sobota, 30 listopada 2013

"Promieniotwórcze duchy" czyli Ghost-Busters z dozymetrem :)

Opuszczona willa przy ul. Morskie Oko 5, należąca niegdyś do Arpada Chowańczaka, była do niedawna Mekką eksploratorów miejskich. Tajemnicza historia kryminalna, częste pożary i obecność „satanistów”* przyciągały ciekawskich do zabytkowego domu na warszawskim Mokotowie. Wkrótce powstały też historie o „duchach”, badane nawet przez program „Enigma”, stąd w środowisku willa była nazywana „Willą Enigmy”. Obejrzałem odcinek programu poświęcony wspomnianemu budynkowi. Rozbolały mnie zęby, jak zobaczyłem, w jaki sposób robi się ludziom wodę z mózgu. „Tu jest podwyższone pole elektromagnetyczne!” - mój paniusia, po czym wyjmuje z kieszeni... dozymetr typu Polaron-Pripyat, wskazujący minimalne podniesienie tła promieniowania. Promieniowanie jonizujące a pole elektromagnetyczne to dwa zupełnie różne zjawiska i mierzy się je zupełnie innymi miernikami. Poza tym, podwyższone tło w piwnicy oznacza po prostu obecność radonu, radioaktywnego gazu cięższego od powietrza, przedostającego się z głębszych warstw ziemi, gdzie powstaje w wyniku przemian promieniotwórczych. Oczywiście, materiały budowlane też wykazują pewną aktywność - zbliżcie jakikolwiek czuły dozymetr do cegieł, płytek podłogowych, betonu, żużla itp. Na pewno takie dawki nie są w stanie spowodować halucynacji i widzenia „duchów”. Myślę, że nawet dawki sporo większe nie spowodowałyby takiego efektu, co innego wejście do reaktora w Czarnobylu niedługo po eksplozji, ale wtedy mielibyśmy mało czasu, by opowiedzieć o swoich wrażeniach (postać mózgowa choroby popromiennej zabija dość szybko). Pominę już kieszonkowy multimetr (miernik uniwersalny z marketu), prezentowany na początku filmu. Zaś tajemniczy „głos” to w istocie sceniczny szept „czy te schody się nie zapadną?” :)

 


W sumie może tylko dziwić, że wybrano dość mało „medialny” miernik, jakim jest Polaron-Pripyat - żadnych kolorowych lampek i innych gadżetów robiących wrażenie na widzach, tylko szare pudełko z wyświetlaczem LCD bez podświetlenia...


 Pomijam litościwie komentarze pod filmem, przepełnione lękiem przed owym "straszliwym promieniowaniem". Na szczęście znalazło się parę rozsądnych osób, powołujących się na regiony o znacznie podniesionym poziomie promieniowania tła naturalnego.
__________________________________________________________________________________
* owi rzekomi „sataniści” to efekt prowokacji, przeprowadzonej przez jednego z eksploratorów, który namalował na ziemi pentagram, ułożył pośrodku czaszkę sarny znalezioną w lesie,
po czym napisał na ś.p. Gronie o „czarnych mszach” - efektem były masowe pielgrzymki gimnazjalistów, podekscytowanych możliwością spotkania „szatanistów”.

piątek, 29 listopada 2013

Pomiar emisji beta - cz. II




Jak już wspomniałem, promieniowanie beta jest dużo mniej przenikliwe niż gamma. Strumień naładowanych ujemnym ładunkiem elektrycznym cząstek (elektronów) osłabiany jest przez powietrze, metal, szkło i tworzywa sztuczne w dużo większym stopniu niż mające charakter falowy promieniowanie gamma. Również w polu magnetycznym promieniowanie beta ulega odchyleniu, w przeciwieństwie do promieniowania gamma, które nie posiada ładunku elektrycznego.
Przenikliwość promieniowania beta zależy od jego energii. Wysokoenergetyczne źródła beta-aktywne wysyłają promieniowanie zdolne przeniknąć przez cienką blachę stalową, dlatego osłony tub Geigera w kieszonkowych radiometrach wykonane są z grubych blaszek (Polaron-Pripyat - 1,8 mm), często z ołowianymi wkładkami (ANRI Sosna). Wyjątek stanowi licznik RKSB-104, gdzie cienkie miedziane blaszki przymocowano bezpośrednio do plastikowej klapki osłaniającej tuby G-M i dlatego podczas pomiarów skażenia powierzchni ciałami beta-promieniotwórczmi należy używać plastikowego opakowania od licznika jakododatkowego „filtra” (dwie ścianki z plastiku i powietrze wewnątrz eliminują część promieniowania beta, którego reszta pochłaniana jest w miedzianych wkładkach).

