεταφοράς και όχι λόγω της παρουσίας του μετασχηματιστή. Η ένταση των εκπεμπόμενων πεδίων εξασθενεί με την απομάκρυνση από τον υποσταθμό για το λόγο ότι η ένταση του ρεύματος είναι μέγιστη στο σημείο που βρίσκεται ο σταθμός αφού οι γραμμές χαμηλής τάσης τροφοδοτούνται από αυτόν. Εικόνα 2.4. Εναέριος Υποσταθμός Μέσης Τάσης [54]. 22

34 Εικόνα 2.5 Υποσταθμός Μέσης Τάσης εντός εσωτερικού χώρου [54]. 23

35 2.2.5 Δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας Δίκτυο διανομής Μέσης Τάσης Οι γραμμές διανομής Μέσης Τάσης Μ.Τ λειτουργούν υπό τάση 6,6 kv, 15 kv, 20 kv και 22 kv και παρέχουν την απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια στους καταναλωτές Μέσης Τάσης, οι οποίοι κατατάσσονται αναλόγως τις εξής χρήσεις: Βιομηχανική χρήση Έλξη Γεωργική χρήση (άρδευση, αποστράγγιση) Γενική χρήση Όπως και οι γραμμές Υψηλής Τάσης έτσι και οι γραμμές διανομής Μέσης Τάσης είναι είτε εναέριες είτε υπόγειες. Οι εναέριες γραμμές επάγουν ηλεκτρικά κα μαγνητικά πεδία ενώ οι υπόγειες μόνο μαγνητικά. Η ηλεκτρική συνδεσμολογία τους δεν επιτρέπει ασυμμετρίες ρευμάτων και έτσι δεν παρουσιάζονται ρεύματα επιστροφής Δίκτυο διανομής Χαμηλής Τάσης Οι γραμμές χαμηλής τάσης Χ.Τ λειτουργούν υπό τάση 220V/380V και είναι το τμήμα του δικτύου που τροφοδοτεί τις οικίες. Οι γραμμές Χ.Τ εμφανίζονται με μορφή υπόγειων, εναέριων και επιτοίχιων καλωδίων. Τα πεδία που επάγουν κυρίως είναι μαγνητικά με μέγιστη ένταση της τάξεως μερικών μτ σε μικρή απόσταση και σχεδόν μηδενική ένταση με απομάκρυνση από αυτά. Παρόλα αυτά, σε περίπτωση που δημιουργηθούν ασυμμετρίες στα ρεύματα των καλωδίων λόγω συνδεσμολογίας, παράγονται ρεύματα επιστροφής που ρέουν μέσω γειωμένων αντικειμένων (π.χ. μεταλλικοί σωλήνες, μεταλλικοί φράχτες, σιδηροδρομικές γραμμές κ.α.) με αποτέλεσμα η εξασθένηση των μαγνητικών πεδίων που επάγονται από τα ρεύματα αυτά να γίνεται με αρκετά πιο αργό ρυθμό. Τα ηλεκτρικά πεδία γύρω από τα καλώδια είναι αμελητέα λόγω της χαμηλής τάσης. 24

36 Τυπικές τιμές μαγνητικών πεδίων επαγόμενες από γραμμές μέσης και χαμηλής τάσης Σύμφωνα με όσα αναφέρθηκαν παραπάνω, στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι τυπικές τιμές μαγνητικής επαγωγής των πεδίων που δημιουργούνται γύρω από γραμμές διανομής μέσης και χαμηλής τάσης. ΤΥΠΟΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Εναέριες γραμμές Μ.Τ 20 kv (κάτω από τις γραμμές) Εναέριες γραμμές Μ.Τ 20 kv (σε απόσταση 25 m από τον πυλώνα) Εναέριες γραμμές Χ.Τ με γυμνούς αγωγούς (κάτω από τις γραμμές) Εναέριες γραμμές Χ.Τ με γυμνούς αγωγούς (σε απόσταση 3 m από τις γραμμές) Εναέριες γραμμές Χ.Τ με συνεστραμμένα καλώδια (κάτω από τις γραμμές) Εναέριες γραμμές Χ.Τ με συνεστραμμένα καλώδια (σε απόσταση 3 m από τις γραμμές) Υπόγειες γραμμές Μ.Τ και Χ.Τ (σε απόσταση 1 m από την επιφάνεια του εδάφους) Εναέριοι υποσταθμοί Μ.Τ/Χ.Τ (σε απόσταση 1 m κάτω από τον υποσταθμό) Υποσταθμοί Μ.Τ/Χ.Τ εσωτερικού χώρου (εντός του υποσταθμού) Υποσταθμοί Μ.Τ/Χ.Τ εσωτερικού χώρου (σε απόσταση 1 m γύρω από τον υποσταθμό) Στην είσοδο περιμετρικής περίφραξης κέντρου διανομής με υποσταθμό 20/150 kv (στον μετασχηματιστή) ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ ΠΕΔΙΟΥ (μτ)

37 Εντός προαύλιου χώρου σχολικού συγκροτήματος (σε απόσταση 100 m από το κέντρο διανομής) Στις αίθουσες διδασκαλίας και στους χώρους γραφείων σχολικού κτηρίου (σε απόσταση 100 m από το κέντρο διανομής) Πίνακας 2.2 Τυπικές τιμές μαγνητικής επαγωγής Β (μτ) επαγόμενης από γραμμές Μέσης και Χαμηλής Τάσης [24]. ΤΥΠΟΣ ΣΥΣΚΕΥΗΣ ΕΝΤΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ (V/m) ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ ΠΕΔΙΟΥ (μτ) Κοντά στη συσκευή Σε απόσταση 1 m Κοντά στη συσκευή Σε απόσταση 1 m Οθόνη Η/Υ Καταψύκτης Ψυγείο Φορτιστής laptop Laptop Φωτοτυπικό μηχάνημα Σεσουάρ μαλλιών Ηλεκτρική κουβέρτα Πίνακας 2.3 Τυπικές τιμές έντασης ηλεκτρικού πεδίου Ε (V/m) και μαγνητικής επαγωγής Β (μτ) εκπεμπόμενα από ηλεκτρικές οικιακές συσκευές [52]. 26

38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 3. Έκθεση σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων (3 Hz 3 khz). Καθώς σήμερα η ανθρώπινη έκθεση σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία χαμηλής συχνότητας είναι πιο συχνή από ποτέ και η μαγνητική ακτινοβολία που εκπέμπεται από τα ηλεκτρικά στοιχεία χαρακτηρίζεται από επαγωγή μεγαλύτερη του 1 μτ, εγείρονται αρκετά ερωτήματα και ανησυχίες που αφορούν την βλαπτικότητα των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στην ανθρώπινη υγεία. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας - World health organization (WHO) συνέταξε το 2007, στα πλαίσια των μελετών του για την περιβαλλοντική υγεία, μια εκτενή ανάλυση των επιδράσεων της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων. Στόχος ήταν η εκτίμηση των δεδομένων που συσχετίζουν την έκθεση στα ELF ηλεκτρομαγνητικά πεδία με τις επιδράσεις στην ανθρώπινη υγεία, ώστε να καθοριστούν τα όρια έκθεσης, να αναγνωριστούν νέες πηγές ρύπανσης και να επιτευχθεί η βέλτιστη συνεργασία ανάμεσα στις εργαστηριακές και επιδημιολογικές έρευνες, που έχουν υλοποιηθεί για το συγκεκριμένο θέμα, ούτως ώστε τα αποτελέσματα να μπορούν να είναι συγκρίσιμα παγκοσμίως. Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται μια ανασκόπηση των μελετών γύρω από αυτό θέμα αυτό και αναπτύσσονται οι προαναφερθείσες οδηγίες προστασίας. Επίσης, γίνεται λόγος για τις πιθανές βιολογικές επιδράσεις των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων στον ανθρώπινο οργανισμό όπως προκύπτουν από τα ερευνητικά αποτελέσματα, καθορίζονται τα όρια έκθεσης και τα μέτρα προστασίας που πρέπει να λαμβάνονται. 3.1 Πειραματικές και επιδημιολογικές μελέτες Από τα μέσα του 20 ου αι., όπου η ηλεκτρική ενέργεια αποτελούσε ήδη για μισό αιώνα τη βασικότερη πηγή κάλυψης των ενεργειακών αναγκών, ξεκίνησαν να διαμορφώνονται τα πρώτα ερωτήματα για τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να επηρεαστεί ο άνθρωπος και το φυσικό περιβάλλον του από τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία με τα οποία έρχονται καθημερινά σε επαφή. Έτσι πυροδοτήθηκε η διεξαγωγή σειράς ερευνητικών μελετών με στόχο την επιστημονική τεκμηρίωση των ερωτημάτων αυτών. Έως τη δεκαετία του 1980 οι έρευνες που υλοποιούνταν ήταν κατά βάση εργαστηριακές εξετάζοντας ζωικούς οργανισμούς (in vivo studies) ή απομονωμένα κύτταρα και ιστούς (in vitro studies), και είχαν στόχο την πειραματική παρατήρηση των βιολογικών αντιδράσεων των ανθρώπινων ή ζωικών οργανισμών που εκτίθενται σε ακτινοβολία χαμηλής συχνότητας και την πρόβλεψη των μεταβολών που μπορεί να υφίστανται. Οι επιστήμονες που ασχολήθηκαν με τις πειραματικές in vivo έρευνες εξέθεταν τρωκτικά σε διάφορα επίπεδα ακτινοβολίας με τυχαίο τρόπο και παράλληλα έλεγχαν τους εξωγενείς παράγοντες που είχαν πιθανότητα να επηρεάσουν την ανάπτυξη ασθενειών. Με τον τρόπο αυτό απομόνωναν την αντίδραση των οργανισμών με αιτία την ακτινοβολία από τις υπόλοιπες παραμέτρους. Το βασικό μειονέκτημα των ερευνών σε ζωικούς οργανισμούς είναι ότι δεν μπορεί να επιτευχθεί πλήρης ταύτιση των ζωικών με τον ανθρώπινο οργανισμό. Οι πειραματικές έρευνες in vitro επιτρέπουν την άμεση παρατήρηση των αποτελεσμάτων της έκθεσης των μεμονωμένων κυττάρων ή πολυκύτταρων δομών σε ακτινοβολία. Παρόλα αυτά, οι μεταβολές που παρατηρούνται στα κύτταρα και τους ιστούς δεν μπορούν πάντα να γενικευτούν σε μεγαλύτερες κλίμακες όπως όργανα και ομάδες οργάνων. 27

39 Τις επόμενες δεκαετίες ήρθαν στο προσκήνιο οι επιδημιολογικές έρευνες, δηλαδή η μελέτη της κατανομής των παραμέτρων που συνθέτουν τις συνθήκες υγείας και ασθένειας σε ορισμένους πληθυσμούς [39]. Τα δύο πιο γνωστά είδη επιδημιολογικής έρευνας είναι οι μελέτες ασθενών μαρτύρων (case control studies) και οι αναδρομικές έρευνες (cohort studies). Στο πρώτο είδος ο επιστήμονας μελετά περιπτώσεις μιας συγκεκριμένης ασθένειας σε συγκεκριμένες συνθήκες και συγκρίνει τη διασπορά της σε πληθυσμούς που δεν πλήττονται από αυτή, αλλά βρίσκονται στις ίδιες συνθήκες. Στις case control μελέτες υπολογίζεται η αναλογία πιθανοτήτων για την εκτίμηση της συσχέτισης μεταξύ της έκθεσης και της ασθένειας (π.χ. τον λόγο της έκθεσης του πληθυσμού των ασθενών με την έκθεση του πληθυσμού που βρίσκεται στις ίδιες συνθήκες). Εάν ο λόγος αυτός είναι μεγαλύτερος από 1.0 τότε υποδεικνύεται κάποια σχέση μεταξύ της έκθεσης και της εμφάνισης της ασθένειας, εάν ο λόγος είναι μικρότερος από 1.0 υπάρχει πιθανότητα να υποδεικνύεται η προστατευτική ιδιότητα της έκθεσης ενάντια στην ασθένεια. Το βασικό πλεονέκτημα των ερευνών case control είναι ότι παρέχουν την δυνατότητα να μελετηθούν σπάνιες ασθένειες, ενώ τα μειονεκτήματά τους είναι ότι βασίζουν τα δεδομένα τους σε μαρτυρίες ανθρώπων, οι οποίες μπορεί να μεταβάλλονται, και η επιλογή των πληθυσμών να γίνεται μεροληπτικά με αποτέλεσμα να μην αποτελεί αντιπροσωπευτικό δείγμα για την έρευνα. Κατά την αναδρομική μελέτη (cohort study) εξετάζονται πληθυσμοί που πάσχουν από την ασθένεια μαζί με άτομα που δεν πάσχουν και καθορίζεται το μέτρο έκθεσης κάθε μέλους του πληθυσμού. Στη συνέχεια εξετάζεται η συχνότητα εμφάνισης της ασθένειας στους εκτεθειμένους και μη και υπολογίζεται ο λόγος της συχνότητας εμφάνισης της ασθένειας ανάμεσα στις δύο κατηγορίες. Όπως και πριν, εάν ο λόγος αυτός είναι μεγαλύτερος από 1.0 τότε υποδεικνύεται κάποια σχέση μεταξύ της έκθεσης και της εμφάνισης της ασθένειας, εάν ο λόγος είναι μικρότερος από 1.0 υπάρχει πιθανότητα να υποδεικνύεται η προστατευτική ιδιότητα της έκθεσης ενάντια στην ασθένεια. Οι αναδρομικές έρευνες έχουν το πλεονέκτημα ότι προκαθορίζουν το μέτρο της έκθεσης και έτσι δεν υπάρχει ο κίνδυνος εμφάνισης συστηματικού σφάλματος. Από την άλλη πλευρά όμως λόγω του μεγάλου εύρους πληροφοριών που πρέπει να συλλεχθούν για τις έρευνες αυτές απαιτούν μεγάλο κόστος και διάρκεια. 28

