Radioaallot. Tommi Toivonen Ionisoimattoman säteilyn valvonta STUK etunimi.sukunimi-ät-stuk.fi p

Transkriptio

1 Radioaallot Tommi Toivonen Ionisoimattoman säteilyn valvonta STUK etunimi.sukunimi-ät-stuk.fi p RADIATION AND NUCLEAR SAFETY AUTHORITY

2 Luennon sisältö PE (3h) Lainsäädäntö Rakenne Perusteet vastuut Sisältö Altistumisrajat Soveltamisstandardit Radioaaltojen lähteet TV- ja radio Matkapuhelinjärjestelmät Langattomat verkkoyhteydet Kauneudenhoitosovellukset Muut Yhteisvaikutus Yhteenveto 2

3 Lainsäädännön rakenne Kansainvälinen suositus raja-arvoista EU asetukset EU direktiivit (RED, LVD, GPSD, työntekijöiden suojelu) EU suositukset Suomen laki Säteilylaki Työturvallisuuslaki Sosiaali- ja Terveysministeriön asetus altistumisen rajoittamisesta Soveltaminen perustuu käytännössä standardeihin CENELEC (EN, harmonisoidut) IEC Esim. Yhdysvalloissa IEEE ja ANSI 3

4 Kansainväliset suositukset Suosituksia ICNIRP 1998 yksityiskohtaiset suositusarvot GHz Perustuu kirjallisuuskatsaukseen Uusi kirjallisuuskatsaus RF:stä tehty 2009 Uusi suositus valmistunee 2017 Suurta muutosta ei tiedossa WHO Fact sheet yksittäisistä aiheeseen liittyvistä asioista EHS, tukiasemien terveysriskit... Environmental Health Criteria Laajempia suosituksia, kuten sosiaalipsykologiaa jne. IARC 4

5 Kansainväliset suositukset (2) Suosituksia IEEE USA ja Kanada Standardoimisjärjestö Myös soveltamisohjeet IEEE C95.1 Neuvostoliiton aikaiset säännökset Venäjä Kiina 5

6 EU EU voi antaa jäsenmaissa suoraan velvoittavia asetuksia Markkinavalvonta-asetus 765/2008 EU voi antaa jäsenmaita velvoittavia direktiivejä Direktiivin vaatimukset on saatettava voimaan kansallisella lainsäädännöllä Työntekijöiden suojelu 2013/35/EU Radiolaitedirektiivi (RED, 2014/53/EU) ks. esim. 3 artikla 1 a) Pienjännitedirektiivi (LVD, 2014/35/EU) Yleinen tuoteturvallisuusdirektiivi (GPSD, 2001/95/EY) EU:n neuvoston suositus Ei velvoittava mutta suositeltava Väestön suojelu 1999/519/EC Komissio seuraa ajantasaisuutta toimeksiannolla tieteelliselle toimikunnalle (SCENIHR) 6

7 Suomen laki Säteilylaki /592 Luku 11 Ionisoimaton säteily Jakaa vastuut ministeriöille ja viranomaisille Mandaatti asetuksille esim. altistumisrajoista Kokonaisuudistus menossa, luonnos lausunnoilla nyt Asetus ionisoimattoman säteilyn valvonnasta /1306 Valvontavastuu ja sääntelyä erikoistapauksista Sosiaali- ja terveysministeriön asetus ionisoimattoman säteilyn väestölle aiheuttaman altistumisen rajoittamisesta /294 Altistumisrajat väestölle Sosiaali- ja terveysministeriön päätös ionisoimattoman säteilyn altistuksen enimmäisarvoista /1474 Valvottujen olosuhteiden rajat radiotaajuuksille toistaiseksi voimassa eräissä tapauksissa Kumottaneen 2018 mennessä EU työsuojeludirektiivin voimaansaattava valtioneuvoston asetus 388/2016 7

