30 stycznia, 2020

Czujka radonu Airthings Correntium Home (Canary)

Firma Airthings produkuje szeroki asortyment czujników jakości powietrza, w tym również czujki radonu. W zeszłym roku, dzięki uprzejmości Zuzanny, miałem możliwość testowania modelu Wave, wykorzystującego łączność Bluetooth do współpracy z aplikacją w telefonie. Tym razem przedstawię inny produkt firmy - czujkę Correntium Home, oferowaną do niedawna jako model Canary.

Miernik ten pokazuje średnie stężenie radonu, zarówno w dłuższym, jak i krótszym czasie uśredniania. Wskazuje również liczbę dni, z których obliczana jest średnia krótkoterminowa - początkowo jest to średnia jednodniowa, zaś po tygodniu czujka na zmianę wyświetla średnią z 1 i 7 dni. Wynik podawany jest, w zależności od wersji czujki, albo w bekerelach na metr sześcienny (Bq/m3), albo w pikokiurach na litr (pCi/l). Pierwsza jednostka stosowana jest w Europie, druga w USA. Niestety czujka nie umożliwia zmiany jednostek, co jest uciążliwe, z uwagi na brak równego przelicznika umożliwiającego szybką konwersję - 1 pCi/l = 37 Bq/m3. Więcej o jednostkach aktywności - LINK
Zasilanie odbywa się z 3 paluszków AAA. Baterie dostarczane są w zestawie, zatem by uruchomić czujkę, wystarczy wyjąć pasek folii, osłaniający styk baterii w komorze. Wówczas czujka włączy się i będzie odliczać kolejne cyfry do 50 w ciągu 30 sekund, po czym rozpocznie się pierwszy pomiar. Trwa on od 6 do 24 godzin, w zależności od stężenia radonu w danym pomieszczeniu.
http://dieselgaspricesnearmewoyagai.blogspot.com/2018/06/airthings-radon-gas-monitor.html

Przez ten czas na wyświetlaczu będą migać poziome kreski, początkowo 4, które następnie zaczną po kolei znikać. W moim przypadku pierwszy pomiar zajął całe 24 godziny, przez ostatnie kilka godzin migała już tylko jedna kreska.  Gdy kreski znikną, zobaczymy wstępne wyniki. Czujka wyświetla średnie stężenie radonu w skali długo- i krótkoterminowej:
  • długoterminowa jest obliczana dla całego upływającego roku i aktualizowana raz na dzień
  • krótkoterminowa pokazuje na zmianę średnią dzienną aktualizowaną co godzinę i średnią tygodniową aktualizowaną codziennie.
Dokładność pomiaru rośnie wraz z jego długotrwałością - przy 2 tygodniach błąd wynosi nie więcej niż 20%, przy miesiącu - nie więcej niż 10%. Liczbę dni od ostatniego resetu wyświetlimy małm przyciskiem "mode" na tylnej ściance, który wciskamy długopisem. Pomiar można zresetować wciskając długopisem przycisk "reset" na tylnej ściance, albo wyjmując baterie. Niestety, wymiana baterii oznacza utratę danych zapisanych przez urządzenie. Przydałby się jakiś rodzaj pamięci nieulotnej albo dodatkowa bateryjka podtrzymująca. Jak widać obsługa jest bardzo prosta, można nawet powiedzieć, że czujka jest bezobsługowa - wystarczy włączyć i umieścić w odpowiednim miejscu, a następnie cierpliwie poczekać. Właśnie, gdzie powinniśmy zamontować ten czujnik radonu?
Przede wszystkim min. 50 cm nad podłogą i 150 cm od drzwi, okien i ciągów wentylacyjnych. Należy też unikać stałego nasłonecznienia. W tylnej ściance obudowy jest uchwyt do zawieszenia na haczyku lub gwoździu, możemy więc powiesić czujkę na ścianie, należy jednak pamiętać, by nie przylegała ściśle do ściany, gdyż na tylnej powierzchni znajdują się otworki, którymi radon dociera do detektora. W czujce przydałaby się jakaś rozkładana podstawka, umożliwiającą postawienie biurku czy półce, jak się stawia ramkę na zdjęcie, termometr elektroniczny itp.
Znalezienie odpowiedniego miejsca często nie jest łatwe. W moim pokoju musiałem chwilę pogłówkować, gdyż zewsząd jest blisko do drzwi i okna. W dodatku okno zajmuje prawie całą szerokość ściany i jest umieszczone od zachodu, co przy mieszkaniu dwustronnym (wschód-zachód) zapewnia silny przeciąg i zakłócałoby pomiar.


Ostatecznie czujkę umieściłem równo 1,5 m od okna, na boku regału z książkami, w drucianym koszyczku umożliwiającym dostęp powietrza do tylnej ścianki. Po pierwszym tygodniu w pokoju o wymiarach 3x3 m stężenie radonu oscylowało między 3 a 10 Bq/m3 z jednorazowym skokiem do 28 (!). Na poniższym zdjęciu, wykonanym po 2 tygodniach czujka wyświetla średnią długoterminową 7 Bq/m3 i 7-dniową 9 Bq/m3.