Z kolei w licznikach DP-5W kontrolne źródło z izotopem strontu-90 umieszczone było w obrotowej osłonie sondy, której odpowiednie ustawienie umieszczało je przed okienkiem pomiarowym podczas testu urządzenia. Sama osłona, wykonana z 2 mm blachy z nieokreślonego bliżej stopu żelaza, tak skutecznie tłumiła promieniowanie beta, że na zewnątrz wydostawała się jedynie śladowa emisja gamma, towarzysząca emisji beta, na poziomie zaledwie 0,20µSv/h (0,020mR/h), niewiele więcej niż poziom tła naturalnego (0,10µSv/h=0,010mR/h). Stront-90 emituje praktycznie czystą betę, stąd nakrycie takiego źródełka słoikiem czy innym grubościennym naczyniem szklanym praktycznie wytłumi całość promieniowania beta. Starsze wersje tych mierników (DP-5A, DP-5B) miały "pastylkę" typu B-8 osłoniętą metalową klapką na zawiasie, umieszczoną w pokrywie futerału, wzmocnionej aluminiową blachą. Nie zapewniała ona 100% ochrony przed wydostającą się emisją, podobnie jak osłony kontrolek w polskich miernikach DP-66 i DP-66M. Sytuację ratował mały zasięg promieniowania, zgodnie z zasadą odwróconych kwadratów (natężenie promieniowania maleje wraz z kwadratem odległości, zatem dwukrotne zwiększenie odległości od źródła osłabia promieniowanie czterokrotnie).

W przeciwieństwie do strontu, rad ulega wszystkim trzem typom rozpadów promieniotwórczych. Rozpad alfa trudno zarejestrować, gdyż ciężkie cząstki zatrzyma kartka papieru, kilka cm powietrza lub plastikowa osłona tuby G-M. Rozpad beta łatwo zmierzyć, jeśli mamy radiometr, który to umożliwia, a między nim a źródłem nie ma istotnych przeszkód - dlatego świecące zegarki pozbawione szkiełka wykazują dużo silniejszą emisję beta niż te z osłoniętą tarczą. Promieniowanie gamma, najbardziej przenikliwe, najtrudniej zatrzymać, ale w przypadku farb radowych jest ono o połowę słabsze niż towarzysząca mu emisja beta - wystarczy porównać wskazania licznika z założoną klapką i bez - odsyłam do danych z poprzedniego postu. Oczywiście, porównanie takie ma charakter wyłącznie orientacyjny, gdy moc dawki promieniowania gamma mierzymy w grejach (dawniej rentgenach) na godzinę (a biologiczny ekwiwalent w siwertach, dawnej remach), zaś gęstość strumienia cząstek beta określamy przez ilość rozpadów promieniotwórczych na minutę (lub sekundę) z centymetra kwadratowego. Techniki przeliczania tych wartości poruszyłem w w/w poście dotyczącym pomiarów emisji beta.
Zresztą, wracając do zegarków, nawet promieniowanie gamma nie jest w stanie przedostać się przez masywny, metalowy mechanizm zegarka i jego tylną pokrywę, zatem, wbrew pozorom, stare świecące zegarki nie były tak niebezpieczne, jakby się mogło wydawać. Polecam przyłożyć miernik do tylnego dekla świecącego zegarka, a następnie do szkiełka - z tyłu emisja nie przekroczy tła naturalnego!


Niektóre źródła promieniowania beta są tak słabe, że osłonę przed nim zapewnia nawet kawałek plastiku. Jest tak np. w przypadku szkła uranowego, gdzie emisja gamma jest śladowa, zaś betę można zmierzyć tylko czułymi radiometrami - najsilniej reaguje ANRI Sosna, który do tej pory pozostaje wzorem czułości na słabą betę. Odmiennie Radiatex MDR1, który z racji plastikowego korpusu i tuby G-M owiniętej warstwą folii - na słabą betę z uranowego szkła reaguje opornie, choć bez problemu wykrywa świecące zegarki i inne mocniejsze źródła beta-aktywne.


Niektóre nowoczesne dozymetry umożliwiają nawet jednoczesny pomiar aktywności gamma i beta - jedna tuba G-M jest osłonięta metalem, druga odkryta, a układ elektroniczny różnicuje wyniki pomiarów z obu tub w taki sam sposób, jak liczyłem to „na piechotę” w poprzednim poście. Mierniki takie oczywiście są dużo droższe, jednakże komfort pracy jest dużo wyższy.


czwartek, 28 listopada 2013

Pomiar emisji beta cz. I



Promieniowanie beta, będące strumieniem elektronów, jest z łatwością zatrzymywane zarówno przez przewodniki (metale), jak i izolatory (szkło, porcelana, plastik). Dlatego przy pomiarach aktywności beta należy zdjąć z licznika klapkę osłaniającą tuby Geigera, używaną podczas pomiarów emisji gamma. Mierzymy wtedy łączną emisję gamma i beta, po czym, założywszy wspomnianą klapkę, dokonujemy pomiaru aktywności gamma. Następnie odejmujemy od siebie te wartości (pomiar łączny minus pomiar samej gammy) i tu zaczynają się schody. Czas pomiaru, rozstaw tub G-M, przyjęte mnożniki itp. powodują, że uzyskane wyniki różnią się znacząco. Niektóre mierniki są tak skalibrowane, że od razu podają wartość aktywności w rozpadach na minutę z centymetra kwadratowego. Sprawa wydaje się więc być prosta. 