8 Käytännön vastuita Tuoteturvallisuus Valmistaja vastaa tuotteen turvallisuudesta (että tuote täyttää kaikki sitä koskevat määräykset) Esim. radiolaitedirektiivi Säteilyaltistumisen osalta valvova viranomainen STUK, muissa asioissa esim. TUKES, ViVi jne. Työsuojelu Työnantaja vastaa työntekijän turvallisuudesta Työsuojeluviranomaiset valvovat: STM-TSO, AVIen työsuojelun vastuualue 8

9 Muut maat SSM (Ruotsi) NRPA (Norja) Sunhedsstyrelsen (Tanska) Geislavanir Ríkisins (Islanti) PHE (UK) BfS (Saksa) RNCNIRP (Venäjä) FDA (USA) Health Canada (Kanada) ARPANSA (Australia) 9

10 Lainsäädännön sisältö Altistusrajat ja niihin liittyvät käytännöt SAR = σe 2 /ρ = C*δT/ δt 10

11 Perusrajat Paikallinen W/kg vaarallinen =verekierron paikallinen jäähdytysteho, kyky jakaa lämpökuorma muualle kehoon Koko kehon altistuminen: Jäähdytysteho kehosta pois riittää n. 4 W/kg altistuksen kompensoimiseen Raskas liikunta -> ihmisen hukkateho jopa 18 W/kg Levossa hukkateho ~1,3 W/kg 80 kg ihmisen metabolian hukkateho W Kumpikaan altistustyyppi ei saa nousta vaaralliselle tasolle Alle n. 3 GHz lämpökuorma vastaa aineenvaihdunnan tuottamaa lämpöä yli n. 6 GHz lämpökuorma vastaa ulkoista lämmönlähdettä, kuten auringon infrapunaa 11

12 Perusrajat (2) 12

13 Perusrajat (3) Työntekijät Koko kehon SAR 0,4 W/kg (4 W/kg -> varmuuskeroin 10) Paikallinen SAR 10 W/kg (pää ja vartalo) Paikallinen SAR 20 W/kg (raajat) >10 GHz taajuuksilla tehotiheys 50 W/m 2 Väestö (lisäkerroin 5) Koko kehon SAR 0,08 W/kg Paikallinen SAR 2 W/kg (pää ja vartalo) Paikallinen SAR 4 W/kg (raajat) >10 GHz taajuuksilla tehotiheys 10 W/m 2 Ei riipu altistusta aiheuttavasta tekniikasta Poikkeuksena raja pulssin energialle 13

14 Perusrajat (4) Työntekijä on kuka tahansa, joka tekee tarkasteluhetkellä palkkatyötä Väestö on kaikki muut (eli myös vapaalla olevat työntekijät) Työssä käyvät terveitä aikuisia Suojelutoimet työnantajan vastuulla Väestö sisältää näiden lisäksi myös sairaat, vanhukset lapset, erityisryhmät joille on perusteltua käyttää suurempia varmuuskertoimia IEEE jako controlled / non-controlled Määrityksen epävarmuus 14

15 Viitearvot SAR:ia ei voi mitata suoraan Kehon sisäinen suure Työläs laboratoriomittaus Säteilysuojelukäyttöön tarvitaan käytännöllisempiä mittayksiköitä Häiriintymätön kentänvoimakkuus Kuinka suuren SAR-arvon tietyy kentänvoimakkuus aiheuttaa? Verrannollinen altistumiseen, mutta moni asia vaikuttaa polarisaatio, kehon mitat, tulokulma... Rajat pyritään asettamaan pahimman tapauksen mukaan Tyypillisesti altistuminen näin ollen selvästi alle maksimin Taajuusriippuvuus Viitearvot eivät toimi, kun altistuva ihminen on reaktiivisessa lähikentässä 15

