Co się zdarzyło w Czarnobylu?

Czarnobyl - obok Hiroszimy i Nagasaki jeden z symboli nuklearnej apokalipsy. Można powiedzieć, że nawet bardziej złowieszczy, gdyż bomby atomowe zrzucono w warunkach wojennych, a w Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej siła atomu miała być ujarzmiona i służyć celom pokojowym.

Na temat katastrofy narosło wiele mitów oraz różnorakiej twórczości satyrycznej, częstokroć ocierającej się o czarny humor. Zacznijmy jednak od podstaw - Co zdarzyło się 26 kwietnia 1986 r.? Przy okazji postaram się wyprostować parę błędnych poglądów na energetykę jądrową i biologiczne skutki promieniowania.

Co wybuchło?

W CzAES (Czarnobylskaja Atomnaja Elektrostancija) pracowały 4 reaktory typu RBMK-1000 o mocy 1000MW każdy. Planowano budowę 2 kolejnych bloków, które miały uczynić z tej elektrowni najsilniejszą elektrownię jądrową świata. Już z 4 blokami czarnobylska elektrownia im. Lenina produkowała 10% mocy elektrycznej w całym ZSRR. Obok elektrowni zbudowano praktycznie od zera całe miasto Prypeć, przeznaczone dla pracowników zakładu i liczące ok. 50 tys. mieszkańców.

Reaktory pracujące w Czarnobylu miały szereg wad konstrukcyjnych i dlatego nie były stosowane nigdzie poza ZSRR. Moderatorem był łatwopalny grafit. Chłodziwem była woda, którą należało izolować od rozgrzanego do czerwoności grafitu, gdyż pęknięcie któregoś z kanałów wodnych oznaczało termiczny rozkład wody, powstanie gazu piorunującego (wodór + tlen 2:1) i potężną eksplozję. Co więcej, w razie utraty czy zagotowania wody rosła moc reaktora, w przeciwieństwie do stosowanych na zachodzie reaktorów wodno-ciśnieniowych. Jakby tego było mało, pręty sterujące miały końcówki z grafitu, które jako pierwsze wchodziły w kanały rdzenia i chwilowo zwiększały moc reaktora, zanim je zmniejszyły. Krótko mówiąc, hamulec na moment stawał się pedałem gazu. Również prędkość przesuwu tych prętów była za mała. Reaktor nie miał obudowy bezpieczeństwa, niemożliwej do wykonania przy tym typie konstrukcji. Na sam koniec - przy niskiej mocy stawał się bardzo niestabilny na skutek tzw. zatrucia ksenonowego (gromadzenia w paliwie produktów rozpadu uranu z ksenonem na czele). Do jego zalet należała łatwość rozbudowy, możliwość pracy na niskowzbogaconym paliwie i produkcji plutonu do celów wojskowych - czyli jak to w ZSRR :)

Dlaczego wybuchło?

Wybuch spowodowany był przez eksperyment, który był źle przygotowany i niewłaściwie przeprowadzony, w dodatku w reaktorze o dość niebezpiecznej konstrukcji. Eksperyment ten miał być przeprowadzony przed włączeniem reaktora do eksploatacji, ale poniechano tego, by dotrzymać terminu uruchomienia reaktora (czasy gospodarki planowej, wyścigu pracy i wszechobecnej ideologii). Eksperyment miał sprawdzić, czy w razie awarii zasilania (wywołanej np. wojną) zdążą się włączyć awaryjne generatory podtrzymujące (taki ówczesny UPS). Tutaj uwaga. W elektrowni jądrowej część wytwarzanego prądu służy do zaspokojenia potrzeb własnych, takich jak: oświetlenie, aparatura sterująca i pomiarowa, systemy bezpieczeństwa, pompy chłodzenia itp. Jeżeli coś wysiądzie, zasilanie przejmują agregaty napędzanie silnikami Diesla, ale wymagają one kilkudziesięciu sekund, by osiągnęły odpowiednie obroty. Mamy więc „czas martwy” między zanikiem zasilania a „rozkręceniem się” agregatów. Na szczęście turbiny wytwarzające prąd mają pewną bezwładność - jak np. kręcące się koło rowerowe - i przez jakiś czas jeszcze wytwarzają prąd, choć o stopniowo słabnącym napięciu. Mamy więc sytuację, w której wysiada zasilanie, turbina stopniowo traci obroty, a jednocześnie agregat stopniowo zwiększa swoje obroty - i pytanie, kto zdąży. Pierwsze testy wypadły negatywnie, planowano zamontować agregaty o krótszym czasie rozruchu, ale ostatecznie zmodyfikowano turbiny, by dłużej obracały się siłą rozpędu. Nie przetestowano tego jednak w praktyce... aż do nocy z 25  na 26 kwietnia 1986 r.

Nakreśliłem już założenia eksperymentu, teraz czas na jego przebieg. Test został przeprowadzony przez inną zmianę robotników niż ta, która była do tego przygotowana, ponieważ nagle zażądano z dyspozytorni rozdziału mocy, aby opóźnić wyłączenie bloku.