40 3.2 Ανασκόπηση των επιστημονικών εκτιμήσεων Στις επόμενες παραγράφους γίνεται αναφορά στις κυριότερες επισκοπήσεις των πολυάριθμων επιδημιολογικών και εργαστηριακών ερευνών, που έχουν πραγματοποιηθεί τον περασμένο και παρόντα αιώνα, από ερευνητές αλλά και διεθνείς και κρατικούς οργανισμούς Μελέτη των Wertheimer και Leeper To 1979 οι N. Wertheimer και E. Leeper εξέδωσαν στο περιοδικό American Journal of Epidemiology μια μελέτη που ερευνά το συσχετισμό διατάξεων ηλεκτρικής διασύνδεσης με την εμφάνιση καρκίνου σε παιδιά στο Κολοράντο των Η.Π.Α. Τα αποτελέσματα της έρευνας αυτής υποστήριζαν πως οι οικίες των παιδιών με καρκίνο βρίσκονταν συχνά σε κοντινή απόσταση από γραμμές μεταφοράς που διαρρέονταν από υψηλά ρεύματα [40]. Οι δύο ερευνητές συμπέραναν πως η αιτία της σύνδεσης αυτής είναι αβέβαιη και έκαναν λόγο για τα πιθανά αντίκτυπα της διέλευσης ρεύματος από τους αγωγούς νερού ή την επαγωγή μαγνητικών κυμάτων εναλλασσόμενου ρεύματος. H μελέτη των Wertheimer και Leeper ήταν μια από τις πρωταρχικές έρευνες με αντικείμενο την επίδραση των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων στην υγεία. Οι επόμενες επιδημιολογικές και πειραματικές έρευνες που ακολούθησαν είχαν στόχο να αποσαφηνίσουν τα δεδομένα των αρχικών ερευνών IARC 2001 Τον Ιούνιο του 2001 ο IARC (International Agency for Research on Cancer) εξέδωσε συνολική μελέτη στα πλαίσια των δημοσιεύσεων της Monographs. Η μελέτη αυτή με τίτλο IARC Monographs of the evaluation of carcinogenic risks to humans, Volume 80: Non-Ionizing Radiation, Part1: Static and Extremely Low- Frequency (ELF) Electric and Magnetic Fields [46] είχε στόχο τη διεξαγωγή συμπερασμάτων για την πιθανή καρκινογένεση στον ανθρώπινο οργανισμό που βρίσκεται εκτεθειμένος στα ELF ηλεκτρομαγνητικά πεδία, λαμβάνοντας υπόψη τις πειραματικές και τοξικολογικές έρευνες που έχουν υλοποιηθεί. Σύμφωνα με τον IARC, η γονιδιοτοξικότητα που προκαλεί η έκθεση σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία έχει εξετασθεί πειραματικά σε ζωντανούς πολυκύτταρους οργανισμούς (in vivo) και σε κυτταρικές δομές εκτός των οργανισμών σε ελεγχόμενο περιβάλλον (in vitro). Πιο συγκεκριμένα, η πιθανότητα αυτά τα πεδία να προκαλούν καρκινογένεση διαμορφώθηκε με την έκθεση τρωκτικών σε ELF ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία με παράλληλη πρόκληση όγκων στο δέρμα, το συκώτι και το μαστό, χρησιμοποιώντας χημικές ουσίες που αντιδρούν με τις μοριακές ενώσεις των κυττάρων δημιουργώντας ελεύθερες ρίζες. Παράλληλα η εν λόγω έρευνα τονίζει ότι πρέπει να ληφθεί σοβαρά υπόψη η σύνδεση των ELF πεδίων με τύπους καρκίνου όπως η λευχαιμία και ο καρκίνος του εγκεφάλου. Αυτό καθίσταται δυνατό εάν αξιολογηθούν λεπτομερώς τα πειραματικά δεδομένα των επιδράσεων στα αιμοποιητικά και νευρικά κύτταρα αντίστοιχα World Health Organization (WHO) 2007 Ο παγκόσμιος οργανισμός υγείας WHO εξέδωσε το 2007 μια αναφορά για τα κριτήρια της περιβαλλοντικής υγείας για τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων με τίτλο Environmental Health Criteria 238 (EHC) Extremely Low Frequency Fields [38]. Σύμφωνα με τη μελέτη αυτή, η οποία εξέτασε εκτενώς τα πειραματικά και επιδημιολογικά δεδομένα που είχαν συλλεχθεί έως 29

41 τότε, έκρινε ότι ποικίλοι μηχανισμοί άμεσης και έμμεσης αλληλεπίδρασης των βιολογικών αντιδράσεων με τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία ELF πρέπει να εξετασθούν για την αληθοφάνειά τους. Πιο συγκεκριμένα, ερευνάται εάν στην περίπτωση που προκαλούνται βιοχημικές μεταβολές στις κυτταρικές δομές του οργανισμού, ο οποίος βρίσκεται εκτεθειμένος σε ELF EMF, οφείλονται στην επίδραση του πεδίου ή στον τυχαίο εγγενή περιβαλλοντικό θόρυβο και εάν ο συγκεκριμένος μηχανισμός αντίδρασης συμφωνεί με τις εμπεριστατωμένες επιστημονικές αρχές. Εντούτοις, η έλλειψη αναγνώρισης ευλογοφανών μηχανισμών αντίδρασης δεν ακυρώνει την πιθανή χειροτέρευση της υγείας των οργανισμών που βρίσκονται σε συχνή επαφή με τα ELF ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία. Οι μηχανισμοί αντίδρασης του οργανισμού που κρίνεται πιο πιθανό κατά τον WHO να είναι αποτέλεσμα της έκθεσης σε πεδία πολύ χαμηλών συχνοτήτων είναι τρεις: η επαγωγή ηλεκτρικών πεδίων στο νευρικό σύστημα, τα ζεύγη ελεύθερων ριζών (free radical pairs) και η αντίδραση του μαγνητίτη (magnetite), ένα φυσικό μέταλλο (οξείδιο του σιδήρου) που εντοπίζεται στον εγκεφαλικό ιστό. Οι μηχανισμοί αυτοί αναπτύσσονται παρακάτω: Τα ηλεκτρικά πεδία που επάγονται στους νευρικούς ιστούς ερεθίζουν άμεσα τις ίνες των ιστών, οι οποίοι περιβάλλονται με στρώμα μυελίνης, τη λιποειδή ουσία που βελτιώνει την αποδοτικότητα της μεταφοράς ενέργειας στα νευρικά κύτταρα [44], όταν η ένταση του εσωτερικού ηλεκτρικού πεδίου ξεπερνά τα μερικά Volt ανά μέτρο. Τα λιγότερο ισχυρά πεδία επηρεάζουν την διεξαγωγή συνάψεων στο νευρικό σύστημα αντί στα μεμονωμένα νευρικά κύτταρα. Ο μηχανισμός των ζευγών των ελεύθερων ριζών φαίνεται να ενεργοποιείται κατά την έκθεση σε μαγνητικά πεδία χαμηλής έντασης, διότι παρατηρήθηκε ότι αυξάνεται η συγκέντρωση ελεύθερων ριζών εντός πεδίων λιγότερο από 1 mt. Οι κρύσταλλοι μαγνητίτη, που εντοπίζονται στους εγκεφαλικούς ιστούς των οργανισμών, έχουν συνδεθεί με την ικανότητα προσανατολισμού και την πλοήγησης των αποδημητικών ζώων. Παρόλα αυτά δεν παρέχεται σαφής εικόνα για την ικανότητα επίδρασης του γεωμαγνητικού πεδίου στα ίχνη μαγνητίτη του ανθρώπινου εγκεφάλου. Άλλοι οι μηχανισμοί αντίδρασης όπως η διάσπαση μοριακών δεσμών ή άσκηση δυνάμεων σε ιόντα δεν αποδεικνύεται να ενεργοποιούνται από την έκθεση σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων European Health Risk Assessment Network on EMF exposure (EFHRAN) 2010 Το Ευρωπαϊκό Δίκτυο Εκτίμησης Κινδύνων Υγείας σχετικά με τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία (EFHRAN) ιδρύθηκε το 2008 από την Ευρωπαϊκή Ένωση, υπό την εποπτεία της Υπηρεσίας Υγείας και Καταναλωτών (EAHC), με στόχο την παρακολούθηση, έρευνα και καταγραφή των κινδύνων υγείας που προκαλούνται από την έκθεση σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Το 2010 δημοσίευσε την έρευνα με τίτλο Risk analysis of human exposure to electromagnetic fields, η οποία περιείχε συγκεκριμένα συμπεράσματα για την ισχύ των δεδομένων που αφορούν την πιθανή σύνδεση των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων με επιπτώσεις στην υγεία. Τα στοιχεία που αφορούν την παιδική λευχαιμία χαρακτηρίστηκαν από τον EFHRAN ως περιορισμένα ( limited ), ενώ τα συμπεράσματα γύρω από την εμφάνιση καρκίνου στους ενήλικες ως ανεπαρκή ( inadequate ). Από τα τελευταία εξαιρέθηκαν τα στοιχεία που αφορούν τον καρκίνο του μαστού που κρίθηκαν ότι στερούνται επαρκών αποτελεσμάτων. 30

42 Όσον αφορά τις εκφυλιστικές νευρικές ασθένειες η όποια παρατήρηση συσχέτισης χαρακτηρίστηκε και αυτή ανεπαρκής, όπως επίσης τα στοιχεία για καρδιοαγγειακές επιπτώσεις κρίθηκαν ατελή Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks (SCENIHR) 2015 Η Ευρωπαϊκή επιτροπή SCENIHR σκοπό έχει την παροχή επιστημονικής καθοδήγησης για την διαμόρφωση των οδηγιών από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή που αφορούν τους αναδυόμενους κινδύνους δημόσιας και περιβαλλοντικής υγείας. Η SCENIHR έχει τακτικά εξετάσει τα συμπεράσματα που αφορούν την υγεία και την έκθεση σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία με αξιολογήσεις που εκδόθηκαν το 2007, 2009 και Στην πιο πρόσφατη δημοσίευση το 2015, οποία ήταν σε συνεχεία των κριτηρίων EHC του WHO, διαπίστωσε ότι δεν υπάρχει σύνδεση των ELF ηλεκτρομαγνητικών πεδίων με επιβλαβή αντίκτυπα στην υγεία. Αναφορικά με τις απόψεις γύρω από την εμφάνιση λευχαιμίας σε παιδιά, αναγνωρίζει τα αποτελέσματα των επιδημιολογικών ερευνών, αλλά λόγω της έλλειψης γνώσης των βιολογικών μηχανισμών και των ανεπαρκών δεδομένων από εργαστηριακές έρευνες σε ζωικούς οργανισμούς δεν μπορεί να θεωρήσει τη σύνδεση ως άμεση. Σύμφωνα με τη δημοσίευσή του 2015 η επιτροπή SCENIHR δήλωσε ότι Οι νέες επιδημιολογικές μελέτες είναι σε συμφωνία με τις πρότερες έρευνες που έγειραν τον κίνδυνο εμφάνισης παιδικής λευχαιμίας υπό καθημερινή έκθεση σε πάνω από 0.3 έως 0.4 μτ. Όπως έχει καθοριστεί από προηγούμενες απόψεις, δεν έχουν αναγνωριστεί μηχανισμοί και δεν υπάρχει στήριξη από τις πειραματικές μελέτες που θα μπορούσε να αιτιολογήσει αυτά τα ευρήματα, τα οποία μαζί με τις ελλείψεις των επιδημιολογικών ερευνών εμποδίζουν μια σαφή επεξήγηση [41]. 31