16 Viitearvot (2) Kytkeytyminen, tunkeutumissyvyys (ihminen toimii antennina) Paikallinen, koko keho 16

17 Viitearvot (3) Kytkeytyminen Kehon mitat (sähkökentän suuntaan, polarisaatio) Aallonpituus (=c/f) Alle 30 MHz ihminen on sähköisesti pieni Kenttä kytkeytyy huonosti N. 30 MHz - 3 GHz aallonpituus vastaa ihmisen mittoja (SAS) Kenttä saattaa kytkeytyä hyvin suuri kokonaisabsorptio Korkeilla taajuuksilla sädeteoria toimii Kohtisuoran projektion pinta-ala Heijastuskerroin 17

18 Viitearvot (4) Tunkeutumissyvyys (1/e) riippuu häviöllisyydestä: Matalilla radiotaajuuksilla aalto etenee kudoksissa Vrt. ihmisen mitat, osa tehosta menee läpi alimmilla taajuuksilla Kehon sisäosiin kohdistuu lämpökuormaa Kuumat pisteet kehon sisällä (johtavuuserot kudosten välillä) Korkeammilla taajuuksilla vaimeneminen voimakkaampaa Lämpökuorma kohdistuu pintaosiin Sisäosat suojassa 18

19 Viitearvot (5) Sähkökenttä (E, V/m) Kaukokentässä verrannollinen SAR:n neliöjuureen Korkeilla taajuuksilla >1GHz toimivat mittarit mittavat käytännössä vain E:tä Magneettikenttä (H, S/m) Kaukokentässä verrannollinen SAR:n neliöjuureen Mittaaminen mahdollista vain n. 300 MHz asti Tasoaaltoekvivalentti tehotiheys (S, W/m 2 ) E 2 /377Ω H 2 *377Ω 19

20 Viitearvot (6) tehotiheys W/m Työntekijät Väestö 1 1 MHz 10 MHz 100 MHz 1 GHz 10 GHz 100 GHz Taajuus

21 Standardit Perusrajojen ja viitearvojen soveltaminen ei ole suoraviivaista Mitkä kaikki käyttötavat tulee ottaa huomioon? Miten ihmisten erot otetaan huomioon? Miten mitataan? Toimijoilta ei voi vaatia kovin syvällistä analyysia aiheesta Määräyksien yksikäsitteinen noudattaminen on oltava mahdollista Altistumisen määritysmenetelmät standardoidaan mahdollisimman kattavasti Standardin mukaan määritelty altistuminen vastaa ainakin riittävän hyvin pahinta tapausta Mittaukset ovat yksikäsitteisesti määriteltyjä ja toistettavia 21

22 Standardit (2) Mikä standardi on? Yhteinen sopimus Voi olla jäsentä velvoittava (lainsäädännön kautta) Lainsäädännössä suoria viittauksia Yleisluonteiset standardit... Laitetyyppikohtaiset standardit, mittausstandardit Sisältöön palataan kolmannella luennolla 22

23 Standardit (3) IEC (Kansainvälinen) CENELEC (Eurooppa) Harmonisointi SESKO (Suomi) IEEE (Esim. USA, Kanada) Altistumisrajat sekä soveltamisohjeet 23

24 Standardit (4) Esimerkki: ekskluusiorajat Koko kehon SAR -> Prad [kg] / Paino Päätetään, mikä on pienin paino, joka täytyy ottaa huomioon Työntekijä 42 kg Väestö 12,5 kg Oletetaan pahin mahdollinen tapaus Kaikki teho absorboituu ihmiseen Saadaan ekskluusiorajaksi: 17 W työntekijöille 1 W väestölle Käyttökelpoinen tieto yksinkertaisilla lähtötiedoilla Tyypillinen absorptio esim. 0,5 m päässä n. 10 % (MP-BS) 24

