Koszulka Auera, czyli blask gazowych lamp

Każdy posiadacz kuchenki gazowej wie, że niebieski (a dawniej żółtawy od zanieczyszczeń) płomień gazu nie nadaje się zbytnio do oświetlania. Wystarczy zapalić palnik w ciemnej kuchni, światło będzie słabsze niż ze świecy czy lampy naftowej. A jednak oświetlenie gazowe królowało w miastach aż do czasów powojennych, stopniowo ustępując, wraz z postępem elektryfikacji, lampom elektrycznym. Dziś gazu używa się jedynie w turystycznych lampach nakręcanych na butlę (stare polskie produkty "Ala", "Kinga", GL-3, GL-5, "Aladyn" i nowsze konstrukcje) oraz w zabytkowych latarniach, służących do dekoracji. W Warszawie światło gazowe możemy podziwiać przy Muzeum Woli, w Muzeum Gazownictwa, na ul. Agrykoli oraz przy ul. Morszyńskiej na Sadybie.

Co sprawiło, że wątły płomień gazu zmienił się w oślepiającą kremową biel zdolną do oświetlania ulic? Otóż była to bawełniana siateczka, nasycana solami toru i ceru, zwana od nazwiska wynalazcy - koszulką Auera. Przy pierwszym uruchomieniu bawełniana koszulka naciągnięta na palnik ulegała spaleniu, tworząc kruchy "kokon" z 99% dwutlenku toru i 1% dwutlenku ceru, który rozżarzał się w płomieniu gazu, emitując intensywne białe światło. Produkowano też koszulki fabrycznie wypalone, lecz z racji delikatności były kłopotliwe w montażu i transporcie.
Poniżej bawełniana koszulka naciągnięta na palnik, na początku pierwszego odpalenia, w pełni rozpalona i w stanie gotowym do użytku:

Film z pracy takiej lampy (powyższe screeny są z niego):

Zasadę działania najlepiej można zaobserwować m.in. w latarniach przy ul. Agrykoli, gdzie koszulki w niektórych palnikach uległy zbiciu - zamiast ostrego białego światła widać pojedynczy język ognia jak z zapałki. Innym przykładem jest latarnia z Muzeum Gazownictwa - płomień dyżurny pali się na niebiesko:

 A jak pociągniemy za łańcuszek do odpalania (zapytajcie obsługę Muzeum, powinni pozwolić), to zobaczymy, że koszulki żarowe dają biały blask:

Temperatura topnienia czystego toru wynosi 1750 st. C, a stosowanego w lampach jego dwutlenku aż 3350 st. C, zaś spalanie gazu ziemnego daje 500-900 stopni, koszulki więc jedynie rozżarzają się, a nie topią. Oczywiście po pewnym czasie zmianie ulega ich struktura krystaliczna, pękają i przepalają się.

Zawartość dwutlenku toru sprawiała, że koszulki te były promieniotwórcze, emitując głównie emisję beta i słabą gammę. Obecnie, w związku z ryzykiem skażenia przy uszkodzeniu koszulki, bardzo kruchej po wypaleniu, zaczęto produkować siatki bez substancji radioaktywnych, gdzie tor zastąpiono cyrkonem i cerem, np. popularne na Allegro firmy Luxor. Oczywiście, nadal można nabyć różne koszulki ze starych zapasów. Poniżej przykłady - najczęściej pojawiają się importowane do Polski przez Centralę Handlu Zagranicznego UNIVERSAL koszulki firmy Valor International LTD, jak również stara produkcja firmy "Luxor".

Czasem trafiają się nawet i przedwojenne m.in. z firmy "Żar" S.A. z Nowego Tomyśla, produkowanych również podczas wojny po przejęciu firmy przez Niemców (firma zmieniła nazwę na "ZAR" A.G.). Ich aktywność jest podobna i wynosi ok. 200-300 cps mierzone miernikiem EKO-C.

Starsze koszulki często wytwarzano w postaci gotowych "czaszy" wypalanych już w fabryce, przypominających nieco współczesne żarówki. Były one jednak bardzo kruche i trudne w transporcie. Oglądałem kiedyś dwa egzemplarze firmy "Auerlux" z Czechosłowacji, niestety oba w kawałkach - producent niefrasobliwie włożył je luzem do tekturowych rurek z przykrywkami. 

Mniej kłopotliwe były koszulki w postaci miękkiej "siateczki", które dopiero po naciągnięciu na palnik i zapaleniu go zmieniały się w kruchy żarnik. W stanie nieużywanym, złożone na płask, można je było bez problemu transportować w dużych ilościach. Stosowano je w gazowych oraz naftowych lampach ciśnieniowych m.in. firmy Petromax. Sposób ten stosuje się do dziś, jak widać na fotografiach:

Emisja beta i gamma ze starych koszulek jest na tyle silna, że nawet strzęp takiej koszulki przy jednej z lamp sprzedawanych na targu dawał wyraźny wzrost wskazań dozymetru. Oczywiście metalowa pokrywka "kominka", powietrze w środku i dość grube matowe szkło samej lampy wystarczająco skutecznie tłumią emisję - na zewnątrz jedynie dwukrotne podniesienie tła bezpośrednio przy kloszu:

Problem może pojawić się przy stłuczeniu takiej koszulki, gdyż powstaje wtedy drobny pył, mogący dostać się np. do płuc. Pył również osiada na wewnętrznych elementach lampy (palnik, kominek, szkło) i jego aktywność jest wykrywalna, o czym przekonałem się eksperymentalnie. 