Weźmy radiometr Polaron-Pripyat. Przestawiamy przełącznik „reżim” w położenie „beta” (β), przełącznik trybu pracy w położenie oznaczone φ  (strumień cząstek beta), a przełącznik mnożnik („priediel”) w niższe położenie. Mierzymy z klapką i bez, pilnując, by próbka umieszczona była w punkcie klapki oznaczonym znakiem „+” (a po zdjęciu klapki pośrodku długości tub GM):


  • zegarek Delbana:

gamma - 26
gamma i beta - 283
Odejmujemy: 
 283-26 = 257 rozp./min*cm2


  • zegarek Majak jest pozbawiony szkiełka i ma większe punkty świetlne pomalowane farbą, zatem musimy przełączyć na wyższy zakres i wynik przemnożyć przez 103 czyli 1000:

gamma - 0,16
gamma i beta - 4,74
Odejmujemy:
4,74-0,16 = 4,58
Mnożymy:
4,58*1000=4580 rozp./min*cm2


  • Delbana (słabsza emisja niż Majak, ale przy okazji mierzymy na tym samym zakresie co poprzedni zegarek)

0,3
0,31
0,32-03=0,29
0,29*1000=290 rozp./min*cm2

Rząd wielkości jest zbliżony przy dwóch różnych zakresach dozymetru Polaron-Pripyat, wahania mogą wynikać z minimalnych różnic w ułożeniu próbki oraz stochastycznego charakteru promieniowania (dlatego bardziej dokładny jest dłuższy pomiar lub uśrednianie wyniku z kilku kolejnych).

Kieszonkowe radiometry Polaron-Pripyat oraz RKSB-104 z odsłoniętymi tubami G-M.
 
Weźmy teraz inny miernik (RKSB-104), próbki zostają te same. Zdejmujemy tylną klapkę i ustawiamy mikroprzęłączniki (od góry, tzn. od gniazda zewnętrznej sondy) - w prawo, w lewo, w prawo, w lewo, pozostałe dowolnie. Wkładamy próbkę do kuwety-opakowania i kładziemy na niej w poprzek dozymetr. Dzielnik ustawmy na 0,001 (dolne położenie) i włączamy miernik czerwonym przyciskiem. Po uzyskaniu wyniku (trwa to ze 3 min. przy dzielniku 0.001) nakładamy na kuwetę jej drugą część (by próbka była w środku), zakładamy klapkę na miernik i powtarzamy pomiar. Dokładna instrukcja obsługi RKSB-104 z uwzględnieniem wszystkich trybów znajduje się na tym filmie:


RKSB-104 ma słabszy filtr beta (blaszki miedziane na plastikowej klapce, stąd ta zabawa z pudełkiem, pełniącym funkcję dodatkowego filtra). Wyniki wyglądają następująco:


  • Delbana:

łączny 749
gamma 135
749-135=614
614*0,001=0,614 rozp./s*cm2 (tak, RKSB-104 podaje wynik w rozpadach na sekundę, trzeba przemnożyć przez 60)
0,614*60=36,84 rozp,/min*cm2


  • Majak:

łączny 8754
gamma 196
8754-196=8558
8558*0,001=8,558 rozp./s*cm2
8,558*60=513,48 rozp,/min*cm2.

Zmieńmy jeszcze dzielnik na 0,01:


  • Delbana:

łączny 84
gamma 16
84-16=68
68*0,01=0,68 rozp./s*cm2
0,68-60=40,8 rozp./min*cm2


  • Majak:

łączny 880
gamma 18
880-18=862
862*0,01=8,62 rozp./s*cm2
8,62*60=517,2 rozp./min*cm2

Wniosek 1. - zmiana trybu pomiaru w obrębie jednego miernika powoduje pewien uchyb, który dałoby się złożyć na karb na stochastyczności promieniowania.
Wniosek 2. - pomiędzy miernikami występują znaczące rozbieżności, jeżeli chodzi o sposób pomiaru aktywności beta - jakim cudem zegarek „Majak” mierzony Polaronem wykazuje 4580 rozp./min*cm2, zaś mierzony RKSB-104 jedynie 513-517 ?

A na deser... ANRI Sosna. Znowu mierzymy z klapką i bez, tryb jest jeden (20 s), odejmujemy, mnożymy przez czynnik Ks=0,5 i co wychodzi?


  •  Delbana:

gamma 0,019
razem 0,176
0,176-0,019=0,157

wg wzoru na tylnej klapce „Sosny” wartość należy przemnożyć przez czynnik Ks=0,5 i uzyskamy wynik w rozp./min*cm2. No to liczymy - wychodzi:

0,157*0,5=0,785 no chyba nie rozpadów na minutę z cm2 ? przemnóżmy przez 60:
0,785*60=4,71


  • Majak:

gamma - 0,041
razem - 1,598
beta - 1,557
1,557*0,5=0,7785
0,7785*60=46,71

Jak widać, co miernik, to inny pomiar. Największą zagadkę stanowi dla mnie pomiar za pomocą Sosny, gdyż wynik jest kompletnie absurdalny, nawet zaczynam podejrzewać błąd we wzorze podanym na dozymetrze.
Wzór na gęstość strumienia cząstek beta (u góry) na klapce dozymetru ANRI "Sosna".

