Nghiên cứu đánh giá mức độ an toàn trong sử dụng Laser công nghiệp

I.MỞ ĐẦU

Ngày nay nguồn năng lượng laser đã được sử dụng trong tất cả lĩnh vực của xã hội từ y học, công nghiệp, quân sự, dân dụng… Đây là một nguồn năng lượng mới được ứng dụng vào sản xuất và hiện tại ở Việt Nam chưa có một tiêu chuẩn an toàn nào để đánh giá mức độ an toàn cũng như các quy trình vận hành, sử dụng an toàn các thiết bị có sử dụng nguồn năng lượng laser này. Chính vì vậy mà việc nghiên cứu về các vấn đề an toàn, cũng như biên soạn các tài liệu hướng dẫn sử dụng an toàn laser cần phải được quan tâm và thực hiện để góp phần bảo đảm an toàn cho người lao động khi vận hành, sử dụng các thiết  bị có sử dụng nguồn năng lượng laser tại các cơ sở sản xuất công nghiệp.

II. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1. Mục tiêu nghiên cứu:

– Đánh giá mức độ an toàn trong sử dụng nguồn laser công nghiệp ở một số doanh nghiệp khu vực phía Nam.

– Nghiên cứu triển khai ứng dụng tiêu chuẩn ANSI về an toàn laser để xây dựng quy trình đánh giá mức độ an toàn laser, biên soạn hướng dẫn an toàn sử dụng nguồn laser công nghiệp và xây dựng dự thảo tiêu chuẩn an toàn sử dụng laser.

2. Nội dung nghiên cứu:

Nội dung nghiên cứu bao gồm các vấn đề sau:

– Khảo sát sử dụng laser công nghiệp tại cơ sở

– Xây dựng quy trình đánh giá mức độ an toàn trong sử dụng laser công nghiệp

– Đo đạc đánh giá mức độ an toàn laser công nghiệp, biện pháp tổ chức khi sử dụng

– Xây dựng tài liệu hướng dẫn sử dụng an toàn laser công nghiệp và đề xuất dự thảo tiêu chuẩn sử dụng an toàn laser công nghiệp

Laser là chữ viết tắt của cụm từ Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ kích thích), cụm từ này nêu rõ những sự kiện chính của quá trình sinh ra ánh sáng laser. Theo trình tự đơn giản hóa nhất, một nguồn năng lượng kích thích các nguyên tử trong môi trường hoạt động (chất khí, chất đặc, chất lỏng) để phát ra một bước sóng ánh sáng đặc biệt. Ánh sáng sinh ra được khuếch đại nhờ một hệ thống phản hồi quang học nó làm cho chùm sáng phản xạ qua lại trong môi trường hoạt động để làm tăng độ đồng pha cho đến khi ánh sáng được phát ra là một chùm tia laser.

Các tác hại của laser: Các tác hại chính mà laser gây ra cho con người là

– Tổn hại cho mắt và da.

   – Mối nguy về điện

   – Nguy hiểm hóa chất

   – Nén khí

   – Gây ô nhiễm không khí

   – Đông lạnh chất lỏng

   – Nguy hiểm về lửa

Phân loại laser theo mức độ nguy hại: Hiện nay ở Việt Nam chưa có tiêu chuẩn nào phân loại mức độ nguy hại của laser nên trong đề tài này nhóm nghiên cứu đã sử dụng tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ ANSI (American National Standards Institude) để phân loại mức độ nguy hại laser.

Tiêu chuẩn ANSI Z136.1-2007 đã phân loại các mức nguy hại của laser như sau

Nhóm 1

Tia laser nhóm 1 được xem  là không có khả năng sinh ra lượng bức xạ gây hại, do đó được xem là an toàn trong điều kiện làm việc bình thường. Thông thường, những laser loại này là không cần các biện pháp an toàn và kiểm soát. Tuy nhiên, nhiều laser trong nhóm này vẫn được gắn biển cảnh báo cấm hoặc hạn chế tiếp xúc trực tiếp với các bức xạ laser.

Nhóm 1M

Tia laser nhóm 1M được xem là không có khả năng gây nguy hại trong quá trình hoạt động bình thường, trừ khi chùm tia được xem bằng một dụng cụ quang học như một kính lúp hoặc kính viễn vọng. Tuy nhiên, laser nhóm 1M có công suất lớn hơn nhóm 1 nhưng không vượt quá công suất laser nhóm 3B. Nhóm 1M gồm các laser không có khả năng phá hỏng mắt người. Laser trong nhóm 1 và 1M có bước sóng (λ >0.7µm).