43 3.2.6 Swedish Radiation Protection/Safety Authority (SSI/SSM) 2015 Σύμφωνα με την Σουηδική Αρχή Προστασίας ενάντια στην Ακτινοβολία (SSI) και αργότερα την Αρχή Ασφάλειας ενάντια στην Ακτινοβολία (SSM), η οποίες έχουν συστηματικά αξιολογήσει τις επιστημονικές αναφορές σχετικά με τη σύνδεση των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων με την υγεία, στην πιο πρόσφατη δημοσίευσή τους το 2015 κατέληξε ότι δεν υπάρχει σαφής σύνδεση της έκθεσης σε ηλεκτρικά κα μαγνητικά πεδία με την πρόκληση δυσμενών συνεπειών στις βιολογικές λειτουργίες. Αναφορικά με τη συσχέτιση της παιδικής λευχαιμίας με την έκθεση σε ELF ακτινοβολία αναφέρουν ότι παρά τα κάποια θετικά αποτελέσματα επιδημιολογικών ερευνών δεν έχει οριστεί μια ξεκάθαρη σχέση αιτίου αποτελέσματος. Επιπρόσθετα, προτείνουν μια περαιτέρω έρευνα γύρω από την επίδραση των ELF ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων στη νόσο Alzheimer και την Αμυοτροφική Πλευρική Σκλήρυνση (ALS), καθώς κρίνουν πως υπάρχει μια συσχέτιση που ακόμα δεν έχει αποσαφηνιστεί. 3.3 Πιθανές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία Οι εργαστηριακές και επιδημιολογικές έρευνες, που ασχολήθηκαν εντατικά με την μελέτη των επιδράσεων της ηλεκτρικής και μαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται σε εξαιρετικά χαμηλές συχνότητες στην ανθρώπινη υγεία, κατέληξαν σε ποικίλα συμπεράσματα γύρω από τις βιολογικές μεταβολές που μπορεί η ακτινοβολία να αυτή να προκαλεί. Παρακάτω παρουσιάζονται οι βασικότερες ασθένειες για της οποίες υπάρχει πιθανότητα συσχέτισης της εμφάνισής τους με την έκθεση σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων Παιδική λευχαιμία Οι συνεχείς επιδημιολογικές μελέτες συστήνουν πως η χρόνια έκθεση σε μαγνητικά πεδία χαμηλής έντασης και συχνότητας εγκυμονεί κίνδυνο για εμφάνιση παιδικής λευχαιμίας. Παρόλα αυτά υπάρχει έλλειψη στοιχείων που αποδεικνύουν ότι η σχέση αυτή είναι συνεχής και άμεση και για το λόγο αυτό τα συμπεράσματα δεν είναι αποδεκτό να εξετάζονται απομονωμένα επιδημιολογικά δεδομένα Καρκίνος του εγκεφάλου σε παιδιά Τα στοιχεία που προτείνουν ότι η εμφάνιση παιδικού εγκεφαλικού καρκίνου συνδέεται με την ELF ακτινοβολία θεωρήθηκαν ανεπαρκή. Προτάθηκε να γίνει μια συγκεντρωτική επιδημιολογική ανάλυση (pooled analysis) ώστε να συλλεχθούν περισσότερα αποδεικτικά στοιχεία με μικρό κόστος. Αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα τη βελτίωση της εικόνας για τα ήδη υπάρχοντα δεδομένα με παράλληλη εκτίμηση των σφαλμάτων μεροληψίας και την καλύτερη εκτίμηση των κινδύνων Λευχαιμία και καρκίνος του εγκεφάλου σε ενήλικες Στην περίπτωση της εμφάνισης εγκεφαλικού καρκίνου και λευχαιμίας στους ενήλικες που βρίσκονται σε χρόνια έκθεση σε ELF ακτινοβολία, όπως οι παλαιότερες έτσι και οι πιο πρόσφατες έρευνες δείχνουν ότι τα στοιχεία που συσχετίζουν τα παραπάνω είναι ατελή. 32

44 3.3.4 Εκφυλιστικές νευρολογικές ασθένειες Οι δύο εκφυλιστικές νευρολογικές ασθένειες που τέθηκαν υπό εξέταση ήταν η Αμυοτροφική Πλευρική Σκλήρυνση (ALS) και η νόσος Alzheimer οι οποίες δεν αποδείχθηκε ότι έχουν άμεση σχέση με την έκθεση σε ακτινοβολία ELF. Όσον αφορά τη νόσο Alzheimer τα στοιχεία που συλλέχθηκαν αφορούσαν την νοσηρότητα και όχι τη θνησιμότητα, αλλά γενικότερα τα στοιχεία ήταν ανεπαρκή για τη διεξαγωγή συμπερασμάτων Επιπτώσεις στο νευρικό και μυϊκό σύστημα Οι πειραματικές μελέτες σε εθελοντές, που υποβλήθηκαν σε άμεση διέγερση του σώματός τους με ηλεκτρικό πεδίο χαμηλής έντασης, έδειξαν την διέγερση των νευρικών και μυϊκών ιστών. Οι εθελοντές παρατήρησαν αίσθηση ενόχλησης ή πόνου όσο η ένταση του ερεθίσματος αυξανόταν. Τα μυϊκά κύτταρα είναι κατά βάση λιγότερο ευαίσθητα στην άμεση διέγερση από τα νευρικά. Οι καρδιακοί μυϊκοί ιστοί απαιτούν περισσότερη προσοχή καθώς η δυσλειτουργία τους μπορεί να προκαλέσει κρίσιμες επιπτώσεις στον οργανισμό. Παρόλα αυτά τα όρια έκθεσης για την πρόκληση καρδιακών επιπλοκών είναι πολύ ευρύτερα από των υπόλοιπων μυϊκών ομάδων, καθώς αφορά την περίπτωση που το μυοκάρδιο υπόκειται σε ακτινοβολία ηλεκτρικού πεδίου συστηματικά και σε ευαίσθητη περίοδο. Το πιο ξεκάθαρο αποτέλεσμα της έκθεσης του νευρικού και μυϊκού συστήματος σε ηλεκτρικά πεδία χαμηλής συχνότητας είναι η εμφάνιση κηλίδων φωτός από διέγερση του αμφιβληστροειδή χιτώνα και η αντίληψη αμυδρούς τρεμοπαίγματος του φωτός στην περιφερειακή όραση, λόγω της επαγωγής ανίσχυρων μαγνητικών πεδίων στο οπτικό νεύρο. Τα στοιχεία για επιδράσεις στην νευροψυχολογία των ατόμων που εκτίθενται σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία χαμηλής έντασης και συχνότητας, όπως η γνωστική λειτουργία, ο ύπνος και η διάθεση, δεν είναι τόσο σαφή. Υπάρχουν ατελή και αντιφατικά συμπεράσματα για την πρόκληση καταθλιπτικών και αυτοκτονικών τάσεων από την ELF ακτινοβολία. Αυτό που έχει παρατηρηθεί είναι η διέγερση και η πρόκληση άγχους στα ζώα που έρχονται σε επαφή με φορτισμένες επιφάνειες, αλλά άλλες αντιδράσεις που να εξαρτώνται από τα εκπεμπόμενα πεδία δεν έχουν προσδιοριστεί Επιπτώσεις στο αναπαραγωγικό σύστημα Σε γενικές γραμμές οι επιδημιολογικές μελέτες δεν έχουν δείξει κάποια σαφή σχέση της έκθεσης σε ELF ακτινοβολία με εμφάνιση προβλημάτων στην αναπαραγωγική διαδικασία. Υπάρχουν κάποια δεδομένα που εγείρουν τις υποψίες συσχέτισης με αποβολές εξετάζοντας εγκυμονούσες γυναίκες που εκτίθενται σε εξωτερικά μαγνητικά πεδία αλλά τα στοιχεία γύρω από αυτό είναι ατελή Γενικά συμπεράσματα Οι νεότερες πειραματικές έρευνες που δημοσιεύτηκαν από το 2002 δεν άλλαξαν το δεδομένο πως η ELF ακτινοβολία αποτελεί μια πιθανή αιτία καρκινογένεσης. Οι επιπτώσεις τις ακτινοβολίας στις βιοχημικές διαδικασίες έχει εδραιωθεί για έκθεση σε πεδία με συχνότητα έως 100 khz και έτσι είναι αναγκαίος ο καθορισμός των όριων έκθεσης. Τα όρια αυτά έχουν τεθεί και γνωστοποιηθεί από τους διεθνείς οργανισμούς και η συμμόρφωση σε αυτά παρέχει επαρκή προστασία της υγείας. 33

45 Οι επιδημιολογικές έρευνες εισήγαγαν την άποψη ότι η χρόνια έκθεση σε ELF ακτινοβολία συσχετίζεται με την εμφάνιση παιδικής λευχαιμίας και άλλων μορφών καρκίνου. Παρόλα αυτά, τα αποτελέσματα δεν ήταν ικανά να αποδείξουν την αμεσότητα και συχνότητα της συσχέτισης αυτής και έτσι κρίθηκαν ανεπαρκή. 3.4 Οδηγίες προστασίας International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) 2010 Η Παγκόσμια Επιτροπή Προστασίας Μη Ιονίζουσας Ακτινοβολίας είναι ένας ανεξάρτητος οργανισμός που απαρτίζεται από επιστήμονες με εξειδίκευση στον κλάδο της Μη Ιονίζουσας ακτινοβολίας με στόχο να παρέχει επιστημονικές συμβουλές και οδηγίες προστασίας για την υγεία και το περιβάλλον από τα φαινόμενα που συνδέονται με αυτήν. Ο ICNRP ως μέρος της δράσης του εξέδωσε οδηγίες προστασίας της δημόσιας και εργασιακής υγείας από την έκθεση σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία, συμπεριλαμβάνοντας τα ELF πεδία (Appendix D - ICNIRP Guidelines for 50 Hz [45]). Οι οδηγίες αυτές είναι εγκεκριμένες από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας WHO, από τη Διεθνή Οργάνωση Εργασίας (International Labour Organization και την Ευρωπαϊκή Επιτροπή (European Commission) και η πιο πρόσφατη δημοσίευσή τους έγινε το Μέσα από τις οδηγίες του ICNIRP ενισχύεται η δράση για την λήψη μέτρων προστασίας ενάντια στις αναγνωρίσιμες επιδράσεις των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων εξαιρετικά χαμηλών συχνοτήτων, όπως η μυϊκή και νευρική διέγερση, η θέαση κηλίδων φωτός από διέγερση του αμφιβληστροειδή χιτώνα του ματιού και φαινόμενα ηλεκτρικής φόρτισης επιφανειών. Αναφορικά με τη σύνδεση της έκθεσης σε ELF ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία με την καρκινογένεση, που προέκυψε από τα επιδημιολογικά στοιχεία ο ICNIRP δήλωσε ότι Σε γενικές γραμμές, οι αρχικές παρατηρήσεις συσχέτισης των μαγνητικών πεδίων συχνότητας Hz με διάφορους καρκίνους δεν επιβεβαιώθηκαν από τις μελέτες που σχεδιάστηκαν με στόχο τα αρχικά αποτελέσματα να αναπαραχθούν και αναφορικά με τις πιθανές παρενέργειες σε πειραματόζωα συμπλήρωσε ότι τα δεδομένα που αφορούν τον ζωικό καρκίνο, ειδικά εκείνα που προέκυψαν από μεγάλης διάρκειας ζωής μελέτες, είναι σχεδόν παγκοσμίως αρνητικά [45, p.823]. Όσον αφορά την παιδική λευχαιμία το συμπέρασμα του ICNIRP είναι ότι η άποψη ότι χρόνια έκθεση σε μαγνητικά πεδία χαμηλής συχνότητας συσχετίζεται με την πιθανότητα εμφάνισης παιδικής λευχαιμίας δεν έχει αρκετά δεδομένα για να στηριχτεί και να γίνει βάση εξαγωγής συγκεκριμένων οδηγιών προστασίας. 34