Kwestię pozostawiam otwartą. Dodam tylko, że wszystkie użyte w doświadczeniu mierniki używają tych samych tub SBM-20, różnią się tylko ich rozstawieniem (Polaron - bezpośrednio obok siebie, Sosna - rozsunięte na 4,2 cm CTC, RKSB-104 - rozstaw 5,5 cm CTC) i trybem pomiaru (Polaron uśrednia i aktualizuje, Sosna - 20 s, RKSB-104 - 20 lub 270 s).

środa, 27 listopada 2013

Promieniowanie jonizujące w naszym otoczeniu



Wiele osób zdziwi się, ile promieniotwórczych przedmiotów otacza nas w codziennym życiu -  i są to źródła zarówno naturalne, jak i sztuczne. Pominę na razie radionuklidy zawarte w naszym ciele („jesteśmy solą ziemi, więc to, co w ziemi, to i w nas”) i skupię się na zewnętrznych źródłach promieniowania występujących w naszym otoczeniu. 

Wykaz źródeł promieniowania jonizującego uszeregowałem wraz ze wzrostem aktywności (poszczególne przypadki będą szerzej omówione w osobnych postach):
1.    Świecące farby na bazie soli radu-226 i siarczku cynku, stosowane w zegarkach, kompasach, wskaźnikach i innych przyrządach, które powinny być widoczne w nocy - emisja zarówno beta, jak i gamma, tym silniejsza, im większe źródło (zegarek „Majak” - 0,186 mR/h, kompas Adrianowa 0,92 mR/h, rentgenometr DP-63A - 3,6 mR/h, zegar z samolotu MiG - 5,4 mR/h, wariometr lotniczy - 5,5 mR/h, wysokościomierz 6,8 mR/h - dane dotyczą emisji gamma).



2.      Czujki dymu (czujniki izotopowe / jonizacyjne), do niedawna miały źródełko z amerykiem Am-241 (0,9 µCi, czyli 330 kBq), a starsze modele, np Polon-Alfa DIO-31... pluton Pu-239 o podobnej aktywności -  obecnie czujki te są wycofywane i zastępowane optycznymi, starsze czujki z plutonem potrafiły rozsypywać drobiny radioizotopu przy uderzeniu ;)  (na zewnątrz czujki w bezpośredniej bliskości zauważalna emisja gamma rzędu 0,023 mR/h).

 3.  Elektrody do spawania metodą TIG (czerwone) - zawierają 2% toru Th-232, polepszającego jej parametry użytkowe - emisja rośnie wraz z grubością elektrody i liczbą sztuk, przy pojedynczej elektrodzie fi 1 mm jest ledwo zauważalna, natomiast cała paczka „świeci” jak jedna fi 3 mm.
4.      Koszulki (siatki) żarowe do lamp gazowych (tzw. koszulki Auera) również zawierają tor Th-232 - siatki te wykonane były z 99% dwutlenku toru i 1% dwutlenku ceru, w płomieniu spalającego się gazu emitują białe jaskrawe światło (sam gaz paliłby się na niebiesko lub na żółto, trudno czymś takim oświetlać), niegdyś powszechnie stosowane w gazowych latarniach ulicznych, ciśnieniowych lampach naftowych i turystycznych lampach nakręcanych na butle gazowe, obecnie zastępowane koszulkami niepromieniotwórczymi, np. firmy Luxor, aczkolwiek starsze są stosowane do tej pory w lampach „Optimus”, „Petromax” i in.


5.      Wszelkie elementy z granitu, w tym kostka brukowa, nagrobki itp. - promieniują dzięki śladowej zawartości naturalnego uranu - stąd w miejscach na podłożu granitowym jest podwyższone promieniowanie tła (i ludzie żyją, nawet sędziwego wieku dożywają - zob. Teoria hormezy radiacyjnej).
6.      Żużel dowolnego pochodzenia - w każdej tonie węgla znajduje się 0,5 kg uranu, zatem pojawi się on we wszelkich produktach jego spalania, zarówno w dymie, jak i w popiele, żużlu itp.
7.      Popiół z drewna zawiera radioaktywny potas-40, występujący wraz z innymi izotopami potasu we wszystkich organizmach, zwł. w roślinach pobierających go z gleby wraz z substancjami odżywczymi - po spaleniu drewna procentowa zawartość związków potasu (węglan, azotan) w danej objętości popiołu zwiększa się, stąd łatwiej jest zmierzyć emisję popiołu niż drewna.

8.      Związki chemiczne zawierające potas - np. nadmanganian KMnO4, jodek KI, dwuchromian K2Cr2O7, czy wspomniane przeze mnie wcześniej preparaty uzupełniające niedobory potasu.
9.      Wyroby ze szkła kryształowego - zawierają głównie tlenki ołowiu (minia, glejta), ale także sole potasu (azotan, węglan), ułatwiające jego wytop i obróbkę - stąd słaba emisja beta możliwa do wykrycia czułymi radiometrami.