Nhóm 2

Laser nhóm 2 là laser công suất thấp, phát ra một phần phổ của vùng ánh sáng khả kiến (0.4 – 0.7 µm) nhưng không vượt quá công suất 1mW với thời gian phơi sáng là 0,25 giây. Đối với nhóm laser này, chúng có khả năng gây nguy hiểm đối với mắt nếu thời gian phơi sáng lớn hơn 0,25 giây.

Nhóm 2M

Laser nhóm 2M cũng là các laser phát ra một phần phổ của vùng ánh sáng khả kiến (0.4 – 0.7 µm). Xét về mặt công suất thì laser nhóm 2M có công suất lớn hơn nhóm 2 nhưng không vượt quá công suất laser nhóm 3B. Giống như các laser nhóm 2, laser nhóm 2M an toàn khi quan sát, nhưng không được sử dụng trong các thiết bị quang học, phản ứng khó chịu tự nhiên đối với ánh sáng chói, cùng với phản xạ chớp mắt, cần bảo vệ mắt khỏi bị phá hỏng võng mạc.

Nhóm 3R

Laser nhóm 3R có khả năng gây nguy hại theo một số điều kiện quan sát trực tiếp và phản xạ gương, nhưng khả năng gây hại không đáng kể. Laser nhóm 3R không gây ra nguy cơ hỏa hoạn hoặc những nguy hiểm về phản xạ khuếch tán. Công suất ra của tia laser nhóm 3R gấp 5 lần công suất laser nhóm 1, tương đương 5mW (công suất cho các bước sóng ngắn hơn 0.4µm (UV laser) hoặc dài hơn 0.7µm (IR laser)) hoặc gấp 5 lần công suất laser nhóm 2 (bước sóng laser có thể nhìn thấy 0.4 – 0.7 µm)

Nhóm 3B

Laser nhóm 3B là laser có công suất ra khoảng 5mW – 500mW. Việc quan sát các laser nhóm này trong điều kiện phản xạ trực tiếp chùm và gương là nguy hiểm. Sự phản xạ khuếch tán thường không gây nguy hiểm, ngoại trừ laser có công suất lớn hơn lớp 3B. Một tia laser nhóm 3B bình thường không có khả năng gây hỏa hoạn.

Nhóm 4

Laser nhóm 4 là laser có công suất cao trên 500 mW. Khi tiếp xúc trực tiếp với các tia laser thường gây nguy hiểm cho mắt và da. Laser nhóm 4 có thể gây nguy hiểm về hỏa hoạn (bức xạ điện > 2 W/cm² là một nguy cơ đánh lửa). Ngoài ra, các tia laser có thể tạo ra các chất gây ô nhiễm độc hại trong không khí và có nguồn cung cấp năng lượng điện áp cao có thể gây tử vong. Do đó, cần đặt toàn bộ đường dẫn chùm tia laser vào đường ống được bao bọc để giảm mối nguy hiểm.

Việc phân loại các lớp nguy hại laser như trên được sử dụng phù hợp cho các nhà chế tạo thiết bị và để phân loại các nguồn laser không được nhà sản xuất phân loại hoặc mất. Mức phơi nhiễm tối đa cho phép được qui định trong bảng sau:

3.1. Quy trình đánh giá

• Xác định vị trí đo đạc

Trong đề tài này vị trí đo đạc được nhóm tác giả xác định tại các vị trí người lao động đứng làm việc gần nhất với nguồn phát ra tia laser, và đối với máy phát tia laser có sử dụng thiết bị che chắn thì vị trí đo được xác định là đo khi được che chắn và đo khi không được che chắn.

• Tiến hành đo đạc:

Sau khi xác định được vị trí đo đạc thì tiến hành đo và tại mỗi vị trí đo cần phải có số lần đo lặp lại để đảm bảo tính chính xác của kết quả đo.

• Xử lý số liệu:

Sau khi có các kết quả đo đạc tại mỗi vị trí với số lần lặp lại thì tiến hành xử lý các số liệu đo được bằng cách lấy trung bình tại mỗi vị trí để có được số liệu đại diện cho từng vị trí đo.