Eksperyment przesunął się, przeszkoleni pracownicy poszli do domów, zatem dość poważny test pozostał w rękach osób niedoświadczonych, na dodatek pod kierownictwem dość apodyktycznego inżyniera.  Dodatkowo wyłączono systemy bezpieczeństwa, aby nie przeszkadzały w przeprowadzeniu doświadczenia.

Gdy z dyspozytorni mocy w Kijowie przyszło zezwolenie na wyłączenie bloku IV, wypadki nastąpiły bardzo szybko. Moc reaktora zmniejszono zbyt gwałtownie, zatem następnie spróbowano ją zwiększyć, wyjmując kolejno większość prętów kontrolnych. Gdy moc nagle podskoczyła, na reakcję było już za późno. Kanały prętów kontrolnych odkształciły się pod wpływem temperatury, przez co pręty uległy zaklinowaniu. Rozszczelniony kanał paliwowy spowodował kontakt wody z rozżarzonym grafitem, a cyrkonowe koszulki kanału ułatwiły termiczny rozkład wody i zapłon wytworzonego wodoru. Eksplozja zerwała pokrywę reaktora i rozrzuciła radioaktywne substancje po okolicy. Cięższe elementy paliwa i grafitu wylądowały blisko, ale pył promieniotwórczy emitowany podczas wielodniowego pożaru skaził pół Europy.

Akcja ratownicza

Na miejsce katastrofy najpierw przybyła zakładowa straż pożarna. Strażacy bez żadnych strojów ochronnych próbowali ugasić pożar za pomocą zwykłych węży strażackich. Brak wiedzy o naturze promieniowania i przekonanie, że to zwykły pożar, spowodowały napromieniowanie wielu strażaków i śmierć 6 spośród nich. W elektrowni brakowało sprzętu dozymetrycznego przystosowanego do pomiaru wysokich dawek - z 2 mierników typu DP-5 jeden był uszkodzony, drugi przywalony gruzem. Radiometry przeznaczone do pomiaru niskich dawek były bezużyteczne wobec mocy dawki rzędu tysięcy rentgenów na godzinę.

Ekipy ratownicze ściągano z całego kraju. Państwo, które planowało wojnę atomową, nie było w stanie dostarczyć odpowiedniej ilości kombinezonów i innego sprzętu ochronnego. Załogi śmigłowców i wozów pancernych same wykonywały prowizoryczne osłony z ołowiu, aby choć trochę zmniejszyć otrzymaną dawkę. Do gaszenia reaktora użyto śmigłowców, które zrzucały w płonący rdzeń glinę, piasek, ołów i związki boru. Substancje te miały pochłaniać ciepło, uszczelniać reaktor (ołów), także pochłaniać neutrony powstająe w wyniku przemian jądrowych (związki boru). Zrzuty nie były zbyt celne, wiele załóg zatruło się oparami ołowiu, a jednocześnie nakrycie płonącego reaktora szczelną „czapą” stworzyło ryzyko jego przetopienia się przez fundamenty i skażenia wód gruntowych. Dodatkowo, w basenie rozbryzgowym pod reakorem znajdowała się pewna ilość wody - gdyby rozżarzony rdzeń zetknął się z nią, doszłoby do kolejnej eksplozji. Aby tego uniknąć, drążono tunel pod reaktorem, aby usunąć wodę i wykonać betonową wylewkę. Do niektórych prac planowano użyć zdalnie sterowanych robotów, ale ponieważ z powodu wysokiego poziomu promieniowania szwankowały ich obwody elektroniczne, ostatecznie użyto ludzi, zwanych „robotami biologicznymi”. Szczególnie ryzykowne było usuwanie kawałków paliwa jądrowego rozrzuconych na dachu sąsiedniego reaktora, które należało zrzucić na ziemię i zneutralizować. Likwidatorzy, we własnoręcznie wykonanych ołowianych kombinezonach, mogli pracować zaledwie 40 sekund - co starczało na 2 ruchy łopatą - i musieli być zastępowani następnymi, gdyż otrzymali taką dawkę, jak normalny człowiek przez całe życie. Reaktor płonął 9 dni, rozsiewając wysokoaktywne cząstki na wysokość kilometra. Skalę skuteczności skażenia promieniotwórczego, rzędu miliardów bekereli, najlepiej ilustruje fakt, że z reaktora ulotniło się raptem 30 kg cezu-137 i 0,5 kg jodu-131! Jak widać, wystarczyło na pół Europy... Sam reaktor zawierał ok. 190 ton paliwa jądrowego...

Ewakuacja i reperkusje

Po katastrofie podjęto decyzję o ewakuacji miasta Prypeć - oficjalnie na 3 dni, faktycznie - na zawsze. Tętniąca życiem miejscowość stała się miastem-widmem, z pordzewiałą karuzelą w wesołym miasteczku i straszącymi, pustymi oknami bloków. Ewakuowano również mieszkańców okolicznych wsi, a ich domy buldożerami spychano do wykopanych uprzednio dołów. Niektórzy mieszkańcy pozostali na miejscach, ukrywając się w lasach i żyjąc z tego, co urodzi ziemia. Niektórzy mieszkają tam do chwili obecnej, inni powrócili po jakimś czasie, jako tzw. samosioły. Mimo silnego skażenia promieniotwórczego, w Kijowie odbyły się pochody pierwszomajowe, a także start kolejnego Wyścigu Pokoju. Władze robiły wszystko, by uniknąć paniki, zarówno na Ukrainie, jak i w innych państwach bloku wschodniego. W Polsce zmuszono kolarzy do udziału w Wyścigu, choć wycofała się większość ekip zachodnich. Polskich sportowców jednak zmuszono za pomocą szantażu, dziwiąc się następnie słabym wynikiem.