10.  Kineskopy (nawet wyłączone) - patrz „szkło kryształowe”.
11.  Pracujące telewizory i monitory kineskopowe - od strony ekranu, gdzie jest najgrubsze szkło, promieniowanie nie przekracza wartości mierzonej przy wyłączonym urządzeniu (słaba emisja beta, patrz „szkło kryształowe”), natomiast z tyłu lampy katodowej, jaką jest kineskop, występuje promieniowanie rentgenowskie. Dlatego kiepskim pomysłem jest ustawianie monitorów w biurach „plecami” do siebie, należy też uważać przy naprawach i regulacjach pracujących odbiorników telewizyjnych (obecnie problem ma znaczenie historyczne z racji inwazji ekranów LCD).
12.  Obiektywy i inne soczewki ze szkła lantanowego, np. Tessar - dodatek lantanu poprawiał właściwości optyczne szkła, aczkolwiek kolorowe zdjęcia wychodziły lekko przyżółcone (promieniowanie oddziałuje na materiały fotograficzne i ta właściwość przyczyniła się do odkrycia zjawiska promieniotwórczości przez H. Becquerela i M. Skłodowską-Curie).


13.  Wyroby ze szkła uranowego - popularne w XIX w. i dwudziestoleciu międzywojennym (m.in. huta „Niemen”) jasnozielone ozdobne szkło, fluoryzujące w świetle UV, barwione było dwutlenkiem uranu, którego zastosowanie stopniowo ograniczano wraz z rozpowszechnieniem w społeczeństwie obaw przed promieniowaniem (im starsza produkcja, tym większe stężenie UO2, obecnie produkowane ma śladową zawartość związków uranu). Szkło uranowe wykazuje słabą emisję gamma, trudną do wykrycia mniej czułymi dozymetrami. W podobny sposób barwiono ceramikę, ale oprócz zieleni uzyskiwano także kolor... żółty oraz pomarańczowy.




14.  Powietrze w niewietrzonych piwnicach (radon) - powstaje w wyniku rozpadu promieniotwórczego radu i innych pierwiastków w skorupie ziemskiej, po czym przenika do piwnic przez spękania tynku, radon jest cięższy od powietrza, zatem gromadzi się w najniższej części budynku, ulega rozpadowi alfa, który trudno wykryć typowymi dozymetrami.
15.  Płytki podłogowe wykonane z substancji mineralnych - patrz „granit”
16.  Bloki z „wielkiej płyty”wykonywanej z żużla - patrz „żużel”.
17.  Przelot samolotem, czy nawet wycieczka w góry, zwiększa otrzymywaną przez nas dawkę różnego rodzaju promieniowania atakującego nas z kosmosu (np. UV), w tym także jonizującego (gamma i kosmicznego).

18.  Diagnostyka medyczna, jedno z poważniejszych źródeł dawki pochłanianej przez ludzi podczas całego życia - zsumujcie sobie wszystkie prześwietlenia skręconych kostek, wybitych palców, zębów, płuc, tomografie komputerowe itp. (tabelę dawek podam w osobnym poście) - w przybliżeniu 1/3 dawki pochłanianej przez człowieka w ciągu roku pochodzi od zdjęć RTG, tomografii itp. Porównanie dawek pochłoniętych podczas diagnostyki medycznej i ze środowiska naturalnego

19.  Papierosy - w dymie i popiele zawarty jest polon-210, nie dość, że promieniotwórczy, to jeszcze szkodliwy jako pierwiastek (tak samo jak pluton, metal ciężki, bardziej trujący niż ołów i rtęć). Pomijam oczywiście cały arsenał innych słodkości, którymi trują się palacze, ale to nie jest blog o chemii organicznej i toksykologii ;)

20.  Przemysł jądrowy - przy prawidłowej eksploatacji i braku awarii narażeni są jedynie niektórzy pracownicy, a mianowicie ci, którzy mają bezpośredni kontakt z materiałami radioaktywnymi, choć dzięki różnego rodzaju zabezpieczeniom i procedurom wszelkie dawki są ograniczane do minimum. Zwiedzałem reaktor doświadczalny „Maria” w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku - przed śluzą prowadzącą na halę reaktora promieniowanie nie przekraczało normalnego poziomu tła (0,010 mR/h). Po wejściu na halę podskoczyło do 0,048 mR/h, gdy zbliżyłem się do reaktora, dozymetr ANRI „Sosna” pokazał 0,116 mR/h, natomiast na szczycie jego obudowy zmierzyłem „aż” 28 mR/h. Było to 2800 razy więcej niż normalny poziom tła, ale 14285 mniej, niż wynosi dawka śmiertelna (400 R = 4 Sv). Policzcie sami, ile godzin bym musiał przebywać na tym reaktorze, aby dostać objawów choroby popromiennej? A od rdzenia oddzielało mnie tylko 7 m wody i wziernik z ołowiowego szkła.