46 3.4.2 Οδηγίες προστασίας του ICNIRP ενάντια στα ELF ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία Η παρουσία ενός ανθρώπινου σώματος εντός ενός ηλεκτρικού πεδίου εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας φέρει ως αποτέλεσμα την επαγωγή εναλλασσόμενου ρεύματος εντός του σώματος. Σε αυτές τις συχνότητες το ανθρώπινο και ζωικό σώμα είναι καλοί αγωγοί και οι ηλεκτρικές γραμμές του εξωτερικού πεδίου είναι σχεδόν όμοιες με αυτές στην επιφάνεια του σώματος. Ακόμη και σε ισχυρά ηλεκτρικά πεδία τα ρεύματα που επάγονται είναι τόσο μικρά που δεν γίνονται αντιληπτά με τις ανθρώπινες αισθήσεις. Σε κάποιες περιπτώσεις τα άτομα ενδέχεται να νιώθουν μικρές δονήσεις στο δέρμα τους ή στα μαλλιά τους. Επιπρόσθετα, συμβαίνει αρκετά συχνά τα άτομα που έρχονται σε επαφή με συστήματα που δεν διαθέτουν γείωση να αισθάνονται μικρά τινάγματα. Αυτές οι επιδράσεις δεν φαίνεται να φέρουν επικινδυνότητα για την ανθρώπινη υγεία, παρόλα αυτά δημιουργούν ενόχληση όταν συμβαίνουν επανειλημμένα. Η αντιμετώπιση των επιδράσεων αυτών πραγματοποιείται εύκολα με προσθήκη γειώσεων στα διάφορα ηλεκτρικά συστήματα. Οι πειραματικές μελέτες που έγιναν σε εθελοντές έδειξαν ότι το 10 % των πιο ευαίσθητων νιώθουν ενόχληση από ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ 2 kv/m και 5 kv/m και το 5 % από ηλεκτρικό πεδίο με ένταση 15 kv/m έως 20 kv/m. Η εκφόρτιση με σπινθηρισμό υπό ηλεκτρικό πεδίο έντασης 5 kv/m από το άτομο προς τη γη θεωρήθηκε επίπονη για το 7 % των εθελοντών, ενώ η εκφόρτιση πεδίου έντασης 10 kv/m και άνω θεωρήθηκε επίπονη για το 50 % των εθελοντών. Τα κατώφλια τιμών εκφόρτισης ενός φορτισμένου σώματος μέσω ενός γειωμένου ατόμου εξαρτώνται από το μέγεθος του αντικειμένου και απαιτεί ατομική εκτίμηση [45]. Η ένταση των ηλεκτρικών πεδίων είναι μέγιστη όταν το σώμα είναι σε τέλεια επαφή με τη γη μέσω των ποδιών ενώ είναι ελάχιστη όταν το σώμα είναι μονωμένο από τη γη. Το συνολικό ρεύμα που επάγεται στο εσωτερικό του σώματος εξαρτάται από το μέγεθος και το σχήμα του σώματος παρά από την αγωγιμότητα των ιστών. Για τα μαγνητικά πεδία η διαπερατότητα των ιστών του ανθρώπινου οργανισμού είναι ίδια με του αέρα οπότε η ένταση του εξωτερικού πεδίου είναι ίδια με του εσωτερικού πεδίου. Τα μαγνητικά πεδία δεν διεισδύουν συνήθως στον ανθρώπινο και ο ζωικό οργανισμό. Ο τρόπος που εισέρχονται στο σώμα είναι μέσω της επαγωγής Faraday ηλεκτρικών πεδίων σε συνδυασμό με τα ρεύματα εντός των ιστών. Η ένταση των επαγόμενων μαγνητικών πεδίων εξαρτάται από το μέγεθος του σώματος, στα σώματα μεγαλύτερου μεγέθους επάγονται ισχυρότερα ηλεκτρικά πεδία διότι οι επαγωγικοί βρόγχοι είναι μεγαλύτεροι. Επίσης υπάρχει εξάρτηση της έντασης των μαγνητικών πεδίων με τον προσανατολισμό του σώματος και την αγωγιμότητα του κάθε οργάνου ή ιστού. 35

47 3.4.3 Όρια έκθεσης Σύμφωνα με τον ICNIRP δίνονται διαφορετικές κατευθυντήριες γραμμές που αφορούν την επαγγελματική έκθεση από την έκθεση του ευρύτερου κοινού. Ο βασικός στόχος είναι να καθοριστούν συγκεκριμένες οδηγίες ώστε να περιοριστεί η έκθεση σε ELF ακτινοβολία και να επιτευχθεί η προστασία των πληθυσμών. Για το λόγο αυτό απαραίτητος είναι ο προσδιορισμός των ορίων έκθεσης και βασικών περιορισμών όπως η απόσταση, ο όγκος του εκτιθέμενου σώματος και η χρονική μεταβολή των πεδίων. Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι βασικοί περιορισμοί που αφορούν την έκθεση σε χρονικά μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά πεδία σε συνάρτηση με τη συχνότητα. Περίπτωση έκθεσης Εύρος συχνοτήτων f (Hz) Εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο (kv/m) Επαγγελματική έκθεση Κεντρικό νευρικό σύστημα 1 Hz 10 Hz 0.5/f 10 Hz 25 Hz Hz 400 Hz f 400 Hz 3 khz khz 10 MHz f Όλοι οι ιστοί του σώματος και του κεφαλιού 1 Hz 3 khz khz 10 MHz f Έκθεση γενικού πληθυσμού Κεντρικό νευρικό σύστημα 1 Hz 10 Hz 0.1/f 10 Hz 25 Hz Hz 1000 Hz f 1000 Hz 3000 Hz khz 10 MHz f Όλοι οι ιστοί του σώματος και 1 Hz 3 khz 0.4 του κεφαλιού 3 khz 10 MHz f Πίνακας 3.1 Βασικά όρια έκθεσης σε χρονικά μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά πεδία [45]. Με βάση τα όρια έκθεσης υπολογίζονται οι τιμές αναφοράς χρησιμοποιώντας τα δημοσιευμένα δεδομένα σε μαθηματικές φόρμουλες. Οι τιμές αναφοράς προκύπτουν από τα μεγέθη της μέγιστης σύζευξης του πεδίου με το εκτιθέμενο άτομο και έτσι παρέχουν τη μέγιστη προστασία. Στον παρακάτω πίνακα συνοψίζονται τα όρια αναφοράς για την επαγγελματική αλλά και γενική έκθεση σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία έως 10 MHz. 36

48 Περίπτωση έκθεσης Επαγγελματική έκθεση Εύρος συχνοτήτων f (Hz) Ένταση ηλεκτρικού πεδίου Ε (kv/m) Ένταση μαγνητικού πεδίου Η (Α/m) Πυκνότητα μαγνητικής ροής Β (Τ) 1 Hz 8 Hz /f 2 0.2/f 2 8 Hz 25 Hz /f /f 25 Hz 300 Hz /f Hz 3 khz /f /f 0.3/f 3 khz 10 MHz Έκθεση γενικού πληθυσμού 1 Hz 8 Hz /f /f 2 8 Hz 25 Hz /f /f 25 Hz 50 Hz Hz 400 Hz /f Hz 3 khz /f /f /f 3 khz 10 MHz Πίνακας 3.2 Επίπεδα αναφοράς επαγγελματικής και γενικής έκθεσης σε χρονικά μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία [45]. Τα παραπάνω όρια αναφοράς υπολογίστηκαν σε περιπτώσεις που η περιοχή της έκθεσης σε ηλεκτρικά ή μαγνητικά πεδία είναι μικρή σχετικά με το χώρο που καταλαμβάνει το σώμα. Στις περισσότερες περιπτώσεις η απόσταση του σώματος από την πηγή του πεδίου είναι τόσο μικρή ώστε η διασπορά του πεδίου δεν είναι ομοιόμορφη ή είναι αρκετά τοπική, με αποτέλεσμα η μέτρηση της μέγιστης έντασης του πεδίου να υπολογίζεται με ασφάλεια μεν αλλά με συντηρητικό τρόπο. Ο μόνος τρόπος να υπάρξει ρεαλιστικό αποτέλεσμα της μέγιστης έντασης πεδίου από μια αρκετά τοπική πηγή είναι να εξετασθεί δοσιμετρικά κάθε περίπτωση. Είναι σημαντικό να καθορίζεται εάν τα άτομα εκτίθενται σε περισσότερα από ένα ηλεκτρικά ή μαγνητικά πεδία ταυτόχρονα. Σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιείται η αρχή της επαλληλίας, η οποία φαίνεται μέσω των παρακάτω σχέσεων που αφορούν την υπέρθεση ηλεκτρικών πεδίων με συχνότητες έως 10 MHz: Εξίσωση 3.1 [45]. Όπου Ε i,j είναι το εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο που επάγεται με συχνότητα j και Ε l,j είναι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου σύμφωνα με τα όρια έκθεσης του Πίνακα 3.1. Παρόμοια σχέση υπάρχει και για την ένταση πολλαπλών ταυτόχρονων επαγόμενων μαγνητικών πεδίων έντασης H: Εξίσωση 3.2 [45]. Όπου Η i,j είναι το εσωτερικό μαγνητικό πεδίο που επάγεται με συχνότητα j και Η l,j είναι η ένταση του μαγνητικού πεδίου σύμφωνα με τα όρια έκθεσης του Πίνακα

49 3.4.4 Μέτρα Ασφαλείας Ο ICNIRP τονίζει ότι η προστασία των πληθυσμών που έρχονται σε επαφή με ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία πρέπει να διασφαλίζεται σε κάθε περίπτωση και να τηρούνται αυστηρά οι οδηγίες και τα όρια έκθεσης. Είναι αναγκαίο να πραγματοποιούνται σε τακτά χρονικά διαστήματα μετρήσεις σε χώρους που εργάζονται άτομα υπό συνθήκες αυξημένης ακτινοβολίας, όπως τεχνικοί και μηχανικοί, να υπάρχει διοικητικός έλεγχος και ατομικά προγράμματα προστασίας. Πρέπει να πραγματοποιείται έλεγχος με στόχο τη μείωση των εκπομπών με αναβάθμιση των συστημάτων (π.χ. σχεδιασμό ασφάλειας, αυτόματους διακόπτες και άλλους μηχανισμούς ασφαλείας των χειριστών). Οι διοικητικές παρεμβάσεις που θα πρέπει να γίνονται είναι οι έλεγχοι πρόσβασης σε περιοχές με αυξημένο κίνδυνο ακτινοβολίας και οπτικά σήματα που προειδοποιούν για αυξημένα επίπεδα ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Τα ατομικά μέτρα ασφαλείας που θα πρέπει να παίρνουν οι εργαζόμενοι είναι ο προστατευτικός ρουχισμός, όπως μονωμένα παπούτσια, γάντια, φόρμες και πανωφόρια. Το ευρύτερο κοινό μπορεί επίσης να λάβει μέτρα ατομικής προστασίας όπως: Μείωση συστηματικής επαφής με ηλεκτρονικό ιατρικό εξοπλισμό και συσκευές, όπως καρδιακοί βηματοδότες. Αποφυγή πυροδότησης ηλεκτρικών εκρηκτικών μηχανισμών. Αποφυγή επαφής με φωτιά και εκρήξεις που προκλήθηκαν από σπινθήρες επαγόμενων πεδίων, ρευμάτων επαφής ή εκφόρτισης σε εύφλεκτα υλικά. 38