Katastrofy jednak nie dało się ukryć. Pożar reaktora widoczny był z zachodnich satelitów. A gdy w szwedzkiej elektrowni jądrowej w Forsmark pracownik wniósł na ubraniu pył radioaktywny - Szwedzi podnieśli alarm. Podejrzewano wojnę atomową, ale analiza składu izotopowego wskazała jednoznacznie, że źródłem skażenia był reaktor. Ustalono nawet stopień wypalenia paliwa jądrowego (na podstawie zawartości produktów rozpadu uranu). Początkowo radioaktywny obłok omijał terytorium Polski, gdyż wiatr skierował go na północ, jednakże po dwóch dniach dotarł też do naszego kraju. 28 kwietnia stacja w Mikołajkach zanotowała gwałtowny wzrost aktywności radioaktywnej w powietrzu. Jednym ze zwiastunów awarii radiacyjnej u „wielkiego brata” była konfiskata aparatury dozymetrycznej, przeprowadzona przez UB w instytucjach naukowych. Mimo to, parę osób dokonało własnych pomiarów, m.in. w szpitalach i innych placówkach wykorzystujących promieniowanie rentgenowskie oraz źródła izotopowe.  Cenzura starała się moderować informacje w prasie i telewizji, gdyż za wszelką cenę chciano uniknąć wybuchu paniki. Uspokajające komunikaty spotykały się jednak z murem nieufności społeczeństwa, na którą „władza ludowa” ciężko sobie zapracowała. Akcja podania płynu Lugola dzieciom, młodzieży i kobietom w ciąży była spóźniona (jod należy podać przed narażeniem na promieniowanie), choć rodziny „towarzyszy” i milicjantów otrzymały specyfik odpowiednio wcześniej. Tym niemniej, akcję przeprowadzono bardzo sprawnie i  wiele milionów osób otrzymało ten specyfik w ciągu kilku dni, pomimo panujących problemów z zaopatrzeniem. O propagandowych technikach ukrywania katastrofy przez władze polskie napisałem pracę magisterską obronioną 20.09.2010 i opublikowaną w Dziejach Najnowszych ze stycznia 2011 r.

Kontrowersje

Czarnobyl wzbudził wiele kontrowersji. Zakwestionowano sens rozwoju energetyki jądrowej. W Polsce zawieszono, a w końcu zrezygnowano z budowy elektrowni w Żarnowcu, lansując m.in. hasło „Żarnobyl” i strasząc wizjami popromiennych mutantów. Katastrofa odsłoniła słabość konającego ZSRR, razem z klęską w Afganistanie definitywnie podkopując prestiż „imperium zła”. Jednocześnie, dzięki mediom, bezduszność sowieckiej polityki, szafującej życiem obywateli - dotarła do światowej opinii publicznej.

W całej dyskusji padło wiele ostrych słów i bardziej lub mniej sensownych argumentów. Jak widać, w epoce postindustrialnej ludzie dyskutują nad zabezpieczeniami reaktorów atomowych, nie rozumiejąc oznaczenia „220 V” na odkurzaczu.

Sporna jest liczba ofiar  oraz rozmiar skażonego terenu.  Jedna teoria straszy „tysiącami zabitych chowanych w przydrożnych rowach”, powtarzanymi bezmyślnie za zachodnią prasą. Druga zakłada, że skażenie dotyczy tylko najbliższego otoczenia reaktora i ewakuacja Prypeci była niepotrzebna i naraziła ludzi na stres oraz problemy psychospołeczne po przeprowadzce, co skutkowało alkoholizmem, depresją, chorobami serca i wzrostem liczby samobójstw. W Strefie wokół Czarnobyla rozwinęło się życie i powstał jedyny w swoim rodzaju rezerwat przyrody, choć występują pewne anomalie. Nieznana jest dokładna liczba ofiar, zwłaszcza wśród łącznej liczby 600 tys. likwidatorów. Nie wiadomo, ilu spośród nich zachorowało na nowotwory i zmarło. Po katastrofie zaobserwowano zwiększoną częstotliwość występowania nowotworów tarczycy u dzieci, ale wcześniej nie przeprowadzano porządnej diagnostyki, a wiele przypadków to guzy „ciche”, nieujawniajace się przez całe życie. Jak widać, niewiadomych jest dużo. Obecnie promieniowanie w Strefie jest wyraźnie podniesione, ale bez zagrożenia dla życia, choć pracujące tam osoby pracują w systemie zmianowym, pod kontrolą dozymetryczną. W Polsce opad poczarnobylski stanowi 1% łącznego tła promieniowania. Większość izotopów (stront, jod, cez) została wypłukana lub uległa częściowemu rozkładowi. Tym niemniej, protesty przeciwko energetyce jądrowej są bardzo silne, a ekologiczna propaganda stosuje nieuczciwe chwyty w dyskusji - odsyłam do poprzedniej notki.