25 Radioaaltojen lähteet Tärkeimmät altistumiseen vaikuttavat tekijät Etäisyys antenniin Lähetysteho Työperäinen altistuminen Mikroaaltokuivaimet Tutkat Yleisradiolähettimet ja muut mastot Katolle asennettavat antennit (tukiasemat, linkit jne.) Muovinsaumaimet Muun väestön altistuminen Kännykkä Muut kehon lähellä pidettävät langattomat tiedonsiirtolaitteet Kauneudenhoitosovellukset (Mikroaaltokuivuri) Mikroaaltouuni Taustakentät tyypillisesti yli 1000 kertaa pienempiä 25

26 Mastotyöt Suurimmat lähettimet kymmenien kilowattien tehoisia Asentaja joutuu kiipeämään lähelle ST 9.3 ULA- ja TV asemien mastotöiden säteilyturvallisuus STUKin tarkastettava suuritehoiset lähetinasemat ennen käyttöönottoa 26

27 Mastotyöt (2) Fyysisesti raskas työ lisää lämpenemisen haitallisuutta 27

28 Mastotyöt (3) Asentajan työskennellessä täytyy rajoittaa tehoja joissakin antenneissa Peittoalue pienenee -> asiakkaat soittaa Mastoissa lukuisten toimijoiden antenneja TV ja radiolähetykset Matkapuhelintukiasemat DVB-H Linkit Puolustusvoimat Wimax ja muut FWA verkot... Turvaohjeistus tärkeä Raportoituja onnettomuuksia hyvin vähän 28

29 Mastotyöt (4): mittaustuloksia ULA-antennin sisältä 70 Mittaustulokset 6 db tehonalennuksella Ekvivalenttinen tehotiheys [W/m 2 ] Kokokehon keskiarvo 6 db tehonalennuksella Altistumisraja Mittaustulokset skaalattuna normaalilähetysteholle Antennin alareuna Etäisyys antennin yläreunasta [m] 29

30 Mikroaaltokuivaimet Käytetään kosteusvahinkojen korjauksissa Taso- tai antennityppinen N. 1 kw lähetin Antennin koskettaminen voi aiheuttaa palovamman hetkessä Suomessa n. viisi palveluntarjoajaa Turvaohjeistus kunnossa (STUK-selvitys 2013) Märkä betoni absorboi hyvin Vesi höyrystyy pois Kuivana läpäisy saattaa lisääntyä 30

31 Suurtaajuuskuumentimet 31

32 Suurtaajuuskuumentimet Altistuminen rajojen suuruusluokkaa Esitettävä STUKille tarkastettavaksi ennen käyttöönottoa 32

33 Matkapuhelimet Altistuminen riippuu voimakkaasti tukiasemayhteydestä 3G altistaa tyypillisesti selvästi vähemmän kuin GSM Liikkuvassa autossa, junassa tai kellarissa altistuminen on suurempaa kuin hyvässä kentässä SAR mittauksen tulos kertoo pahimman tapauksen Altistumista on helppo vähentää Pitkät puhelut vain hyvässä kentässä Hands free Puhelimen verkkoyhteyttä jakaessa puhelin pöydälle 33

34 Matkapuhelintukiasemat Tukiasemien peitto muutamasta metristä useaan kilometriin Suuritehoisimmat antennit kaukana yleisöstä Huoneiden seinillä olevien antennien teho vastaa tavallista matkapuhelinta Tukiasemien aiheuttama altistuminen yleensä aina alle 1/1000 rajoista Tiheä tukiasemaverkko pienentää puhelinten aiheuttamaa altistumista 34

35 Matkapuhelintukiasemat (2) Työntekijöiden altistuminen tuottaa jonkin verran ongelmia Kattoantenneja paljon Työntekijä ei tiedä mitkä antennit suuritehoisia Merkinnät käytännössä puutteellisia Turvaetäisyyksiä Pikosolu - ei turvaetäisyyttä Mikrosolu - antennia ei pitäisi koskea paikallinen altistuminen saattaa ylittää rajat Makrosolu 1-10 metriä Tehot kasvaneet viime vuosina merkittävästi STUK julkaisi asennusohjeen