50 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 4. Βασικά πρότυπα και μέθοδοι μέτρησης ηλεκτρομαγνητικών πεδίων χαμηλής συχνότητας 4.1 Βασικό πρότυπο CELENEC EN Το ευρωπαϊκό πρότυπο EN Basic standard measurement and calculation procedures for human exposure to electric, magnetic and electromagnetic fields 0 Hz 300 GHz [12] αναφέρεται στις μεθόδους μετρήσεων και υπολογισμού της έκθεσης του ανθρώπινου οργανισμού σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία με συχνότητα που κυμαίνεται από 0 Hz έως 300 GHz. Ο σκοπός του προτύπου αυτού είναι να παρέχει γενικές πληροφορίες για τα παραγόμενα ηλεκτρομαγνητικά πεδία από πηγές που δεν συμπεριλαμβάνονται στα υπάρχοντα Ευρωπαϊκά βασικά πρότυπα. Λόγω του μεγάλου εύρους συχνοτήτων που συμπεριλαμβάνει το εν λόγω πρότυπο δεν είναι δυνατό να αναλυθούν λεπτομερώς οι διαδικασίες μέτρησης. 4.2 Πρότυπο IEC :2013, IEC :2014 Το πρότυπο IEC Measurement of DC magnetic, AC magnetic and AC electric fields from 1 Hz to 100 KHz with regard to exposure of human beings αποτελείται από δύο μέρη IEC :2013 Requirements for measuring instruments [9] και IEC :2014 Basic standard for measurements [10] και αντικαθιστά το πρότυπο IEC 61786:1998. Ο σκοπός του είναι η παροχή πληροφοριών και κατευθύνσεων αναφορικά με τις μετρήσεις χαμηλόσυχνων ηλεκτρομαγνητικών πεδίων (quasi-static electric and magnetic fields) σε πεδίο συχνοτήτων 1 Hz έως 100 khz, όπως επίσης μαγνητικών πεδίων σταθερού ρεύματος DC έτσι ώστε να αξιολογηθούν τα όρια έκθεσης του ανθρώπινου σώματος και αυτά. Το εύρος της έντασης των πεδίων που καλύπτουν τα εν λόγω πρότυπα κυμαίνεται από 0.1 μτ έως 200 mt (AC) και 1 mt έως 10 Τ (DC) για τα μαγνητικά πεδία και 1 V/m έως 50 KV/m για ηλεκτρικά πεδία. Παραδείγματα πηγών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων που καθορίζονται με βάση το πρότυπο IEC είναι ηλεκτρικά συστήματα που λειτουργούν υπό συχνότητα δικτύου 50/60 Hz (π.χ. γραμμές μεταφοράς), συστήματα που παράγουν πεδία ανεξάρτητα από τη συχνότητα δικτύου (π.χ. ηλεκτρικές σιδηροδρομικές γραμμές, εμπορικά αεροσκάφη, επαγωγικές εστίες θερμότητας και ηλεκτροκίνητα αμάξια) και συστήματα που παράγουν στατικά μαγνητικά πεδία (π.χ. μαγνητικός τομογράφος, DC γραμμές μεταφοράς, ηλεκτρόλυση κ.α.) Στο πρώτο μέρος του προτύπου αναλύονται τα όργανα μέτρησης των παραπάνω πεδίων και στο δεύτερο οι μέθοδοι μέτρησής τους. 39

51 4.3 Πρότυπο IEEE Std. C Το πρότυπο IEEE Std. C Recommended Practice for Measurements and Computations of Electric, Magnetic and Electromagnetic Fields with Respect to Human Exposure to such fields, 0 Hz to 100 khz [20] περιγράφει τις μεθόδους μέτρησης ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων και ρευμάτων επαφής σε άτομα που δύνανται να εκτεθούν σε αυτά. Επίσης, στο πρότυπο αυτό γίνονται γνωστά τα χαρακτηριστικά των μετρητικών οργάνων και τρόπος βαθμονόμησής τους και τέλος οι μέθοδοι υπολογισμού και καταγραφής των επαγόμενων πεδίων εντός των εκτιθέμενων σωμάτων. Το εύρος συχνοτήτων εντός του οποίου εφαρμόζονται οι οδηγίες του παρόντος προτύπου είναι από 0 Hz έως 100 khz. 4.4 Μετρητές έντασης ηλεκτρικών πεδίων Γενικά χαρακτηριστικά Oι τύποι μετρητών που χρησιμοποιούνται κατά τις μετρήσεις ηλεκτρικών πεδίων φαίνονται παρακάτω: Μετρητής ελευθέρου σώματος: Μετρά το επαγόμενο ρεύμα μόνιμης κατάστασης σε ένα αγώγιμο σώμα που βρίσκεται εντός ηλεκτρικού πεδίου. Μετρητής αναφοράς γείωσης: Μετρά το ρεύμα προς τη γη σε ένα επίπεδο ηλεκτρόδιο που βρίσκεται εντός ηλεκτρικού πεδίου. Ηλεκτρο-οπτικός μετρητής: Μετρητής που ανιχνεύει το επαγόμενο από το πεδίο ρεύμα μέσω οπτικών ινών. Όπως ο μετρητής ελευθέρου σώματος χρησιμοποιείται για μετρήσεις πάνω από το επίπεδο της γης. Ο μετρητής ελευθέρου σώματος είναι καταλληλότερος για μετρήσεις σε εξωτερικούς χώρους διότι είναι φορητός και δεν απαιτεί καθορισμό επιπέδου αναφοράς γείωσης. Για το λόγο αυτό στην παρούσα εργασία αναλύονται τα χαρακτηριστικά του μετρητή ελευθέρου σώματος. Τα βασικά στοιχεία ενός μετρητή έντασης ηλεκτρικού πεδίου είναι το ηλεκτρόδιο και ο ανιχνευτής, με τον δεύτερο να είναι συνήθως ενσωματωμένος εντός του ηλεκτροδίου. Τα στοιχεία αυτά του μετρητή εισάγονται στο ηλεκτρικό πεδίο μέσω μονωμένης λαβής. Ο χειριστής πρέπει να βρίσκεται σε απόσταση από το ηλεκτρόδιο ώστε να μη δημιουργεί διαταραχές στο μετρούμενο πεδίο και ο μετρητής να είναι ρυθμισμένος να μετρά την ενεργό τιμή r.m.s του ηλεκτρικού πεδίου Μέθοδοι βαθμονόμησης μετρητών έντασης ηλεκτρικού πεδίου Παραγωγή ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ παράλληλων πλακών Τοποθετώντας τις παράλληλες πλάκες υπό διαφορά δυναμικού, σε μικρή απόσταση συγκριτικά με το μέγεθός τους, δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο με ένταση V/d όπου V (V) η διαφορά δυναμικού και d (m) η απόσταση. Ο αισθητήρας του μετρητή τοποθετείται εντός του ηλεκτρικού πεδίου, μετρείται η τιμή της έντασης του πεδίου στο κέντρο του Ε και συγκρίνεται με την τιμή της έντασης του ομογενούς πεδίου Ε Ο. Ο λόγος των δύο τιμών Ε/Ε Ο πρέπει να είναι μικρότερη από 1%. Εάν για παράδειγμα το ηλεκτρικό πεδίο 40

52 παράγεται από δύο παράλληλες μεταλλικές πλάκες υπό συγκεκριμένη τάση, η απόκλιση της της τιμής της έντασης του πεδίου στο κέντρο των πλακών πρέπει να είναι μικρότερη από 1% της τιμής της έντασης στο κέντρο του ηλεκτρικού πεδίου που παράγεται από άπειρες ηλεκτρικές πλάκες Παραγωγή ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ μιας γειωμένης πλάκας και γραμμής υψηλής τάσης Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο βαθμονόμησης το ηλεκτρικό πεδίο παράγεται μέσω μιας αγώγιμης γειωμένης πλάκας που βρίσκεται εντός ενός AC ηλεκτρικού πεδίου παραγόμενο από γραμμή μεταφοράς που βρίσκεται πάνω από την πλάκα. Μετρείται η ενεργός τιμή του επαγόμενου ρεύματος στην πλάκα και γνωρίζοντας την συχνότητα της τάσης της γραμμής και τις διαστάσεις της πλάκας υπολογίζεται η τιμή της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου από την Εξίσωση 4.1: Εξίσωση 4.1 [18] Όπου ω η γωνιακή συχνότητα της τάσης της γραμμής. Η βαθμονόμηση του οργάνου μέτρησης έντασης ηλεκτρικού πεδίου γίνεται σε ύψος 1 m από την πλάκα όπου σε εκείνο το σημείο θεωρείται ότι το πεδίο είναι ομογενές Έγχυση ρεύματος Η τρίτη μέθοδος βαθμονόμησης είναι η έγχυση ρεύματος Ι στις αισθητήριες πλάκες του ηλεκτροδίου του μετρητή. Μετρώντας την τάση στα άκρα του μετρητή και γνωρίζοντας τη σύνθετη αντίσταση του συστήματος μπορούμε να υπολογίζουμε το ρεύμα μέσω του νόμου του Ohm με αβεβαιότητα της τάξης του ± 5%. Με γνωστή την τιμή του ηλεκτρικού πεδίου στο οποίο βρίσκεται ο μετρητής μπορούμε να τον βαθμονομήσουμε με βάση τον λόγο Ι/Ε. Όταν χρησιμοποιείται η συγκεκριμένη μέθοδος βαθμονόμησης είναι αναγκαίο να χρησιμοποιηθεί ισχυρή θωράκιση από εξωτερικά σήματα που εκπέμπονται από τα γειτονικά συστήματα Παράμετροι που επηρεάζουν την ακρίβεια μετρήσεων Η τυπική τιμή αβεβαιότητας κατά τις μετρήσεις με μετρητές ελευθέρου σώματος σε εξωτερικό περιβάλλον είναι ± 10%. Οι πιο συνήθεις αιτίες σφαλμάτων κατά τη διεξαγωγή μετρήσεων είναι η τοποθέτηση του μετρητή, σφάλματα στην ανάγνωση των ενδείξεων, η θερμοκρασία περιβάλλοντος κ.α. Σφάλματα δημιουργούνται επίσης λόγω τοπικής ανομοιογένειας του πεδίου καθώς ο μετρητής είναι σχεδιασμένος να λειτουργεί σε ομογενή πεδία. Τέλος, η μηχανική ανισορροπία της αναλογικής οθόνης του μετρητή γεννά σφάλματα στις ενδείξεις. Αυτό μπορεί να διορθωθεί με περιστροφή του μετρητή κατά 180 ο και υπολογίζοντας τον μέσο όρο των δύο τιμών. 41

53 4.5 Μετρητές έντασης μαγνητικών πεδίων Γενικά χαρακτηριστικά Οι μετρητές μαγνητικών πεδίων χαμηλής συχνότητας αποτελούνται από δύο μέρη τον ανιχνευτή (ηλεκτρόδιο) και τον αισθητήρα. Ο αισθητήρας λαμβάνει το σήμα από το προς μέτρηση μαγνητικό πεδίο και ο ανιχνευτής εξάγει την ενεργό τιμή της έντασής του. Οι μονοαξονικοί μετρητές διαθέτουν ηλεκτρόδια τα οποία αποτελούνται από ηλεκτρικά θωρακισμένα τυλίγματα καλωδίου και με τη βοήθεια βολτομέτρου μετρούν την πυκνότητα μαγνητικής ροής των πεδίων. Οι τριαξονικοί μετρητές διαθέτουν τρία τυλίγματα καλωδίου σε ορθογώνια θέση μεταξύ τους τα οποία μετρούν τρεις διαφορετικές χωρικές r.m.s τιμές και στη συνέχεια τις συνδυάζουν εφαρμόζοντας την εξίσωση 4.1 ώστε να δώσουν το τελικό αποτέλεσμα. Η λειτουργία των αισθητήρων πυκνότητας μαγνητικής ροής βασίζεται στο νόμο του Faraday: Αισθητήρες μαγνητικών πεδίων Αισθητήρας με επαγωγικό πηνίο Εξίσωση 4.2 [18] Τα χρονικά μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά πεδία ανιχνεύονται μέσω της δημιουργίας επαγωγικού βρόχου των τυλιγμάτων ενός πηνίου με το μετρούμενο πεδίο. Ο μετρητής βαθμονομείται ώστε να δίνει ως έξοδο την ένταση του μαγνητικού πεδίου Η ή την πυκνότητα των μαγνητικών γραμμών Β. Παράλληλα απαραίτητη είναι η ηλεκτρική θωράκιση του ανιχνευτή. Το ρεύμα που επάγεται από τα τυλίγματα του πηνίου είναι ανάλογο της παραγώγου της έντασης του μαγνητικού πεδίου, δηλαδή ανάλογη του πλάτους αλλά και της συχνότητάς του. Αφαιρώντας το αρχικό σήμα από το σήμα εξόδου καθορίζεται η μέση τιμή του πλάτους του μαγνητικού πεδίου που διέρχεται από τον βρόγχο. Μέσω των ειδικών χαρακτηριστικών του τυλίγματος και των κυκλωμάτων που είναι συνδεδεμένα με αυτό καθορίζεται το χρήσιμο εύρος συχνοτήτων που αφορά τη συγκεκριμένη μέτρηση Αισθητήρας Hall Ο αισθητήρας Hall ανιχνεύει στατικά DC μαγνητικά πεδία καθώς και χρονικά μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία χαμηλής συχνότητας. Η λειτουργία του βασίζεται στο φαινόμενο Hall κατά το οποίο ένας αγωγός που διαρρέεται από γνωστής έντασης ρεύμα τοποθετείται εντός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και το διάνυσμα του ρεύματος είναι κάθετο στο διάνυσμα του μαγνητικού πεδίου, τότε αναπτύσσεται τάση στα άκρα του αγωγού (V Hall). Το διάνυσμα της τάσης αυτής είναι κάθετο στο ρεύμα του αγωγού και στο διάνυσμα του μαγνητικού πεδίου και είναι ανάλογο του πλάτους και των δύο αντίστοιχα. Οι αισθητήρες Hall βρίσκουν εφαρμογή σε ημιαγωγικά υλικά κυρίως όπου η τάση Hall είναι ανάλογη του αριθμού των μαγνητικών γραμμών και του ημιτόνου της γωνίας υπό την οποία διαπερνούν τον αισθητήρα καθώς και του του πλάτους του ρεύματος. Οι αισθητήρες Hall έχουν περιορισμένη ευαισθησία αλλά μπορούν να ανιχνεύσουν μαγνητικά πεδία με πυκνότητα ροής 100 μτ έως 100 Τ. 42