Radiometr beta-gamma RBG-58 - czeska wersja DP-11B?

Miernik ten, nabyty w Czechach, wygląda na bardzo podobny do "naszego" DP-11B. Zwróćmy uwagę na konstrukcję sondy, jej połączenie z przedłużką i rodzaj przesłony beta/gamma. Podobna jest również skala z jedną podziałką, wymagającą odczytywania pomiaru na specjalnej rozpisce przymocowanej do panelu przedniego. Z drugiej strony elektronika jest bardziej zaawansowana, do zasilania wystarcza jedno ogniwo 1,5V (!) i nie potrzeba żadnych regulacji, napięcie stabilizuje się samo. Miernik ma tzw. kwarc umieszczony w osobnym przedziale nad miejscem baterii i osłonięty wojłokową "skarpetką". Co do sprawności, urządzenie wygląda na bardzo czułe, IV zakres porównywalny z DP-11B. Zakres mocy dawki promieniowania gamma 0,05-50 mR/h, więc silnych dawek tym nie zarejestrujemy, ale to radiometr, więc nie do tego służy :)

Sprzęt opisałem raczej jako ciekawostkę niż urządzenie do codziennej pracy, choć muszę przyznać, że słuchawki ma całkiem wygodne :) Niestety, wymaga dość mocnych ogniw, jedna bateria R-20 nie daje wystarczającego napięcia, trzeba posiłkować się zasilaczem laboratoryjnym i ostrożnie dobierać natężenie prądu, aby nie przeciążyć elektroniki. 

 Sprzęt jest mało znany w Polsce, zatem zamieszczam fragmenty oryginalnej instrukcji obsługi:

Świecący lotniczy paliwomierz

Trafił mi się na targu stary paliwomierz, prawdopodobnie z samolotu - bo jakiż inny sprzęt mógł zabierać 700 litrów paliwa? Urządzenie zachowało się w dobrym stanie, nie licząc piasku za szybką miernika, ale nie chce mi się go rozbierać, bo jeszcze skontaminuję biurko. Zżółkła farba na wskazówkach i cyfrach wykazuje emisję gamma rzędu 1,6 mR/h (16 µSv/h)  i prawie dwa razy tyle bety.  Jest to bardzo cenne źródło do testowania dozymetrów, zwłaszcza tych mniej czułych i mierzących tylko promieniowanie gamma, np. Biełła, czy różnego rodzaju indykatorów. Farba świeci tylko w ultrafiolecie i niezbyt mocno, widać zużyciu uległ scyntylator, emitujący światło pod wpływem promieniowania (sam rad zawarty w farbie ma okres połowicznego rozpadu 1620 lat, więc nieprędko się "wyświeci"). 

Podobno można uzupełnić scyntylator (gł. siarczek cynku) na wskazówkach i cyfrach, by przywrócić im zdolność świecenia, aczkolwiek krusząca się farba mogłaby skazić stanowisko pracy. Póki zegar jest zamknięty, nie stwarza zagrożenia, najbardziej niebezpieczny jest pył, który może dostać się do organizmu, powodując skażenie wewnętrzne. Dlatego też należy uważać przy pracy z koszulkami żarowymi typu Auera czy świecącymi tarczami od zegarków. Więcej napiszę w osobnej notce o skażeniach :)

Większość starych zegarów lotniczych dostępnych w handlu jest albo droga - 200-600 zł, jeśli nie więcej, albo stosują nowoczesne farby świecące, wykazujące znikomą emisję, lub całkowity jej brak (a ceny jak wyżej).

Dozymetr "Biełła" (Bella) - recenzja

Ostatni ze znanych radzieckich dozymetrów, bardzo rozpowszechniony, choć o mało imponujących osiągach. Biełła, znana też jako "Bella" (imię żeńskie) to kieszonkowy dozymetr mierzący moc równoważnika dawki w mikrosiwertach na godzinę (µSv/h). Wykorzystuje jedną tubę SBM-20, pomiar trwa 40 sekund, wynik wyświetlany jest przez kolejne 40, po czym cykl powtarza się. Tuba owinięta cienką folią ołowianą, zatem miernik nie mierzy promieniowania beta. Zasilanie typową baterią 6F22, montowaną z przodu urządzenia (!). Istnieje wersja na dwóch tubach, mająca dwa zakresy pomiarowe.

Miernik ten nigdy nie cieszył się moją sympatią z racji dość uciążliwej obsługi i skromnych możliwości. Zdecydowanie wolę Sosnę, która oprócz solidniejszej obudowy ma otwieraną klapkę, umożliwiającą pomiar beta i mierzy w ciągu 20 sekund.

Komplet - licznik z instrukcją, pudełkiem i foliowymi futeralikami zabezpieczającymi przed skażeniem.