• Nhận xét và đánh giá số liệu

Từ các số liệu xử lý được tiến hành nhận xét và đánh giá so với tiêu chuẩn cho phép và đưa ra các giải pháp cho phù hợp.

3.2. Kết quả đo đạc

Thiết bị đo: máy đo bức xạ UVX Digital Radiometer với đầu dò có bước sóng λ = 0,38 µm.

Các kết quả khảo sát và đo được như sau:

÷ Tại nhà máy VT1 của công ty Cổ Phần Tae Kwang Vina Industrial

Hiện tại nhà máy có 10 máy cắt laser dùng vào việc cắt các tấm đệm giày, qua quá trình khảo sát nhận thấy các máy cắt này là máy cắt sử dụng loại laser CO2 có công suất laser là 130W, bước sóng 0,6µm và được nhà sản xuất dán nhãn phân loại nguy hại là nhóm IV. Do đó cần phải có trang bị phương tiện bảo vệ cá nhân cho người lao động khi làm việc với các máy này.

Trên mỗi máy cắt laser loại này nhà máy đều có dán các quy trình sử dụng máy cũng như các biện pháp an toàn cần được áp dụng. Trong bảng này có 4 nội dung chính : A. Các qui định chung, B. Các điểm cần kiểm tra trước khi vận hành thiết bị, C. Các bước khởi động và vận hành máy, D. Kết thúc các thao tác.

Việc đo đạc các điều kiện vi khí hậu và công suất của tia laser được thực hiện ngẫu nhiên tại 3 trong số 10 máy. Do trong quá trình làm việc đa số người lao động vận hành tại các máy này đều bỏ phần máng che bảo vệ nên việc đo đạc được thực hiện khi máy có máng che và khi không có máng che bảo vệ, với các kết quả đo đạc như bảng sau.

Nhận thấy với các kết quả đo đạc được nếu so sánh với tiêu chuẩn đánh giá về giới hạn phơi nhiễm tối đa (MPE) cho mắt và da thì đều thấp hơn tiêu chuẩn cho phép.

÷ Nhà máy Tiền Giang của công ty Cổ Phần Tae Kwang Vina Industrial

Hiện tại nhà máy có 8 máy cắt laser thuộc nhóm IV, có bước sóng 1,06µm công suất phát là 450W, được nhà sản xuất phân loại là nhóm 4 và trên mỗi máy đều có dán các qui định 7 nguyên tắc cần được thực hiện khi vận hành máy. Nguyên tắc thì đầu tiên là “ Trước khi làm việc, những công nhân đang đứng máy phải đeo khẩu trang, mắt kính, bao tay”, tuy nhiên theo quan sát, trong quá trình khảo sát thì hiện tại người lao động ở đây không có đeo bất kỳ phương tiện bảo vệ cá nhân nào.

Vì đặc điểm của loại máy này là có một buồng bao che toàn bộ đầu phát tia laser và người lao động phải đưa tay vào để làm việc nên việc đo đạc tại các máy này được chọn là ở bên trong buồng khi máy phát tia laser và bên ngoài buồng khi máy phát tia laser. Các kết quả đo cường độ bức xạ tia laser ở các máy cắt tại nhà máy Tiền Giang.

Các kết quả đo cường độ bức xạ tia laser tại các máy cắt này khi ở bên trong buồng và bên ngoài buồng đều nhỏ hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn cho phép. Tuy nhiên các công nhân làm việc tại các máy này cần được trang bị các phương tiện bảo vệ cá nhân cần thiết và thực hiện đầy các nguyên tắc an toàn trong quá trình vận hành và làm việc với các máy cắt loại này.

÷ Nhà máy Sao Khuê của công ty Cổ Phần Tae Kwang Vina Industrial

Hiện tại nhà máy này có 4 máy hàn laser, có bước sóng 0,6µm và công suất phát 80W, được nhà sản xuất phân loại nhóm nguy hại là nhóm 4, và cần có biện pháp an toàn cũng như trang bị phương tiện bảo vệ cá nhân khi làm việc với các máy loại này. Hiện tại thì trên mỗi máy loại này đều có dán nhãn cảnh báo và các qui tắc an toàn khi vận hành. Tuy nhiên trong quá trình khảo sát ở đây thì không thấy người lao động nào sử dụng phương tiện bảo vệ cá nhân trong quá trình làm việc. Vì đặc điểm của máy này là chỉ phát ra tia laser lúc khi người công nhân điều khiển bảng chi tiết hàn đúng vào vị trí của đầu phát tia laser và đồng thời chân đạp cần phát nên vị trí đo đạc tại các máy này được chọn là tại vị trí gần nhất  từ tay người lao động đến đầu phát tia laser.