54 Αισθητήρας Fluxgate Το μαγνητόμετρο fluxgate είναι μια συσκευή υψηλής ευαισθησίας της οποία η λειτουργία βασίζεται στον κορεσμό των μαγνητικών υλικών. Οι αλλαγές στο επαγόμενο μαγνητικό πεδίο εντός των υλικών συσχετίζονται με το προς μέτρηση εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Αυτού του είδους οι αισθητήρες μπορούν να μετρήσουν πυκνότητα μαγνητικής ροής από 1 nt έως 0.01 Τ εντός εύρους συχνοτήτων από 0 Hz έως 1kHz. Οι αισθητήρες fluxgate χρησιμοποιούνται κατά κύριο λόγο για τις μετρήσεις μαγνητικών πεδίων χαμηλής συχνότητας αλλά δεν επιλέγονται για τον προσδιορισμό μαγνητικών πεδίων σχετικά με την ανθρώπινη έκθεση. Ακόμη, με τους μετρητές αυτού του τύπου καθίσταται δυνατό να αφαιρείται από την εκάστοτε μέτρηση το γεωμαγνητικό πεδίο ώστε να υπολογίζονται μαγνητικά πεδία λιγότερο ισχυρά από αυτό Επεξεργασία σήματος Το σήμα εξόδου των μονοαξονικών μετρητών μαγνητικών πεδίων παριστάνει την ενεργό τιμή είτε της έντασης μαγνητικού πεδίου Η μετρούμενη σε A/m είτε της πυκνότητας μαγνητικών γραμμών Β μετρούμενη σε μτ ή mg. Οι τριαξονικοί μετρητές στέλνουν τα σήματά τους σε ένα πολυπλέκτη ώστε να προκύψει η συνολική πυκνότητα ροής του μαγνητικού πεδίου. Η τιμή που αναγράφεται στην οθόνη του μετρητή είναι το αποτέλεσμα της εξίσωσης 4.3: Εξίσωση 4.3 [18] Όταν οι τιμές στους τρεις άξονες μετρούνται ταυτοχρόνως τότε το αποτέλεσμα ισούται με το ισοδύναμο διάνυσμα της ενεργούς τιμής του πλάτους όπως φαίνεται στη εξίσωση 4.4: Εξίσωση 4.4 [18] 43

55 4.5.4 Μέθοδοι βαθμονόμησης μετρητών μαγνητικών πεδίων Τοποθέτηση εντός μαγνητικού πεδίου Μια μέθοδος βαθμονόμησης είναι η εισαγωγή του οργάνου εντός ενός ομοιόμορφου μαγνητικού πεδίου με γνωστό μέτρο έντασης και κατεύθυνση. Το εν λόγω πεδίο παράγεται από ένα σύστημα τυλιγμάτων. Ο άξονας του πεδίου των τυλιγμάτων πρέπει να έχει την ίδια κλίση με το πεδίο προς μέτρηση με απόκλιση όχι μεγαλύτερη από 1% Έγχυση τάσης Εφαρμόζοντας μια διαφορά δυναμικού ΔV στα άκρα του ηλεκτροδίου του μετρητή και γνωρίζοντας τη σύνθετη αντίστασή του μπορούμε να υπολογίσουμε το ρεύμα Ι και κατ επέκταση την πυκνότητα ροής του παραγόμενου μαγνητικού πεδίου γύρω από τον άξονα. Ο υπολογισμός γίνεται με βάση το τύπο: Όπου r το μήκος του αγωγού. Εξίσωση 4.5 [18] 44

56 4.5.5 Μετρήσεις ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων Σκοπός Ο σκοπός της παραγράφου αυτής είναι η παρουσίαση των μεθόδων που ακολουθούνται κατά τις μετρήσεις ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων και ο προσδιορισμός της σχέσης τους με την ανθρώπινη έκθεση. Αρχικά, επιλογή των μετρητικών οργάνων, τα οποία αναλύθηκαν εκτενώς στις παραγράφους 4.4 και 4.5, αποτελεί το σημαντικότερο στάδιο για την υλοποίηση των μετρήσεων και στη συνέχεια η ορθή εφαρμογή των διαδικασιών συλλογής αποτελεσμάτων οδηγούν σε αξιόλογες εκτιμήσεις Προκαταρκτικοί παράγοντες Ο αρχικός καθορισμός των στόχων των εκάστοτε μετρήσεων παίζει σημαντικό ρόλο στο τελικό αποτέλεσμα της ανάλυσης. Επιπρόσθετα, ο προσδιορισμός του εξοπλισμού που χρησιμοποιηθεί, η χρήση του και η βαθμονόμησή του είναι απαραίτητες διαδικασίες που οδηγούν σε ορθές εκτιμήσεις. Ένας άλλος παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη στην προκαταρκτική εξέταση των μετρήσεων είναι ότι οι πληροφορίες που εξάγονται από τις συγκεκριμένες εκτιμήσεις δεν προορίζονται αποκλειστικά για τεχνικές αναφορές, εφόσον αναφέρονται σε επιδράσεις στον ανθρώπινο οργανισμό δύνανται να αξιοποιηθούν σε υγειονομικές και ιατρικές έρευνες. Ύστερα από τον προσδιορισμό των παραπάνω παραμέτρων και την επιλογή του κατάλληλου μετρητικού εξοπλισμού επιθυμητό είναι να πραγματοποιηθεί μια περιβαλλοντική εξέταση κατά την οποία θα λάβουν μέρος οι μετρήσεις και το πρωτόκολλο που πρέπει να ακολουθηθεί. Το πρωτόκολλο αυτό πρέπει να περιγράφει αναλυτικά τη διαδικασία των μετρήσεων, τα χαρακτηριστικά των οργάνων, τη διάρκεια των μετρήσεων κ.α. Επίσης πρέπει να γίνει καταγραφή των πληροφοριών που αφορούν την τοποθεσία και τις συνθήκες κατά τη διεξαγωγή των μετρήσεων όπως: Αριθμός και τύπος πηγών παραγωγής πεδίων. Συχνότητα κάθε πηγής. Προσανατολισμός και διαστάσεις κάθε πηγής σε σχέση με την απόσταση από τον αισθητήρα του οργάνου. Παρουσία αγώγιμων υλικών ικανά να δημιουργήσουν παρεμβολές κατά τη διεξαγωγή μετρήσεων. Προσδιορισμός της ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής ΕΜΙ που δύναται να επηρεάσει τη λειτουργία του οργάνου. 45

57 Προκαταρτικοί παράγοντες κατά τις μετρήσεις ηλεκτρικών πεδίων Η ανίχνευση και η μέτρηση των ηλεκτρικών πεδίων είναι πιο δύσκολη από αυτή των μαγνητικών διότι το ανθρώπινο σώμα προκαλεί σημαντικές διαταραχές σε αυτά. Τα όρια έκθεσης στα ηλεκτρικά πεδία αφορούν το μέρος του πεδίου χωρίς διαταραχές. Οι παράγοντες που μπορεί να επηρεάσουν τα αποτελέσματα των μετρήσεων είναι οι παρακάτω: Η αγωγιμότητα της λαβής του ηλεκτροδίου. Η θέση του άξονα του αισθητήρα σχετικά με την διεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου. Αρμονικό περιεχόμενο του μετρούμενου πεδίου. Η θερμοκρασία και υγρασία περιβάλλοντος Προκαταρκτικοί παράγοντες κατά τις μετρήσεις μαγνητικών πεδίων Κατά τις μετρήσεις μαγνητικών πεδίων χαμηλής συχνότητας που εκπέμπονται από γραμμές μεταφοράς ή διανομής ή από άλλες πιο περίπλοκες μερικώς κρυφές πηγές η διαδικασίες που θα πρέπει να ακολουθήσει ο αναλυτής είναι σχεδόν πάντα μοντελοποιημένες και καθορισμένες. Υπάρχουν όμως περιπτώσεις κατά τις οποίες τα πεδία προς ανίχνευση είναι αρκετά διαταραγμένα και έτσι πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην ανάλυση της αβεβαιότητας των μετρήσεων. Πιο συγκεκριμένα οι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη είναι: Το αρμονικό περιεχόμενο του πεδίου και η απόκριση συχνότητας του οργάνου. Τοπικά ηλεκτρομαγνητικά πεδία παραγόμενα από εξωτερικές πηγές. Μαγνητικά πεδία που παράγονται από τριφασικά συστήματα. Πεδία παραγόμενα λόγω της γεωμετρίας των τυλιγμάτων των γειτονικών συστημάτων. 46

58 4.5.8 Επιλογή του απαιτούμενου εξοπλισμού Η επιλογή του εξοπλισμού που θα χρησιμοποιηθεί για τη διεξαγωγή των μετρήσεων εξαρτάται από τους παρακάτω παράγοντες: Είδος επικρατούντος πεδίου: ηλεκτρικό, μαγνητικό ή ηλεκτρομαγνητικό. Απόκριση συχνότητας του μετρητικού οργάνου: Το εύρος συχνοτήτων λειτουργίας του οργάνου πρέπει να είναι σε συμφωνία με το εύρος συχνοτήτων του πεδίου. Απόκριση του οργάνου στο πεδίο του χρόνου: Για πεδία με διαμόρφωση πλάτους και διαμόρφωση παλμού είναι απαραίτητο για να πραγματοποιηθούν ακριβείς μετρήσεις. Για μεταβαλλόμενα πεδία με αργό ρυθμό είναι καλό να χρησιμοποιούνται όργανα με τον κατάλληλο χρόνο απόκρισης. Επιλογή μονοαξονικού ή τριαξονικού οργάνου: Όταν το πεδίο είναι γραμμικά πολωμένο και οι διευθύνσεις των διανυσμάτων των Ε και Β είναι γνωστές, είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί μονοαξονικό όργανο μέτρησης. Σε κάθε άλλη περίπτωση πρέπει να χρησιμοποιείται τριαξονικό όργανο μέτρησης ώστε να επιτευχθεί μεγαλύτερη ακρίβεια στις μετρήσεις αλλά και να μειωθεί ο χρόνος διάρκειας των μετρήσεων. Όρια μετρήσεων: Είναι χρήσιμο τα μετρητικά όργανα να εξετασθούν σε συνεχή έκθεση σε πεδία αρκετά ισχυρότερα πριν την χρήση τους στην ερευνητική διαδικασία ούτως ώστε να κριθεί η αντοχή τους και η επάρκεια της ευαισθησίας τους. Γνωρίζοντας τη μέγιστη τιμή της έντασης των πεδίων που μετρείται καθίσταται δυνατή η προστασία των ανιχνευτών από την έκθεση σε ισχυρά πεδία. Αβεβαιότητα οργάνων μέτρησης: Τα όργανα μέτρησης ηλεκτρικού πεδίου θα πρέπει να λειτουργούν με αβεβαιότητα ± 10% της ένδειξης + 2 V/m και αντίστοιχα τα όργανα μέτρησης μαγνητικού πεδίου με ± 10% της ένδειξης + 20 nt (=20 mg). Όρια θερμοκρασίας περιβάλλοντος: Τα όρια θερμοκρασίας εντός των οποίων πρέπει να λειτουργεί το όργανο που καθορίζονται από την τιμή της αβεβαιότητας είναι από 0 ο C έως 45 ο C. Όρια υγρασίας περιβάλλοντος: Τα όρια υγρασίας εντός των οποίων πρέπει να λειτουργεί το όργανο και καθορίζονται από την τιμή της αβεβαιότητας είναι από 5% έως 95%. Διαστάσεις οργάνου μέτρησης: Οι διαστάσεις των μετρητών ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων θα πρέπει να είναι εντός προδιαγραφών για να επιτευχθεί η σωστή λειτουργία τους. Πιο συγκεκριμένα, στους μετρητές έντασης ηλεκτρικού πεδίου οι διαστάσεις που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη καθορίζονται ανάλογα το είδος του μετρητή. Για τον μετρητή ελευθέρου σώματος τα σημαντικότερα μεγέθη είναι οι διαστάσεις του αισθητήρα και το μήκος της μονωμένης λαβής, για τον μετρητή αναφοράς γείωσης οι διαστάσεις του αισθητήρα, του ανιχνευτή επαγόμενου ρεύματος και το μήκος του ομοαξονικού καλωδίου και για τον ηλεκτρο-οπτικό μετρητή οι διαστάσεις του αισθητήρα και του ανιχνευτή όπως επίσης και το μήκος της οπτικής ίνας. Στους μετρητές μαγνητικής πυκνότητας πεδίου πρέπει να τηρούνται οι προδιαγραφές όσον αφορά τις διαστάσεις του κυκλώματος ανιχνευτή, των καλωδίων και των αισθητήρων που περιέχει το όργανο. Πιο συγκεκριμένα τα αισθητήρια στοιχεία 47