 

Wyświetlacz - pasuje do ANRI Sosna, MS-04B Expert, Raton-901 i DBGB-01U Fon 

Obsługa

Dozymetr włącza się dolnym przyciskiem z boku obudowy. Wynik zaczyna wzrastać i miernik wydaje piknięcia, chyba że górny przełącznik, wyłączający dźwięk, jest w dolnym położeniu. Podczas pomiaru widoczne są wszystkie kropki na wyświetlaczu, a gdy pomiar się zakończy - tylko ta, odpowiadająca przecinkowi - ale licznik nadal pika! Wynik wyświetla się przez kolejne 40 s i miernik zaczyna liczyć od nowa. Wolę Sosnę, która piknie na koniec pomiaru i wynik widać, dopóki go nie zresetujemy. "Biełłę" resetujemy podczas trwania pomiaru za pomocą guziczka na szczycie obudowy, służy on też do sprawdzania baterii (zapala czerwoną diodę). Licznik G-M umieszczona jest z boku obudowy, stąd tą stroną musimy przykładać dozymetr do źródła promieniowania. 

Spotkałem się z próbami odwijania folii z licznika G-M i wycinania okienka w obudowie, aby umożliwić pomiar, a właściwie indykację emisji beta. Nie polecam takich praktyk przede wszystkim z uwagi na nieliniową charakterystykę energetyczną liczników G-M, które są bardziej czułe na słabe promieniowanie. Stąd usunięcie ekranowania spowoduje zawyżenie wyniku przy niskoenergetycznym promieniowaniu względem tej samej mocy dawki promieniowania wysokoenergetycznego. O samej charakterystyce jeszcze wspomnę, zatem tutaj umieszczę jedynie przykładowy wykres czułości licznika skompensowanego energetycznie i nieskompensowanego:

Jak widać, możliwości dozymetru nie oszałamiają, nawet jeśli miałbym mierzyć tło gamma w terenie, zabrałbym w tym celu "Sosnę", która jest wodoszczelna i nie tak przaśnie wykonana. Zaletą miernika jest niska cena ok. 200-300 zł, choć za te pieniądze lepiej kupić któryś z chińskich dozymetrów z Aliexpress. 

Podsumowując, w domowej dozymetrii zastosowań dla miernika jest niewiele, zwłaszcza, że większość spotykanych w codziennym życiu źródeł to źródła beta-aktywne lub o słabej emisji gamma. Emisję gamma wykazują siatki Auera do lamp gazowych oraz farby świecące w starych zegarkach (oba typy źródeł wykazują również emisję beta). Biełła nie zmierzy nam słabo aktywnego szkła uranowego czy tarcz od zegarków z niewielką ilością farby radowej, a inne słabe źródła może mierzyć bardzo niedokładnie.

Zdjęcia dzięki uprzejmości Sprzedawcy z Allegro - mój egzemplarz nie miał naklejek.

Biełła była produkowana w dwóch wersjach kolorystycznych - brązowej i szarej - przez różne zakłady na terenie ZSRR.  Widoczne są też różnice kroju pisma na etykietach - z lewej produkcja zakładów "Elektron", z prawej "Impuls":

Inna wersja nalepek - z fabryki "Tienzor":

Rzadki design nalepki z "Impulsa", w Polsce niespotykany:

Kolejna odmiana - fabryka "ELAT", ta sama, co produkowała m.in. dozymetr Jupiter SIM-05 oraz indykator SIM-03:

I jeszcze wersja eksportowa na rynek czeski, opisana jako Radiometr D-400 (źródło):

Biełła występowała również w rzadkiej wersji z dwiema tubami G-M, oznaczonej DBG-01N, z drugim zakresem aż do 999,9 µSv/h (99,99 mR/h) i czasem pomiaru 4 s - zdjęcia dzięki uprzejmości Sprzedawcy:

I jeszcze inny model - Biełła-I (Белла-И) z 1990 r., a więc wcześniejsza, z obudową z klipsem do paska i innymi detalami. Obudowa zapożyczona z produkowanego wcześniej dozymetru DKS-04:

http://pripyat.de/geigerbella.htm

Porównanie typowej Biełły (brązowa), pierwszej Biełły-I (szara) oraz opracowanego zaraz po Czarnobylu DKS-04 (czerwony) - następstwo modeli jest ewidentne:

Miernik w akcji wygląda tak (ponieważ mierzy tylko gammę, do testów użyłem świecących zegarków i zegarów, emitujących zarówno promieniowanie beta, jak i gamma):

Jeśli kogoś interesuje, jak Biełła wygląda w rentgenie, oto prześwietlenie autorstwa Karola z kultowego bloga c4r0 poświęconego elektronice, laserom, urządzeniom rentgenowskim i dozymetrom:

https://n.ethz.ch/~kluszcz/index.php?page=xrays/gallery&gal=1&fot=23

Wersja na papierze fotograficznym:

https://n.ethz.ch/~kluszcz/index.php?page=xrays/gallery&gal=2&fot=19

I w porównaniu z RKSB-104 oraz Polaronem - rozpoznacie, który jest który?:

https://n.ethz.ch/~kluszcz/index.php?page=xrays/gallery&gal=2&fot=18

Monitor skażeń powierzchni RKP-1-2 - recenzja

Monitor skażeń powierzchni RKP-1-2 jest wprowadzoną w 1975 r. ulepszoną wersją monitora RKP-1 z 1969 r. Od poprzednikach różni się wyskalowaniem oraz sposobem zasilania, a także drugorzędnymi szczegółami konstrukcji. Starszą wersję, która znacznie rzadziej występuje na rynku, omawiałem w osobnej notce [LINK].  Oba te przyrządy, a także ich następca RKP-2, są nazywane "żelazkami" z racji charakterystycznej rączki.