Trochę się tego zebrało, prawda? Ale nie wyrzucajcie kryształowych cukiernic, uranowych karafek ani zegarków po dziadku, nie rezygnujcie ze zdjęć rentgenowskich ani przelotów samolotami. A nawet zalecam wizytę w NCBJ w Świerku z dozymetrem w kieszeni :) Niewielkie dawki promieniowania, dodatkowo rozłożone w czasie, nie są szkodliwe dla zdrowia, a wręcz ułatwiają samonaprawę uszkodzonych łańcuchów DNA (teoria hormezy radiacyjnej). Jest tylko jedno zastrzeżenie - o ile radionuklidy nie dostaną się do organizmu, gdyż wtedy mogą poczynić poważniejsze szkody, bombardując komórki bezpośrednio - dlatego namawiam do rzucenia palenia :)

wtorek, 26 listopada 2013

Sprzęt dozymetryczny dostępny na polskim rynku - przegląd



Sprzętu dozymetrycznego jest na rynku cała masa. Od wojskowych przenośnych rentgenoradiometrów DP-66 wyprzedawanych z demobilu za 75 zł + wysyłka, przez produkowane po Czarnobylu radiometry kieszonkowe Biełła czy Polaron-Pripyat  skończywszy na drogich, współczesnych konstrukcjach Gamma-Scout, Radex, Terra-P itp. Pominąłem dozymetry indywidualne,gdyż nie znajdują one zastosowania w domowej dozymetrii.


Uporządkujmy najpierw parę pojęć

Licznik Geigera (a ściślej, licznik Geigera-Mullera) - w języku potocznym określenie używane na każdy miernik promieniowania, niezależnie od jego przeznaczenia czy zasady działania. Ściśle rzecz ujmując, jest to detektor promieniowania wynaleziony przez H. Geigera i W. Mullera w 1928 r., składający się z dwóch koncentrycznych elektrod w szklanej bańce wypełnionej gazem o ciśnieniu mniejszym niż atmosferyczne. Promieniowanie wpadające do licznika powoduje jonizację gazu i wyładowania lawinowe, które są następnie zliczane przez układ pomiarowy (Szczegółowy opis zasady działania licznika G-M). Często na licznik G-M mówi się po prostu "tuba". Na rynku występuje wiele typów tub, od najpopularniejszych SBM-20 stosowanych w "Polaronach", "Sosna" i in. miernikach, przez ich wojskowe odpowiedniki STS-5, starsze BOI-33, mniej czułe DOB-80, czy radzieckie SIZBG. 
Tak więc nie nazywajmy każdego miernika promieniowania "licznikiem Geigera", gdyż niektóre działają na zasadzie komory jonizacyjnej czy licznika scyntylacyjnego, choć są to zwykle droższe mierniki.


***
Radiometr - przyrząd, który mierzy skażenie powierzchni ciałami promieniotwórczymi, a upraszczając - ma dużą czułość i mały zakres pomiaru (najwyżej do 200 mR/h, czyli 0,2 R/h), jest więc najbardziej przydatny w domowych pomiarach. Radiometry mogą być stacjonarne, przenośne (DP-11B) lub kieszonkowe (Biełła, Sosna, Polaron, RKSB-104, vide niżej).

Wojskowy radiometr beta-gamma typu DP-11B z 1959 r.

Kieszonkowe radiometry - u góry RK-67 produkcji Polon-Alfa, pośrodku dwa egzemplarze Polaron-Pripyat, z prawej RKSB-104 z białoruskich zakładów Belwar.
 ***
Rentgenometr - mierzy dawkę ekspozycyjną promieniowania, dla nas istotna jest mała czułość i duży zakres pomiaru - od 0,1 do 300­–500 R/h. Przydatny tylko w warunkach wojny jądrowej, by wiedzieć, ile zostało nam życia ;) Rentgenometry mogą być przenośne (D-08) lub montowane na pojazdach (DP-3B), zwykle działają na zasadzie komory jonizacyjnej, choć niektóre stosują typowy licznik Geigera-Mullera (DP-63A).
Radziecki rentgenometr pokładowy DP-3B, działający na zasadzie komory jonizacyjnej.

Polski przenośny rentgenometr typu D-08 działający na zasadzie komory jonizacyjnej.

  ***
Rentgenoradiometr - dwa w jednym - czuły jak radiometr, ale można przełączyć na wyższy zakres i nie zadławi się od wysokich dawek (osiąga się to, stosując 2 lub 3 tuby Geigera). Są szczególnie przydane w miejscach, gdzie spodziewamy się częstych i gwałtownych zmian poziomu promieniowania, np. w wypadku wypraw do Czarnobyla, gdzie występują „gorące plamy”, czyli miejsca, w których leżą drobiny grafitu i paliwa jądrowego, rozrzuconego z płonącego reaktora podczas eksplozji. Najpopularniejsze modele to polskie DP-66, DP-66M, DP-66M1, DP-75 oraz radzieckie DP-5 (wersje A, B, W, WB).

Polski wojskowy przenośny rentgenoradiometr DP-66M

 ***
Dozymetr - mierzy dawkę pochłoniętą przez człowieka, wyróżniamy dozymetry elektrooptyczne (kondensator o wysokiej sprawności, ładowany, a następnie stopniowo rozładowywany przez promieniowanie, np. DKP-50), chemiczne (roztwór zmieniający barwę, np. DS-70), luminescencyjne (zyskujące zdolność luminescencji w ultrafiolecie, np. ID-11), termoluminescencyjne i in.

Dozymetry indywidualne - u góry radziecki luminescencyjny ID-11, u dołu polski elektrooptyczny DKP-50.