59 (πηνία) πρέπει να έχουν εμβαδόν μικρότερο ή ίσο από 0.01 m 2 ενώ αν συμπεριλαμβάνονται σε τριαξονικά όργανα πρέπει να είναι ομόκεντρα Κανονισμοί ασφάλειας Τα άτομα που αναλαμβάνουν την διεξαγωγή της εν λόγω έρευνας θα πρέπει να λάβουν μέτρα ασφαλείας όσον αφορά την εκτεταμένη έκθεσή τους σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία αλλά και διάφορους επιπρόσθετους κινδύνους. Τέτοιοι κίνδυνοι είναι οι υψηλές τάσεις υπό τις οποίες λειτουργούν τα διάφορα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά συστήματα, οι διακοπτικοί χειρισμοί, η επαφή με γειωμένα αντικείμενα όταν είναι παρόντα ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά πεδία, η εκφόρτιση πυκνωτών χωρίς τη χρήση γειωμένων γάντζων ή ράβδων, η παρουσία ηλεκτρικών αγωγών μεγάλου μεγέθους, όπως μεταλλικοί γερανοί ή μεγάλα καλώδια, με κίνδυνο αγωγής λόγω ισχυρών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων Διαδικασία μετρήσεων ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων Βαθμονόμηση Η βαθμονόμηση των μετρητικών οργάνων ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων είναι απαραίτητο στάδιο ώστε να τεκμηριωθεί η δοκιμή τους και να οδηγηθεί ο ερευνητής σε ορθές μετρήσεις. Ύστερα από την ολοκλήρωση της βαθμονόμησης θα πρέπει να καταγράφονται απαραίτητα οι παρακάτω πληροφορίες: Εγκατάσταση που έλαβε χώρα η βαθμονόμηση. Ημερομηνία που έλαβε χώρα η βαθμονόμηση. Μοντέλο και σειριακός αριθμός μετρητικού οργάνου. Ονοματεπώνυμο κατασκευαστή που είναι υπεύθυνος για τη βαθμονόμηση. Αβεβαιότητα μετρητικού οργάνου. Αβεβαιότητα συστήματος αναφοράς. Διαστάσεις του πηνίου που παράγει το μαγνητικό πεδίο που χρησιμοποιείται κατά τη βαθμονόμηση των μετρητών μαγνητικών οργάνων. Συχνότητα συντονισμού του παραπάνω πηνίου. Λόγος διαιρέτη τάσης για την μέθοδο έγχυσης τάσης. Είναι επιθυμητό να γίνονται επαναλήψεις βαθμονόμησης των οργάνων σε τακτά χρονικά διαστήματα (προτείνεται διάστημα 12 μηνών). Επίσης, η επανάληψη βαθμονόμησης προτείνεται ύστερα από εκτεταμένη χρήση του οργάνου. 48

60 Μετρήσεις πεδίων που εκπέμπονται από μια πηγή Για μετρήσεις γραμμικών πολωμένων πεδίων με γνωστή τοποθεσία και συχνότητα λειτουργίας χρησιμοποιούνται μονοαξονικοί μετρητές βαθμονομημένοι εντός του αντίστοιχου εύρους συχνοτήτων. Ο αισθητήρας πρέπει να περιστρέφεται ώστε να βρεθεί η μέγιστη απόκριση του πεδίου και να καθοριστεί η διεύθυνση της πόλωσης. Η τιμή που μετρείται με αυτόν τον τρόπο είναι η μέγιστη ενεργός τιμή της έντασης του πεδίου. Απαιτείται προσοχή διότι η διεύθυνση της πόλωσης μπορεί να μεταβάλλεται με την παρουσία γειτονικών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Για οποιοδήποτε άλλο είδος πεδίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί τριαξονικός μετρητής. Οι αξιολογήσεις πεδίων σχετικά με την ανθρώπινη έκθεση πρέπει απαραίτητα να προσδιορίζουν το φάσμα συχνοτήτων. Πρέπει αναγράφεται στο όργανο μέτρησης ή να συμπεριλαμβάνεται στις πληροφορίες χρήσης. Επίσης, εάν το αρμονικό περιεχόμενο είναι αρκετά ισχυρό (π.χ. 10% της βασικής συχνότητας) τα όργανα μέτρησης πρέπει να είναι ικανά να το προσμετρούν στο τελικό αποτέλεσμα. Για να εκτιμηθεί σωστά το επίπεδο έκθεσης σε μια τοποθεσία θα πρέπει να πραγματοποιηθεί μια σειρά μετρήσεων σε διάφορα σημεία του χώρου όπου βρίσκονται τα άτομα που εργάζονται σε κανονικές συνθήκες Μετρήσεις πεδίων που εκπέμπονται από πολλαπλές πηγές Οι μετρήσεις ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας παραγόμενης από πολλαπλές πηγές με διαφορετικές πολικότητες και συχνότητες λειτουργίας απαιτούν ξεχωριστές θεωρήσεις. Η συσκευή που θα χρησιμοποιηθεί θα πρέπει να λειτουργεί εντός του φάσματος όλων των συχνοτήτων που δύναται να προκύψουν από τα διάφορα πεδία και παράλληλα να μπορεί να ανιχνεύει τις ανώτερες αρμονικές τους. Εάν η διαφοροποίηση των συχνοτήτων των πεδίων είναι μεγάλη τότε θα πρέπει να απενεργοποιείται η πηγή που παράγει το ισχυρότερο πεδίο, εφόσον αυτό είναι δυνατό, έτσι ώστε να εκτιμηθούν σωστά τα επίπεδα των υπόλοιπων πεδίων Αβεβαιότητα μέτρησης Η αβεβαιότητα είναι μια παράμετρος που σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να αγνοείται κατά την διεξαγωγή πειραματικών ή τεχνικών μετρήσεων. Στην περίπτωση της μέτρησης μεγεθών που αφορούν τον προσδιορισμό ηλεκτρομαγνητικών πεδίων η αβεβαιότητα παίζει σημαντικό ρόλο για την εξαγωγή ορθών αποτελεσμάτων. Γενικές μέθοδοι χειρισμού της αβεβαιότητας δίνονται στο πρότυπο ISO/IEC Guide 98-3:2008 [21]. Όπως έχει ορισθεί παραπάνω, η αβεβαιότητα εκφράζει τη διασπορά των διάφορων τιμών που έχουν μετρηθεί πολλαπλές φορές για το ίδιο σύστημα και στις ίδιες συνθήκες. Η αβεβαιότητα βασίζεται στη θεωρία των πιθανοτήτων και στα προαναφερθέντα πρότυπα δίνονται αυστηροί κανονισμοί για τον τρόπο που πρέπει να συνδυάζονται οι διάφορες τιμές ώστε να προκύψει η συνολική αβεβαιότητα η οποία να δίνει σιγουριά στις εκτιμήσεις. Υπάρχουν διάφορες αιτίες αβεβαιότητας για μια μέτρηση ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων. Παρακάτω γίνεται διαχωρισμός των αιτιών αυτών στα ηλεκτρικά και στα μαγνητικά πεδία. 49

61 Αβεβαιότητα μετρήσεων r.m.s τιμής της έντασης ηλεκτρικού πεδίου Σφάλμα παρατήρησης. Αβεβαιότητα βαθμονόμησης του οργάνου. Αντεγκλήσεις γειτονικών κυκλωμάτων. Εξωτερικά μαγνητικά πεδία. Ασυμμετρία κατασκευής συστήματος αισθητήρα. Τοποθεσία μέτρησης. Περιβαλλοντικές συνθήκες (θερμοκρασία, υγρασία) Αβεβαιότητα μετρήσεων r.m.s τιμής της πυκνότητας μαγνητικής ροής Αβεβαιότητα βαθμονόμησης του οργάνου. Εξωτερικά ηλεκτρικά πεδία. Κατώφλι θορύβου. Αντεγκλήσεις γειτονικών κυκλωμάτων. Τοποθεσία μέτρησης. Περιβαλλοντικές συνθήκες (θερμοκρασία, υγρασία). Πρέπει να σημειωθεί ότι η αβεβαιότητα μετρήσεων μαγνητικού πεδίου σε συνάρτηση με την απόσταση από την πηγή του πεδίου παίρνει αρκετά μεγάλες τιμές, πολλές φορές μεγαλύτερες από 100%. Αυτό συμβαίνει διότι η τιμή της έντασης του πεδίου πλησιάζει την τιμή του πεδίου υποβάθρου και άρα στους υπολογισμούς πρέπει να συμπεριληφθεί ένας ακόμη όρος που καλείται ως «ποσοστό υποβάθρου», που είναι ίσος με το ποσοστό επί τοις εκατό του πεδίου υποβάθρου ως προς την μετρούμενη τιμή του πεδίου. Για την καλύτερη εκτίμηση της αβεβαιότητας των μετρήσεων θα πρέπει η τυπική απόκλιση κάθε ποσότητας να προσαρμόζεται στις εκάστοτε μετρήσεις ή να καθορίζεται εξ αρχής με βάση την εμπειρία του χειριστή. Η συνολική αβεβαιότητα των μετρήσεων υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας τη συνδυασμένη τυπική απόκλιση με το συντελεστή διόρθωσης k=2, που για τις κατανομές Gauss αντιστοιχεί σε διάστημα εμπιστοσύνης 95%. Επιπρόσθετα, για την βελτιστοποίηση του καθορισμού της αβεβαιότητας επιβάλλεται να συμπεριλαμβάνονται στους υπολογισμούς οι συντελεστές διόρθωσης, ενώ αν αυτό δεν είναι δυνατό πρέπει να προστίθενται στη συνολική αβεβαιότητα. 50

62 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 5. Μετρήσεις και αποτελέσματα 5.1 Σκοπός μετρήσεων Ο σκοπός των μετρήσεων που υλοποιήθηκαν στην παρούσα διπλωματική εργασία είναι η ποσοτική εκτίμηση του μέτρου της μαγνητικής επαγωγής Β των πεδίων που επάγονται από τους υποσταθμούς Μέσης προς Χαμηλή Τάση (ΜΤ/ΧΤ) και βρίσκονται σε μικρή ακτίνα απόστασης από σχολικά συγκροτήματα Πρωτοβάθμιας και Δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης στους Δήμους Νέου Ηρακλείου και Νέας Ιωνίας Αττικής. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με το πρότυπο IEC :2013, 2014 της Διεθνούς Ηλεκτροτεχνικής Επιτροπής (International Electro technical Commission), το οποίο αναλύεται στην παράγραφο 4.2 της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Με βάση τα δεδομένα που συλλέχθηκαν κατασκευάστηκαν ποσοτικά διαγράμματα με χρήση του λογισμικού Wolfram - Mathematica 11.2 που σκοπό έχουν την γραφική αναπαράσταση της μεταβολής της μαγνητικής επαγωγής του πεδίου που εκπέμπεται από τον εκάστοτε υποσταθμό, συναρτήσει της οριζόντιας και κάθετης απόστασης από αυτόν, της εποχής του χρόνου (φθινοπωρινή ανοιξιάτικη περίοδος) και της ώρας της ημέρας (πρωινή μεσημεριανή ώρα). Με βάση τα διαγράμματα αυτά διεξάγονται συμπεράσματα για την επίδραση των παραπάνω μεταβλητών στο μέτρο της επαγωγής, αλλά συγχρόνως καθίσταται δυνατός ο καθορισμός οδηγιών προστασίας που αφορούν τις συγκεκριμένες τοποθεσίες και εξακριβώνεται η τήρηση των ορίων προστασίας του κοινού, τα οποία ορίζονται στο Προεδρικό Διάταγμα : Π.Δ. 120/ Εναρμόνιση με την οδηγία 2013/35/ΕΕ «περί των ελαχίστων απαιτήσεων υγείας και ασφάλειας όσον αφορά την έκθεση των εργαζομένων σε κινδύνους προερχόμενους από φυσικούς παράγοντες (ηλεκτρομαγνητικά πεδία) (20ή ειδική οδηγία κατά την έννοια του άρθρου 16 παράγραφος 1 της οδηγίας 89/391/ΕΟΚ) και περί καταργήσεως της οδηγίας 2004/40/ΕΚ» (ΕΕ L179/1 της ) [51]. 51