 

RKP-1-2 mierzy łączną aktywność emiterów beta i gamma w impulsach na sekundę, jak również moc dawki w µGy/h. Przeznaczony jest przede wszystkim do kontroli skażeń powierzchni, takich jak stoły robocze czy odzież, a także pomiaru poziomu promieniowania w otoczeniu. Spełnianie obu tych funkcji ułatwia  charakterystyczny zdublowany włącznik. Jeden znajduje się w uchwycie "żelazka" i uruchamiamy go, biorąc przyrząd do ręki.  Drugi umieszczono z tyłu uchwytu i włącza się, gdy miernik postawimy na sztorc.

 

Detektorami promieniowania są 3 cylindryczne liczniki GM, tworzące okienko pomiarowe o łącznej powierzchni 150 cm2. Stosowano liczniki radzieckie STS-6 lub SBM-19 albo ich polski odpowiednik BOI-53.

 

Liczniki te są de facto znacznie powiększonymi STS-5/SBM-20/BOI-33, zatem większość ich parametrów jest podobna, łącznie z najważniejszym, czyli czułością. Promieniowanie gamma rejestrują od 30 keV, beta od 500 keV, zatem można powiedzieć, standardowo dla cienkościennych liczników metalowych. Wyższy jest jedynie bieg własny z uwagi na dużo większą powierzchnię czynną.

Jeśli monitor działa w trybie pomiaru aktywności, włączone są wszystkie 3 liczniki, natomiast po wejściu w tryb pomiaru mocy dawki pracuje tylko środkowy.

Wynik podawany jest na wskaźniku wychyłowym ,wykorzystującym typowy mikroamperomierz MEA-33, stosowany też w RK-67 i DP-66. Wskaźnik ten ma dwie skale logarytmiczne: do 20 cps z podziałką co 1 cps i do 60 cps co 2 cps. 

 

Odpowiadają one pierwszym dwóm zakresom pomiaru aktywności, przy następnych dodajemy odpowiednią liczbę zer. Przy pomiarze mocy dawki stosujemy te same mnożniki, ale wynik dzielimy przez 10. Nie jest to wygodne, ale RKP-1-2 służy głównie do pomiarów aktywności, pomiar mocy dawki jest drugorzędną funkcją.

 

Zakresy przełączamy przyciskami typu isostat, za ich pomocą dokonujemy też testu baterii, podświetlenia skali, włączenia funkcji pomiaru mocy dawki czy zmiany stałej czasu (fast/slow). Krótka stała czasu daje nam szybką reakcję na wzrost promieniowania, ale wynik ulega dużym wahaniom. Do dokładniejszych pomiarów, jeśli mamy czas, lepsza jest dłuższa stała czasu. Wartość stałej czasu zależy od wybranego zakresu pomiarowego:

 

Skala jest podświetlana po wciśnięciu przycisku chwilowego, a następnie świeci dzięki masie świecącej okresowego świecenia, takiej samej jak w DP-66 i DP-75.

 

Impulsy są sygnalizowane dźwiękiem z głośniczka, który może być też podawany na słuchawkę z wtykiem jack 3,5 mono. Oryginalnie służyła do tego słuchawka Tonsil SM-73, znajdująca się w fabrycznym zestawie przyrządu, ale można użyć dowolnej z tym wtykiem. Dźwięk jest monofoniczny, więc użycie słuchawek stereo da nam sygnał tylko w jednej, co bardzo obciąża ucho, lepiej więc użyć słuchawek dual mono lub przerobić stereofoniczne. To samo dotyczy podłączania miernika do stereofonicznego wejścia audio w komputerze.

  ***

Miernik możemy uruchomić na dwa sposoby, w zależności od celu pomiaru. Jeśli chcemy poszukiwać źródeł promieniowania lub mierzyć skażenia powierzchniowe, po prostu chwytamy rękojeść przyrządu. Spust zajmuje powierzchnię odpowiadającą dwóm palcom przeciętnej dłoni, zatem przy odrobinie wprawy możemy wciskać go środkowym palcem, pozostałymi trzymając uchwyt. 

Umożliwi nam to trzymanie monitora w ręku bez stałego działania a jednocześnie momentalne włączenie i wyłączenie. Oszczędza to baterie a jednocześnie chroni przed przeciążeniem miernika nagłym wzrostem pomiaru. Problem pojawia się jedynie, gdy musimy puścić uchwyt podczas pomiaru na jakiejś powierzchni. Producent nie przewidział blokady spustu, choćby takiej jak w wiertarkach, zatem musimy użyć gumki, taśmy czy małego ścisku. Nie musi być on bardzo mocny, gdyż opór spustu jest niewielki.