Các kết quả đo đạc ở các máy này được thể hiện ở bảng sau.

Nhìn chung thì các kết quả đo được tại các máy này đều nằm trong giới hạn cho phép vì các tia laser chỉ phát ra khi người lao động hàn và thời gian phát ra rất nhanh nên cường độ bức xạ ở đây không cao. Tuy nhiên, người lao động ở đây cần sử dụng các phương tiện bảo vệ cá nhân đặc biệt là găng tay vì rất dễ tiếp xúc trực tiếp với nguồn phát khi không cẩn thận.

÷ Công ty TNHH Sonion Việt Nam

Hiện tại nhà máy có khoảng 30 máy laser thuộc loại laser CO₂, có bước song 1.064 µm, cống suất 65W, tất cả các máy đều thuộc nhóm 4, được sử dụng để hàn, để cắt… các chi tiết nhỏ phục vụ cho công tác chế tạo máy trợ thính là dòng sản phẩm kinh doanh của công ty. Qua quá trình khảo sát nhận thấy tất cả các máy laser ở đây đều được bao che rất kỹ từ bộ nguồn phát tia laser được dẫn theo đường ống tới thực hiện các mục đích. Nhìn chung tia laser được tách biệt hoàn toàn với người lao động, tất cả các khâu đều được tự động hóa người lao động chỉ việc điều khiển máy hoạt động, trên từng máy đều có dán các nhãn cảnh báo, qui trình làm việc, qui định an toàn khi làm việc với tia laser và người lao động cũng được trang bị phương tiện bảo vệ cá nhân khi làm việc.

Vì tất cả các máy laser ở đây đều được bao che chắc chắn và nguồn phát được cô lập hoàn toàn với môi trường xung quanh nên việc đo đạc được tiến hành tại các vị trí được bao che xung quanh máy.

Dưới đây là các kết quả đo được như sau:

Các kết quả đo được ở nhà máy đều bằng 0 do nguồn phát tia laser đã được bao che cẩn thận, nên đến thời điểm hiện tại không có bức xạ không mong muốn nào thoát ra bên ngoài.

Đánh giá chung: qua quá trình khảo sát tại 4 nhà máy thì nhận thấy hầu hết các máy laser trong công nghiệp đa số là được nhà sản xuất phân loại nhóm nguy hại là nhóm 4. Các máy móc, thiết bị phát tia laser đều được dán nhãn cảnh báo nguy hiểm và các qui định an toàn khi vận hành. Tuy nhiên, phần lớn người lao động với các máy này không sử dụng phương tiện bảo vệ cá nhân khi làm việc một phần là do người lao động không nhận thức được mức độ nguy hiểm của các bức xạ laser đến sức khỏe.

3.3. Tài liệu hướng dẫn an toàn sử dụng nguồn laser

Tài liệu hướng dẫn an toàn sử dụng nguồn laser được nhóm nghiên cứu biên soạn thành hệ thống các giải pháp an toàn cho từng đối tượng với bố cục như sau:

     – Giải pháp về quản lý

     – Giải pháp về kỹ thuật

     – Về phương tiện bảo vệ cá nhân

     – Đảm bảo các quy tắc an toàn bức xạ

     – Huấn luyện ATVSLĐ

     – Chăm sóc sức khỏe NLĐ

     – Những qui định an toàn chung cho các nhóm laser

3.4. Dự thảo tiêu chuẩn sử dụng an toàn laser công nghiệp

Nhóm nghiên cứu đã biên soạn Dự thảo tiêu chuẩn gồm 34 trang với 21 nội dung lớn và 6 phụ lục kèm theo, bố cục như các tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam.