63 5.2 Εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε κατά τη διεξαγωγή των μετρήσεων στους υποσταθμούς Μέσης Τάσης είναι το μετρητικό όργανο Standard EMDEX II της εταιρίας ENERTECH Consultants. Αποτελεί ένα μετρητικό σύστημα μαγνητικής επαγωγής και η λειτουργία του είναι βασισμένη στο πρωτότυπο σύστημα καταγραφής μαγνητικών πεδίων με συχνότητα δικτύου της EPRI. Το σύστημα EMDEX II σε συνεργασία με το λογισμικό EMCALC χρησιμοποιείται για την εκτίμηση του βαθμού έκθεσης και γενικότερες έρευνες που απαιτούν τη γνώση της έντασης των εκπεμπόμενων μαγνητικών πεδίων. Το μετρητικό όργανο υπολογίζει την τιμή της συνιστάμενης επαγωγής του μαγνητικού πεδίου και εμφανίζει την εκάστοτε τιμή στην ψηφιακή οθόνη που διαθέτει. Εικόνα 5.1 Μετρητικό όργανο μαγνητικής επαγωγής Standard EMDEX II [50]. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά του μετρητικού οργάνου Standard EMDEX II που χρησιμοποιήθηκε για την υλοποίηση των μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής σε υποσταθμούς Μέσης προς Χαμηλή Τάσης (ΜΤ/ΧΤ) φαίνονται στον παρακάτω πίνακα: 52

64 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΕΤΡΗΤΙΚΟΥ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ EMDEX II Χαρακτηριστικό Προδιαγραφή Σκοπός του μετρητή Πολύ-λειτουργικό Μετρητικό Σύστημα Μαγνητικού πεδίου Καταγραφή Ναι Συλλογή Δεδομένων Ρεαλιστικές μετρήσεις Εύρος mg - ( mt) Ανάλυση 0.1 mg (0.01 mt) Τυπική Ακρίβεια Οργάνου 1% 2% Συχνότητα Ευρείας Ζώνης: Hz Αρμονικές: Hz Μέγιστο Βήμα Δειγματοληψίας 1.5 seconds Εσωτερική Mνήμη 512 KB Οθόνη (mg ή mt) Αλφαριθμητικά 8 χαρακτήρων Μέθοδος Μέτρησης Αληθής RMS τιμή Τυπική Διάρκεια Ζωής Μπαταρίας Αλκαλική: Έως 7 ημέρες Λιθίου: Έως 21 ημέρες Τροχός LINDA ή σύστημα ξύλινης ράβδου Ναι Διαστάσεις cm Βάρος 341 gr Πίνακας 5.1 Τεχνικές προδιαγραφές EMDEX II [50]. 53

65 5.3 Μέθοδος μετρήσεων Η μέθοδος διεξαγωγής μετρήσεων που ακολουθήθηκε είναι σύμφωνα με το πρότυπο IEC :2013, 2014 της Διεθνούς Ηλεκτροτεχνικής Επιτροπής (International Electro technical Commission). Η μονάδα μέτρησης της μαγνητικής επαγωγής που χρησιμοποιήθηκε κατά την υλοποίηση των μετρήσεων ήταν τα milligauss (mg). Τα εξωτερικά εξαρτήματα που χρησιμοποιήθηκαν ώστε να επιτευχθεί η μέγιστη αληθοφάνεια των αποτελεσμάτων είναι ένα σύστημα ξύλινης ράβδου με καθορισμένες τις επιθυμητές αποστάσεις, μαζί με μια βάση στήριξης του οργάνου για επιπλέον σταθερότητα. Οι μετρήσεις λήφθηκαν σε υποσταθμούς Μέσης προς Χαμηλή Τάση (ΜΤ/ΧΤ) σε κοντινή απόσταση από 8 σχολικά κτήρια Πρωτοβάθμιας και Δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης στους Δήμους Νέου Ηρακλείου και Νέας Ιωνίας Αττικής και αποτελούν την συνιστάμενη τιμή μαγνητικής επαγωγής στους τρεις άξονες. Οι παράμετροι που καθόρισαν την εκάστοτε μέτρηση ήταν τρεις: Κατακόρυφη απόσταση από το έδαφος σε τρία ύψη που αντιστοιχούν στη θέση των ζωτικών οργάνων ενός μέσου ανθρώπου ύψους 1.75 m (για την Ελλάδα): Συγκεκριμένα τα ύψη αυτά αντιστοιχούν στις θέσης της κοιλιακής χώρας, της καρδιάς και του εγκεφάλου και είναι 1 m, 1.5 m και 1.7 m αντιστοίχως. Οριζόντια απόσταση από το κέντρο της βάσης στήριξης (μεταλλική ή τσιμεντένια) του μετασχηματιστή τάσης και των αγωγών ηλεκτρικής ενέργειας: Οι τέσσερις οριζόντιες αποστάσεις για τις οποίες λήφθηκαν μετρήσεις για κάθε κατακόρυφη απόσταση, που αναφέρθηκε παραπάνω, ήταν 0.3 m, 0.5 m, 1 m και 2 m. Εποχή του χρόνου: Οι μετρήσεις λήφθηκαν τόσο κατά την Φθινοπωρινή περίοδο (από έως ) όσο και κατά την περίοδο της Άνοιξης ( έως ). Ώρα της ημέρας: Επίσης οι μετρήσεις διεξάχθηκαν σε διαφορετικές περιόδους της ημέρας, τις πρωινές ώρες (από 09:00 π.μ. έως 11:00 π.μ.) και τις μεσημεριανές ώρες (από 13:00 έως 15:00). Στην επόμενη παράγραφο παρατίθενται τα αποτελέσματα των μετρήσεων που λήφθηκαν συναρτήσει των παραπάνω παραμέτρων καθώς και οι γραφικές συναρτήσεις που προέκυψαν από τις μετρήσεις. 54

66 5.4 Αποτελέσματα Σε αυτήν την ενότητα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής που υλοποιήθηκαν στις 8 τοποθεσίες των υποσταθμών Μέσης προς Χαμηλή Τάσης (ΜΤ/ΧΤ). Παρατίθενται φωτογραφίες της εκάστοτε τοποθεσίας και υποσταθμού τα οποία ακολουθώνται από πίνακες με τις τιμές της μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει της κατακόρυφης και οριζόντιας απόστασης. Οι μετρήσεις με το μετρητικό όργανο EMDEX II είχαν μονάδα μέτρησης τα μιλιγκάους (mg), στους παρακάτω πίνακες αναφέρονται και οι αντίστοιχες τιμές σε μικροτέσλα (μt) ο Νηπιαγωγείο Νέου Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Πεντέλης 26, Ηράκλειο Αττικής. Εικόνα 5.2. Τοποθεσία 8 ου Νηπιαγωγείου Ηρακλείου Αττικής [53]. 55

67 Εικόνα 5.3. Υποσταθμός Μέσης προς Χαμηλή Τάσης (ΜΤ/ΧΤ) επί της οδού Πεντέλης στο Ηράκλειο Αττικής. 56

68 Φθινοπωρινή Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :17 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή Β (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας 5.2. Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Φθινοπωρινή Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :00 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή Β (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας 5.3. Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. 57

69 Ανοιξιάτικη Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :00 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας 5.4. Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Ανοιξιάτικη Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :15 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας 5.5. Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. 58

70 ο Ενιαίο Λύκειο Νέου Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Λεωφόρος Ηρακλείου 333. Εικόνα 5.4. Τοποθεσία 3 ου Ενιαίου Λυκείου Ηρακλείου Αττικής [53]. Εικόνα 5.5. Υποσταθμός Μέσης προς Χαμηλή Τάσης (ΜΤ/ΧΤ) επί της Λεωφόρου Ηρακλείου στο Ηράκλειο Αττικής. 59

71 Φθινοπωρινή Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :00 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας 5.6. Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Φθινοπωρινή Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :00 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας 5.7. Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. 60

72 Ανοιξιάτικη Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :15 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας 5.8. Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Ανοιξιάτικη Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :15 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας 5.9. Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. 61

73 ο Δημοτικό Σχολείο Νέου Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Ευρυπίδου 9 Εικόνα 5.6. Τοποθεσία 3 ου Δημοτικού Σχολείου Νέου Ηρακλείου Αττικής [53]. Εικόνα 5.7 Υποσταθμός Μέσης προς Χαμηλή Τάσης (ΜΤ/ΧΤ) επί της Οδού Ευρπίδου στο Ν. Ηράκλειο Αττικής. 62

74 Φθινοπωρινή Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :15 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Φθινοπωρινή Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :45 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. 63

75 Ανοιξιάτικη Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :45 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Ανοιξιάτικη Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :45 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. 64

76 ο Δημοτικό Σχολείο & 4ο Νηπιαγωγείο Νέου Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Ι. Παπαϊωάννου 7, Ηράκλειο Αττικής. Εικόνα 5.8 Τοποθεσία 14 ου Δημοτικού Σχολείου & 4 ου Νηπιαγωγείου Νέου Ηρακλείου Αττικής [53]. Εικόνα 5.9 Υποσταθμός Μέσης προς Χαμηλή Τάσης (ΜΤ/ΧΤ) επί της οδού Παπαϊωάννου στο Ν. Ηράκλειο Αττικής. 65

77 Φθινοπωρινή Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :00 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Φθινοπωρινή Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :15 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. 66

78 Ανοιξιάτικη Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :00 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Ανοιξιάτικη Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :00 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. 67

79 ο & 10 ο Δημοτικό Σχολείο Νέου Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Αυγής 35 και Ματρόζου. Εικόνα Τοποθεσία 9 ου & 10 ου Δημοτικού Σχολείου Ν. Ηρακλείου Αττικής [53]. Εικόνα Υποσταθμός Μέσης προς Χαμηλή Τάσης (ΜΤ/ΧΤ) επί της οδού Ματρόζου στο Ν. Ηράκλειο Αττικής. 68

80 Φθινοπωρινή Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :30 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Φθινοπωρινή Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :40 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. 69

81 Ανοιξιάτικη Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :00 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Ανοιξιάτικη Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :15 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. 70

82 ο & 11 ο Δημοτικό Σχολείο Νέου Ηρακλείου Αττικής - Διεύθυνση: Ευτυχίας 2 Εικόνα Τοποθεσία 2 ου & 11 ου Δημοτικού Σχολείου Ν. Ηρακλείου Αττικής [53]. Εικόνα Υποσταθμός Μέσης προς Χαμηλή Τάσης (ΜΤ/ΧΤ) επί της οδού Ηλέκτρας Αποστόλου στο Ν. Ηράκλειο Αττικής. 71

83 Φθινοπωρινή Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :00 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Φθινοπωρινή Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :45 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. 72

84 Ανοιξιάτικη Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :30 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Ανοιξιάτικη Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :00 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. 73

85 ο Γυμνάσιο Νέας Ιωνίας Διεύθυνση: Κάλβου 2. Εικόνα Τοποθεσία 5 ου Γυμνασίου Νέας Ιωνίας [53]. Εικόνα Υποσταθμός Μέσης προς Χαμηλή Τάσης (ΜΤ/ΧΤ) επί της οδού Κάλβου στη Νέα Ιωνία. 74

86 Φθινοπωρινή Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :20 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Φθινοπωρινή Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :00 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. 75

87 Ανοιξιάτικη Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :00 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. Ανοιξιάτικη Περίοδος - Ημερομηνία και ώρα μετρήσεων: :15 Κατακόρυφη απόσταση y(m) Οριζόντια απόσταση x(m) Συνισταμένη επαγωγή (mg) Συνισταμένη επαγωγή Β (μt) Πίνακας Αποτελέσματα μετρήσεων μαγνητικής επαγωγής συναρτήσει οριζόντιας και κατακόρυφης απόστασης. 76

88 ο Ενιαίο Λύκειο Νέας Ιωνίας Διεύθυνση: Παπαφλέσσα 2. Εικόνα Τοποθεσία 1 ου Ενιαίου Λυκείου Νέας Ιωνίας [53]. Εικόνα Υποσταθμός Μέσης προς Χαμηλή Τάσης (ΜΤ/ΧΤ) επί της οδού Παπαφλέσσα στη Νέα Ιωνία. 77