Drugi sposób uruchomienia polega na postawieniu przyrządu na tylnej ściance. Odchyli się wówczas nieco do od pionu, a bolec wystający z tyłu chwytu zetknie się z podłożem i uruchomi miernik. Pozwoli to na pomiar mocy dawki w powietrzu lub zbliżanie kolejnych źródeł do okienka pomiarowego. 

Z tej opcji korzysta się dużo rzadziej. Może jednak być przydatna do wykrycia wzrostu aktywności bea+gamma w powietrz, pochodzącego z opadu promieniotwórczego po awarii nuklearnej. Przyda się też do  pomiaru zasięgu promieniowania z różnych źródeł - można w ten sposób praktycznie zademonstrować prawo odwrotnych kwadratów. Pomoże też ustalić bezpieczną odległość od miejsca przechowywania naszych "świecidełek".

 ***

Czułość przyrządu jest bardzo wysoka. Miernik reaguje nawet na niskoaktywne źródła w rodzaju popiołu, szkła kryształowego, granitu, związków potasu czy niskoprocentowego szkła uranowego. Tło naturalne wynosi zwykle między 2 a 4 cps, natomiast szkło kryształowe momentalnie podnosi wynik do 8-10 cps. Podobny odczyt daje szkło uranowe o najniższej zawartości uranu, zaś średnioaktywne dochodzi do końca pierwszego zakresu (20 cps). Silniejsze źródła (zegary, wysokoaktywna ceramika) wykrywane są z odległości 1 m, a nawet dalszej. Wskaźnik wychyłowy przy szybkiej stałej czasu zapewnia błyskawiczną reakcję na wzrost poziomu promieniowania oraz szybki spadek po oddaleniu się od źródła. Ułatwia to dokładną lokalizację źródła, zwłaszcza w porównaniu z dozymetrami wyposażonymi w wyświetlacz, mający pewną bezwładność.

 Oba tryby pomiaru uwzględniają całość promieniowania, które dociera do detektorów, gdyż RKP-1-2 nie ma zdejmowanej przysłony, odcinającej promieniowanie beta. Rodzi to pewien problem w trybie pomiaru mocy dawki, ponieważ przez brak kompensacji energetycznej zastosowanych liczników, pomiar będzie zawyżony przez niskoenergetyczne promieniowanie gamma. Ten sam problem występuje w dozymetrach z odsłoniętymi licznikami STS-5/SBM-20/BOI-33. Kwestię omawiałem szczegółowo w notce o energii promieniowania gamma. Używając RKP-1-2 musimy mieć świadomość tego ograniczenia, ale jak wspomniałem, pomiar mocy dawki jest funkcją drugorzędną wobec pomiaru aktywności.

Mierząc aktywność pamiętajmy oczywiście, że RKP-1-2 podaje "surowy" wynik w cps, czyli liczbę impulsów na sekundę, które powstały w detektorach pod wpływem promieniowania. Aby uzyskać wartość aktywności powierzchniowej w Bq/cm2, musimy wiedzieć, z jakim izotopem mamy do czynienia, a następnie zastosować odpowiedni współczynnik kalibracyjny. Współczynniki te są ustalane osobno dla każdego izotopu, gdyż wskazania zależą w znacznym stopniu od energii promieniowania. Więcej na ten temat pisałem w notce o wzorcowaniu i kalibracji [LINK].

***

Mamy tu więc dwa główne zastosowania RKP-1-2: pomiar małych aktywności oraz poszukiwanie źródeł. W obu sprawdza się doskonale, by jednak opis był obiektywny, trzeba też wspomnieć o wadach miernika.

 Pierwszą z nich jest ciężar - aż 1,5 kg. Nie ma to dużego znaczenia przy okazjonalnych pomiarach, ale po dłuższym przeszukiwaniu kartonów na targu ręka może rozboleć. Łatwo też miernik upuścić przy nadmiernym osłabieniu chwytu. Na szczęście przyrząd ma solidną, metalową obudowę - mój egzemplarz przetrwał upadek na ziemię z wysokości 1 m. Oprócz ciężaru wadą mogą być też znaczne gabaryty. Przyrząd trudno schować, a pomiar na targu od razu przyciąga ciekawskich. Może to być oczywiście świetna okazja do popularyzacji nauki, ale nie zawsze mamy na to ochotę, a sprzedający różnie reagują.

 

Drugą wadą jest niewygodny pomiar  mocy dawki, gdyż musimy pamiętać o mnożnikach:

• I - odczyt z górnej skali dzielimy przez 10
• II - odczyt z dolnej skali dzielimy przez 10
• III - bezpośredni odczyt z górnej skali
• IV - bezpośredni odczyt z dolnej skali
• V - odczyt z górnej skali mnożymy przez 10

Przydałyby się dodatkowe opisy przy przełącznikach zakresów, jakie były w starszej wersji, i to dodatkowo wyróżniające się kolorem. Tymczasem  przełączniki opisane są jedynie wartościami dla pomiaru aktywności (20, 60, 200, 600 i 2000 cps) i jedynie niewielki napis informuje, że odpowiednie zakresy pomiaru mocy dawki są mniejsze 10x.