 

Jeżeli chodzi o radiometry kieszonkowe, najbardziej nam przydatne, można wyróżnić kilka grup:

  • najprostsze, mierzące tylko promieniowanie gamma - Master-1 (niemodyfikowany), DGB-01i „Biełła” a.k.a. „Bella”,  DBDG-01U „Fon”, Raton-901 i in. Cecha charakterystyczna - tuba G-M osłonięta metalową folią i schowana w obudowie, bez okienka ze zdejmowaną metalową klapką. Można nimi mierzyć nawet słabe promieniowanie gamma, natomiast umknie nam emisja beta, która jest występuje zdecydowanie częściej, zwłaszcza słabych wśród źródeł w naszym otoczeniu (granit, cegły, popiół). Na pocieszenie dodam, że większość świecących zegarków oprócz promieniowania beta emituje też całkiem silną gammę :)  

  • beta-gamma ze średniej półki, najbardziej przydatne - ANRI 01-02„Sosna”, Polaron RKS-20.03 "Pripyat" alias Hupra HJ001, RKSB-104 „Gorin” vel„Radian” - konstrukcje różnią się zaawansowaniem elektroniki, a więc ilością funkcji („Sosna” najprostsza, RKSB-104 najbardziej złożony), natomiast wspólną cechą są odsłonięte tuby G-M, zakrywane masywną metalową klapką przy pomiarze gamma. Większość liczników używa 2 tub, położonych blisko (Polaron) lub rozstawionych szeroko (RKSB-104, Sosna). Przystępna cena (200-400 zł), solidne wykonanie i łatwość naprawy sprawiają, że te mierniki są najczęściej używane do amatorskich pomiarów. Sam posiadam po jednym egzemplarzu każdego z w/w radiometrów, omówione zostaną w osobnej notce.

  • Nowoczesne, drogie konstrukcje typu Gamma-Scout, Gamma-Check, Terra-P etc. Oprócz podstawowych funkcji podają też błąd pomiaru, aktualną godzinę, umożliwiają transmisję danych na komputer via USB lub Bluetooth, czasem (Radex RD1008) mogą podawać jednocześnie moc dawki promieniowania gamma i natężenie strumienia cząstek beta (w starszych konstrukcjach wymagało to paru pracochłonnych operacji). Jak kogoś stać (500-1700 zł), to OK, ale do amatorskich zabaw wystarczy Polaron czy nawet i Biełła ;)
Zachęcam do eksperymentowania z licznikami Geigera i dobrania metodą prób i błędów najbardziej odpowiadającego naszym potrzebom. Osobiście najczęściej korzystam z Polarona, do pomiarów słabego promieniowania beta używam Sosny, natomiast jak chcę uzyskać najbardziej dokładny, choć też i dłużej trwający pomiar, biorę RKSB-104. 
Zapraszam do obejrzenia filmów ilustrujących cykl pracy wspomnianych mierników:

 Trzy mierniki użyte jednocześnie do pomiaru promieniowania starego wazonu:


Promieniowanie płytek podłogowych - RKSB-104 i Polaron-Pripyat


Pełen test Polaron-Pripyat




poniedziałek, 25 listopada 2013

Historia mojej przygody z dozymetrią

Moja przygoda z dozymetrią zaczęła się podczas wykładów na Wydziale Chemii UW, na które uczęszczałem w ramach og-unów, studiując historię na UW. Od najmłodszych lat interesowałem się fizyką i chemią, a tylko niechęć do wyższej matematyki przeszkodziła mi w poświęceniu się im bez reszty (do tej pory wychodzi to przy przeliczaniu jednostek, zwł. jeśli są to piętrowe obliczenia).
Na wykładzie prof. Czerwiński zaprezentował nam kieszonkowy dozymetr (Polaron-Pripyat) i jego reakcję na rozpuszczalny (musujący) preparat uzupełniający niedobory potasu. Przy saszetce z substancją smakową miernik wydawał z siebie tylko okresowe piknięcia (promieniowanie tła), natomiast przy drugiej, zawierającej sam związek potasu, nieźle się rozgadał :) Niedługo potem kupiłem swój pierwszy dozymetr (DBDG-01U „Fon”, więc nienajlepszy wybór). Z racji niesatysfakcjonujących pomiarów sprawa przycichła, ale dwa lata później trafił mi się pierwszy „zieleniak”, czyli DP-5W. Takich mierników używano podczas katastrofy w Czarnobylu, zresztą 2 szt. były etatowym wyposażeniem elektrowni (niestety, uległy uszkodzeniu i załoga dysponowała jedynie bardzo czułymi radiometrami, co przy mocy dawki 3000R/h czyniło je bezużytecznymi i narażało pracowników na silne napromieniowanie). Miernik ten, często widoczny na zdjęciach z akcji likwidacyjnej, miał 2 pracujące równolegle tuby G-M, jedną od niskich zakresów (dzięki niej mierzył promieniowanie tła i słabe źródła), drugą od wysokich (aż do 200R/h, po 2 godzinach przy takiej mocy dawki otrzymujemy dawkę śmiertelną). Miernik został sprzedany z zyskiem (niewielka podaż na rynku pozwala na windowanie cen) i znowu nastąpiła przejściowa cisza. Ale już ostatnia, stara miłość nie rdzewieje ;)
Pasja powróciła tak z rok temu i to ze zwielokrotnioną siłą :) Obecnie mam pełną szufladę dozymetrów i parę półek załadowanych skrzyniami z przyrządami wojskowymi. Większość testuję i odsprzedaję z uwagi na skromne zasoby lokalowe. Potrafię już intuicyjnie obsługiwać większość przyrządów wyprodukowanych w bloku wschodnim.  Dobrze opanowałem technikę pomiaru - coś, co kiedyś bym uznał za zepsucie się miernika, dziś uważam za dowód na stochastyczny charakter promieniowania. Chwilowo redukuję swój arsenał, by uzyskać środki na zakup następnych przyrządów :)
Powrót do dozymetrii zaczął się od wymagającej remontu „Sosny”, którą do tej pory bardzo cenię za dużą czułość na słabe promieniowanie beta. Potem „Radiatex MDR-1”, współczesna konstrukcja, ale na tej samej tubie SBM-20-1, co konstrukcje radzieckie. Wreszcie Polaron-Pripyat, jeden z lepszych kieszonkowych dozymetrów „pokolenia Czarnobyla”. Coś mnie jednak podkusiło, by kupić inny wynalazek z epoki - RKSB-104, znany też jako Gorin lub Radian - humorzasty i mniej ergonomiczny niż Polaron, ale też ma swoje zalety (chociaż zmienianie tryb pomiaru mikroprzełącznikami to zboczenie, Polaron ma wszystko na frontpanelu). Ostatnim, póki co, nabytkiem, jest oryginalny DP-5B w fabrycznej skrzyni i z pełnym wyposażeniem. Nie kupię „Biełły” ani jeszcze mniej zaawansowanych technicznie sygnalizatorów, podających orientacyjną wartość dawki (Copris, Bierieg). Osoby zainteresowane tymi wytworami techniki odsyłam do zaprzyjaźnionego bloga:
 i kanału YT:

A tymczasem fragment mojej kolekcji:
DP-5W, tzw. zieleniak, mój pierwszy pełnowymiarowy rentgenoradiometr :)
Jeden z dwóch typów najczęściej używanych podczas katastrofy w Czarnobylu.

Radziecki rentgenoradiometr DP-5B, starsza wersja DP-5W, nieco bardziej kłopotliwa w użyciu niż "zieleniak".

Polska wersja radzieckiego radiometru beta-gamma DP-11B.

Polski rentgenometr D-08.

Kieszonkowe radiometry i dozymetry - u góry RK-67, od lewej - luminescencyjny radziecki ID-11, optyczny polski DKP-50, dwie sztuki Polaron-Pripyat i czarny RKSB-104.

DP-66M - polski przenośny rentgenoradiometr produkowany na potrzeby wojska.

Mój asystent umożliwiający uruchomienie wielu starych dozymetrów - zasilacz stabilizowany ZST-1.
Posiada możliwość regulacji napięcia w zakresie 1-15V co 1V i natężenia między 0,1 a 2A.


niedziela, 24 listopada 2013

Tytułem wstępu :)


97% procent spośród Państwa boi się promieniowania. A te 3% to ja i mój asystent - powiedział Profesor podczas wykładu w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku. Miałem ochotę wstać i dołączyć do tych 3%, ale nie chciałem przeszkadzać, wykład był bardzo interesujący. Tym niemniej, widząc ilość mitów i lęków związanych ze zjawiskiem promieniotwórczości postanowiłem założyć niniejszego bloga, aby rozjaśnić w głowach osobom trzęsącym nogami na widok tego oto symbolu:




Będę starał się obalać mity związane ze zjawiskiem radioaktywności, a także prezentować sprzęt dozymetryczny i wyniki pomiarów promieniowania występującego w naszym codziennym życiu. Niektóre doświadczenia zilustruję materiałem fotograficznym i filmowym.

Tymczasem na rozgrzewkę proponuję parę użytecznych linków:

Mój kanał na Youtube:
https://www.youtube.com/channel/UCk26IS2NJUHhltD0rNqvZZg

Zaprzyjaźniona strona z opisami sprzętu dozymetrycznego:
http://dozymetria.wordpress.com/

Porównanie dawek otrzymywanych ze środowiska naturalnego, od diagnostyki medycznej i podczas awarii radiacyjnych:
http://www.paranormalne.pl/topic/27061-dawki-promieniowania-kompendium/

Strona poświęcona głównie promieniowaniu rentgenowskiemu, ale opisy dozymetrów również występują:
http://c4r0.elektroda.eu/_hv/index.php?page=&lang=

Podstawy dozymetrii oraz posługiwanie się radiometrem RKSB-104:
http://mineraly.pg.gda.pl/promieniotworczosc/pomiary.html

Narodowe Centrum Badań Jądrowych w Świerku
http://www.ncbj.gov.pl/

i na wszelki wypadek, jakby ktoś odkrył zgubioną głowicę albo zapomniany mogilnik - Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej
http://www.clor.waw.pl/


Pozdrawiam wszystkich odwiedzających :) Zapraszam do dyskusji i dzielenia się wiedzą :)