Dlatego w takim wypadku należy jak najszybciej kilka razy zetrzeć skażoną powierzchnię za pomocą wilgotnej ściereczki, do której przykleją się okruchy i pyłki. Do każdego przetarcia należy użyć świeżej szmatki, aby nie rozsmarowywać ponownie już startych drobin. Po "dekontaminacji" zużyte czyściwo najlepiej zakopać w ustronnym miejscu. Demontażu takiej lampy lepiej dokonywać na dworze, w rękawiczkach i maseczce czy wręcz pod wodą (tylko potem dobrze wysuszyć).

Poniżej filmik porównujący stare koszulki żarowe i współczesne "bezpieczne" firmy Luxor:

[edit 03.01.2014]

Właśnie przysłali mi koszulki żarowe firmy ZAR A.G. z... Neutomishel w Warthegau, czyli dawnej "Żar" S.A z Nowego Tomyśla, wyprodukowane podczas hitlerowskiej okupacji w latach II wojny światowej. Koszulki są dwóch typów - długie "rękawy" w tekturowych tubach uszczelnionych wojłokiem i kopułki na ceramicznych pierścieniach, podobnych do tych czechosłowackich, konfekcjonowane w sześciennych pudełkach ze specjalnym mocowaniem, dzięki któremu koszulka nie lata po całym opakowaniu. Koszulki są wypalone już fabrycznie, przez co są bardzo kruche - dobrze, że kupiłem po 3 sztuki każdej, gdyż jedna każdego typu uległa popękaniu.

Mniejsze koszulki, choć podobne do tych czechosłowackich, to jednak mają inną fakturę i inny splot siatki, poza tym są do pewnego stopnia elastyczne - uginają się pod palcem, zamiast od razu pękać. Z kolei aktywność koszulek przedstawia się następująco:

Udało mi się znaleźć nawet oryginalne przedwojenne reklamy tychże koszulek:

***

Obecnie w dystrybucji są wyłącznie koszulki wykonane z użyciem związków nieradioaktywnego ceru i cyrkonu. Na ich opakowaniach widnieje przekreślony symbol radioaktywności. Poniżej przykład z podkreśleniem w kilku językach, że koszulki nie są radioaktywne:

Koszulka "New Veritas" - autor zdjęcia bardzo się dziwi, ze koszulka jest reklamowana jako "nieradioaktywna", bo to jakby pisać na butelce piwa, że nie zawiera zardzewiałych gwoździ. A może "radiofobia dźwignią handlu"? Pod spodem jeszcze był jeden komentarz o błysku jaśniejszym niż tysiąc słońc po przekroczeniu masy krytycznej - pozostawiam to bez komentarza...

Koszulka "Helox" firmy "Petromax", reklamowana jako niezawierająca azbestu i substancji radioaktywnych:

Z lewej współczesna, nieradioaktywna koszulka austriackiej firmy "Luxor" i starsze, zawierające Th-232 - środkowa ma metkę przypinaną w Zakładach Metalowych w Świebodzicach (późniejszy Predom-Termet), gdzie produkowano gazowe latarenki na butle.

I na koniec koszulki, na które trafiłem wiele lat później. W ogóle jeśli chodzi o tego typu siateczki, to albo występują na rynku pojedynczo, dołączane jako zapas do lampek turystycznych, albo w pudełkach po 10 szt. Tak też było w tym przypadku:

Koszulki ze starej produkcji z Indii - te z lewej dają 200 cps, z prawej 300 na monitorze EKO-C.

Porównanie aktywności obu typów  - zarówno pojedynczych koszulek, jak i 10-paków:

Generalnie moc dawki od siatek żarowych jest dość wyrównania, a jej wahania zależą bardziej od rozmiaru siatki niż od zawartości toru-232. Są oczywiście wyjątki - powyższe siateczki "Todi" generują wyraźnie niższy poziom promieniowania niż "Nightsun".

Podsumowując, siateczki te stanowią jedno z najłatwiej dostępnych, a także najbezpieczniejszych "źródełek" do testowania aparatury dozymetrycznej, a nawet spektrometrycznej. Emitowane promieniowanie jest dość "miękkie" i łatwo je wyekranować wkładając siateczkę do słoika czy grubszej blaszanki. Jednocześnie ma wystarczającą energię, by spowodować wzrost wskazań dozymetrów, które mierzą jedynie emisję gamma, gdyż mają licznik G-M owinięty folią ołowianą (Biełła, Fon, Raton-901 i cała masa indykatorów).

Powiem więcej, stosunek emisji gamma do beta przy siateczkach wynosi ok. 1:10, co przydatne jest, jeśli chcemy ocenić, czy filtr odcinający emisję beta w naszym dozymetrze ma odpowiednią grubość i dobrze spełnia swoją rolę. Dotyczy to dozymetrów takich jak ANRI Sosna, Polaron Pripyat', RKSB-104, RKGB-01, RK-6, jak również wojskowych DP-66, DP-75 i DP-5. Wystarczy dokonać pomiaru z zamkniętą i otwartą osłoną okienka pomiarowego. Typowe siateczki powinny dawać 3 µSv/h gammy i 30 emisji łącznej, jeśli są większe, odpowiednio 4 i 40.

Na zakończenie chciałbym przypomnieć o BHP przy obchodzeniu się z siateczkami - najlepiej przechowywać je w woreczkach strunowych i nie wyciągać, aby nie zanieczyścić niewidocznymi drobinami naszego stanowiska pracy. Temat ten jeszcze rozwinę. Stay tuned!