36 Radio- ja TV-yleislähetykset (väestö) Suuritehoisia lähettimiä, verkko kattanut koko maan kymmeniä vuosia Tehotiheys maston juurella ei käytännössä merkittävästi suurempi kuin muuallakaan DVB-H antennit Keski-Euroopassa katoilla 36

37 Langattomat verkkoyhteydet WLAN (WIFi), 3G, 4G, WiMAX... Kehoa koskettavan päätelaitteen aiheuttama altistuminen käytännössä merkityksetöntä Tutkimusten mukaan keskimääräinen teho on normaalikäytössä pieni Tukiasemat WLAN tukiaseman teho sama kuin päätelaitteen 3G ja 4G yhteydet käyttävät matkapuhelinverkon tukiasemia 37

38 Kauneudenhoitosovellukset Käytössä koko NIR-spektri Ihon käsittely, rasvan poisto, karvanpoisto, ryppyjen poisto jne. RF-hoidot muutamien MHz taajuusalueella Teho johdetaan kudoksiin elektrodeilla SAR hetkellisesti hyvin korkea, riski vahinkoon Korkeat tehotasot sallittu vain lääkärin valvonnassa RADIATION AND NUCLEAR SAFETY AUTHORITY

39 Tutkat Pulssimaista säteilyä Kuuloilmiö Terävä antennikeila Pyörivä tai muuten keilaava antenni vähentää aikakeskiarvoa Suuri huipputeho Suurissa laitteissa suuri keskimääräinen teho Hyvin pitkä antennin lähikenttä Teho jaettuna antennin pinta-alalla antaa suuntaa tehotiheydestä 39

40 Mikroaaltouunit Suuri teho Luukussa kaksitoisistaan riippumatonta turvakytkintä Vuotosäteilyn raja 50 W/m 2 5 cm päästä mitattuna 40

41 Mikroaaltouunit 41

42 TETRA ~400 MHz taajuudet VIRVE, Suomen erillisverkot oy Poliisi, Pelastuslaitos, Puolustusvoimat jne. HelEnNet (Helsingin Energia) Sähköyhtiöt, huoltoyhtiöt, vartiointiliikkeet jne. Tukiasemaverkko ~20 W / kanava yleensä ympärisäteilevät antennit mastossa tai katolla Päätelaite Teholuokat 1 W ja 3 W 1/4 pulssitus, rms tehot vastaavasti 250 mw ja 750 mw SAR arvot 1 W laitteelle n. 1 W/kg 42

43 Mikroaaltolinkit Yleisimmin liittyvät matkapuhelintukiasemiin Tyypillinen teho ~200 mw Suuritehoisia lähettimiä erikoissovelluksissa Hajakenttä ja takakeila pieniä Antennivahvistus suuri Antennin lähikenttä yleensä erittäin pitkä Tehotiheys saadaan arvioitua karkeasti jakamalla säteilyteho antennin pinta-alalla maksimi voi olla suurempi n. kertoimella 2, riippuen keilanmuodosta 43

44 Sekalaisia Bluetooth (langaton hands free, hiiri, näppäimistö...) kolme teholuokkaa, yleisimmät laitteet kuuluvat alimpiin teholuokkiin Altistuminen <1% rajoista Itkuhälyttimet 3 km kantaman laitteita ei kannata sijoittaa kiinni lapseen Suurin osa laitteista hyvin pienitehoisia 44

45 Sekalaisia (2) Langattomat puhelimet Radiopuhelimet Radioamatöörilähettimet Pienitehoiset lyhyen kantaman laitteet... jne. 45

46 Yhteenveto lähteistä Suurimman altistuksen väestölle aiheuttavat käytännössä kehossa kiinni pidettävät laitteet Matkapuhelin (huonossa kentässä) Kannettavan WLAN kortti Kiinteiden lähettimien väestölle aiheuttama altistuminen tyypillisesti kertaa pienempää 46