Các nội dung chính của dự thảo như sau:

1. Phạm vi áp dụng

2. Tài liệu viện dẫn

3. Mục tiêu

4. Thuật ngữ và định nghĩa

5. Phân loại

6. Tác hại của laser

7. Nguyên nhân gây tai nạn laser

8. Nguyên tắc đo

9. Đối với người sử dụng lao động

10. Đối với người lao động

11. Giải pháp về quản lý

12. Quản lý rủi ro nghề nghiệp do phơi nhiễm bức xạ laser

13. Biển báo, cảnh báo

14. Huấn luyện và giám sát

15. Giải pháp kỹ thuật

16. Phương tiện bảo vệ cá nhân

17. Đảm bảo quy tắc an toàn bức xạ

18. Chăm sóc sức khỏe NLĐ

19. Các biện pháp an toàn laser trong trường hợp thiết lập thiết bị

20. Biện pháp an toàn laser trong trường hợp thêm các thành phần mới

21. Biện pháp an toàn laser trong trường hợp bảo trì

IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1. Kết luận

Qua quá trình thực hiện, đề tài bước đầu đã xây dựng được cơ sở dữ liệu về cường độ bức xạ laser của một số loại máy laser công nghiệp đang sử dụng tại một số doanh nghiệp phía nam.  Căn cứ vào kết quả đo, Đề tài đã thực hiện phân loại nguy hại và ảnh hưởng của laser đối với sức khỏe người lao động và đối với môi trường lao động ở các doanh nghiệp này

Đề tài cũng cung cấp thông tin giúp cho người lao động có những hiểu biết sâu hơn về ảnh hưởng của laser đối với con người đặc biệt là những người lao động đang hàng phải làm việc cùng với nó.

Đề tài cũng đã tiến hành biên soạn được hướng dẫn sử dụng an toàn nguồn laser trong công nghiệp và biên soạn dự thảo tiêu chuẩn an toàn laser. Đây sẽ là một tài liệu hữu ích cho người lao động làm việc với nguồn laser.

Tuy nhiên, đề tài cũng còn một số hạn chế là:

Mới đánh giá được các tác động của laser lên người lao động căn cứ vào kết quả khảo sát mức độ an toàn của các máy laser đang được sử dụng tại một số doanh nghiệp.

Do trong công nghiệp thì có rất nhiều nguồn laser khác nhau mà hiện tại thiết bị đo không thể nào đáp ứng được việc đo đạc được tất cả các nguồn laser đang được sử dụng nên cũng không thể đánh giá hết toàn diện các ảnh hưởng của các nguồn laser khác nhau trong công nghiệp có ảnh hưởng như thế nào đến người lao động.

4.2. Kiến nghị

Để đánh giá chính xác các tác động của laser đến người lao động trong các ngành sản xuất khác nhau, các cơ quan quản lý , nghiên cứu cần thường xuyên do đạc, đánh giá để xây dựng cơ sở dữ liệu về an toàn của các nguồn laser công nghiệp đang được sử dụng tại tất cả các doanh nghiệp.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Laser y học và vấn đề an toàn, ThS. Đặng Vũ Hoàng – Phân viện Vật lý y sinh học

[2] Bước đầu nghiên cứu đánh giá các mức tiếp xúc với bức xạ cực tím và đề xuất giải pháp an toàn cho người lao động trong một số ngành nghề; TS. Nguyễn Đắc Hiền – Phân Viện NC KHKT Bảo Hộ Lao Động tại TPCM

[3] Nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật mới dùng laser trong điều trị y học tại Bệnh viện trường Đại học Y – Dược Thái Nguyên.

[4] American National Standard for Safe use of Lasers (ANSI Z136.1-2007), “Tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ Sử dụng an toàn Lasers”.

[5] International Electrotechnical Commission – IEC 60825-1 Edition 1.2, 2001-08

[6] Lasers Aimed at Aircraft Cockpits:Background and Possible Options to Address the Threat to Aviation Safety and Security

[7] Light Sources and Laser Safety; From Fred Seeber, Camden County College Blackwood, New Jersey

[8] Research on surface groughness by laser cut

[9] Guidelines on Laser Safety; University of Virginia, October 2004

[10] Laser Safety Handbook ; Northwestern University, Office for Research Safety

[11] http://en.wikipedia.org/wiki/Laser safety

[12] http://360.thuvienvatly.com/bai-viet/dien-quang/432-ki-thuat-an-toan-laser

[13] https://www.osha.gov/SLTC/laserhazards/

CN.VÕ THÀNH NHÂN

Phân viện Bảo Hộ Lao Động và Bảo Vệ Môi Trường Miền Nam

(Nguồn tin: Nilp.vn)