Problem nie występuje w wersji wyskalowanej w układowych jednostkach dawki ekspozycyjnej (pA/kg) - w niej oba tryby mają ten sam zakres, ale za to musimy przeliczać według kłopotliwego mnożnika (1 mR/h = 71,6 pA/kg). Na szczęście ta wersja występuje bardzo rzadko.

 

Trzecią wadą jest włącznik z tyłu rękojeści, który wystaje na tyle mocno, że może uruchomić dozymetr podczas jego przenoszenia w torbie czy plecaku. Przydałaby się tu jakaś blokada włączenia albo możliwość odkręcenia końcówki sztyftu, póki co pozostaje wyjmowanie baterii, jeśli planujemy dłuższe przenoszenie sprzętu.

***

Producent dostarczał w fabrycznym komplecie dodatkową osłonę w postaci stalowej blachy z dziurkami, która rozszerzała 10x zakres pomiaru aktywności - do 20000 cps. Zwykle nie ma potrzeby jej stosowania, chyba że mamy naprawdę wysokoaktywne źródła, wtedy wydłuży nam to żywotność liczników, które są dość wrażliwe na nadmierną częstość zliczania. Sam miernik wytrzymuje przeciążenie do 10x wartości najwyższej podziałki bez cofania się wskazówki. 

Miernik zasilany jest z 4 baterii AA umieszczonych w szufladce zakończonej wtykami "bananowymi". Wsuwa się ją do obudowy od tyłu, specjalne wycięcie uniemożliwia błędne podłączenie. 

Jeden komplet nominalnie starcza na 30 godzin pracy ciągłej. Przy pracy dorywczej, gdy mierzymy w krótkich, kilkusekundowych cyklach, możemy praktycznie zapomnieć o wymianie baterii. W moim egzemplarzu, zabieranym na targi co tydzień przez 8 miesięcy, napięcie pojedynczej baterii, mierzone bez obciążenia, spadło z 1,6 V zaledwie do 1,5 V. Mogłoby spaść nawet i do 1 V, gdyż specyfikacja zapewnia pracę miernika przy napięciu od 4 do 6 V.

Testu baterii dokonujemy wciskając przycisk "battery testing" przy wciśniętym spuście - wskazówka powinna znaleźć się na czerwonym łuku skali. Szufladki na baterie często brakuje w egzemplarzach dostępnych na rynku wtórnym, ale opracowałem prosty sposób na jej dorobienie [LINK].

 ***

Fabryczny komplet monitora, mieszczący się w styropianowym opakowaniu, zawierał następujące akcesoria:

• pas nośny, zaczepiany do kołków po bokach obudowy, 
• słuchawka SM-73, 
• zapasowe folie na okienko pomiarowe (5 szt.)
• przesłona rozszerzająca zakres pomiarowy
• podstawka pod źródło kontrolne
• na specjalne zamówienie - źródło kontrolne SZSr-90 o wydajności 1,66 imp./s*cm2, która odpowiadała maksymalnemu dopuszczalnemu skażeniu w pracowni izotopowej (1,85 Bq/cm2).

Zestawy ze wszystkimi akcesoriami trafiają się na rynku wtórnym dość rzadko, wyjątek stanowił rok 2020, kiedy nastąpił swoisty "wysyp" takich kompletów.

https://archiwum.allegro.pl/oferta/dozymetr-sygnalizator-rkp-1-2-licznik-geigera-i9404803688.html

RKP-1-2 wyprodukowano, wraz z RKP-1, w liczbie 1500 egzemplarzy, a na rynku pojawiło się od 2013 r. około 20 sztuk. Dopóki zapasy magazynowe się nie wyczerpią, będzie szansa na nabycie tego świetnego przyrządu w cenie 300-500 zł, co jest kwotą zupełnie adekwatną do jego walorów użytkowych. Zdarzają się też tańsze, często uszkodzone egzemplarze, które niedużym kosztem można naprawić. Uszkodzeniu ulegają głównie liczniki G-M oraz amperomierz MEA-33. Liczniki można nabyć na eBay w przystępnej cenie 10-20 $, amperomierz ostatnio jest trudny do zdobycia.

***

Podsumowując, jest to świetny zarówno miernik do poszukiwania źródeł w terenie, jak również pomiarów małych aktywności. Zestawienie wad i zalet wygląda następująco:

Plusy:

• duża czułość
• szybki czas reakcji
• łatwość natychmiastowego uruchomienia
• niskie zużycie baterii

Minusy:

• ciężar
• niewygodny pomiar mocy dawki

Rozwinięciem RKP-1-2 był monitor RKP-2, w którym zastosowano wyświetlacz LCD zamiast mikroamperomierza, dołączono filtr odcinający promieniowanie beta oraz zainstalowano gniazdo do sondy SSA-1P. Przyrząd ten jednak bardzo rzadko pojawia się na rynku wtórnym.