Okno zwykle jest uchylone, ale przez noc i większość dnia drzwi są zamknięte. Świecidełka mogące wpłynąć na pomiar są nieliczne i izolowane  - zegarki mają szkiełka, a tarcze do nich są w woreczkach strunowych i w metalowej kasetce. Sprawdziłem zresztą skuteczność tych zabezpieczeń, ale to tym innym razem. Ekshalacja radonu z ceramiki uranowej jest pomijalna, jak już wykazałem przy czujce Wave. Emisję ze szkła uranowego tym bardziej można pominąć z racji mniejszej zawartości uranu w szkle niż w ceramice i jego silniejszego związania w materiale. Pomiar będzie prowadzony aż do wyczerpania baterii w czujce, a średnią długoterminową podam w rocznicowej notce.
Skoro jesteśmy przy zasilaniu, to baterie starczają na ok. 2 lata, zaś sam detektor ma znacznie większą trwałość, o ile nie narażamy go stale na duże stężenia radonu, rzędu setek Bq/m3. Takie stężenia występują na szczęście w nielicznych rejonach kraju, gdzie występują skały o dużej zawartości uranu, który ulega wieloetapowemu rozpadowi promieniotwórczemu do radu i następnie do radonu.  W Polsce są to głównie tereny na Dolnym Śląsku i Podkarpaciu - poniżej zawartość radu-226 w wierzchniej warstwie gleby na podstawie Atlasu Radiologicznego Polski.

Inną sprawą są źródła sztuczne, czyli głównie farby świecące zawierające rad w różnego rodzaju przyrządach pomiarowych, przede wszystkim lotniczych, ale nie tylko. Wiele urządzeń wojskowych miało różnego rodzaju świecące znaczniki, choć zwykle były one niewielkie, np. pojedyncze elementy sterujące radiostacji. Poważniejszy problem stanowią wskaźniki lotnicze (wysokościomierze, wariometry, chronometry, sztuczne horyzonty, manometry, amperomierze, woltomierze etc.), których cyfry, indeksy i wskazówki aż do lat 60. XX w. były obficie smarowane farbą radową [LINK]. Teoretycznie przyrządy te powinny być hermetyczne, jednak radon przenika przez najmniejsze szczeliny, a uszczelnienia zwykle są zużyte z powodu upływu czasu..

W przypadku eksponowania takich obiektów w pomieszczeniach o słabej wentylacji stężenie radonu może niebezpiecznie wzrosnąć. Wtedy czujka Correntium Home w ciągu jednej doby wstępnie oszacuje, ile dany przedmiot emituje radonu. Długoterminowy pomiar pokaże z kolei, czy jest konieczność podejmowania działań prewencyjnych. Na radon od radowych farb świecących najbardziej narażone są muzea z ekspozycją pod dachem, gdzie eksponowane są kokpity starych samolotów lub nawet całe maszyny, a wentylacja nie jest dostateczna. Poniżej symulator lotu samolotu MiG-15 z warszawskiego Muzeum Techniki, w tym przypadku duża kubatura sal Pałacu Kultury i dobry przepływ powietrza szerokimi korytarzami zmniejszają koncentrację radonu:

Wracając do naszej czujki, to głównym mankamentem jest brak możliwości rejestracji danych i późniejszego ich odczytu lub zgrania na komputer. Nie prześledzimy zatem dobowych czy rocznych wahań stężenia radonu jak w przypadku czujki Wave, chyba że na bieżąco będziemy notować wskazania. Jest to mniej wygodne niż wykres generowany przez model Wave, który można było obejrzeć na telefonie lub zapisać na komputerze. Ogólnie Correntium Home jest mniej zaawansowana technicznie niż Wave, co jest o tyle zaletą, że upraszcza obsługę - nie trzeba  rejestrować konta i mieć problemów z synchronizacją przez Bluetooth.
Zerknijmy jeszcze na aspekt finansowy. Podobnie jak inne detektory radonu, ta czujka rzadko pojawia się na polskim rynku. Na Allegro, oprócz upolowanej przeze mnie okazji, znajduje się tylko jeden i to uszkodzony egzemplarz, niemogący od dłuższego czasu znaleźć nabywcy. [edit 8.06.2020 - widziałem 2 kolejne egzemplarze, cena na licytacji doszła do 150 i 267 zł, czyli znacznie więcej, niż mi się udało zapłacić]. Na niemieckim Ebay ceny zaczynają się od 170 euro (720 zł), a sam producent oferuje czujkę za 169 funtów (840 zł) [LINK]:
Bardziej zaawansowana - i oczywiście droższa - wersja "Plus" oferuje też pomiar temperatury, wilgotności, ciśnienia i przechyłu (tilt), współpracę z USB, dodatkową pamięć, oprogramowanie do sczytywania oraz odczyt aktualizowany co godzinę. Wszystko za "jedyne" 759 funtów (3777 zł), choć dużo tańsza czujka Wave ma te wszystkie opcje oprócz pomiaru ciśnienia i przechyłu.
***
Wysoka cena i mała podaż detektorów na rynku są moim zdaniem głównymi przeszkodami w ich upowszechnieniu, oprócz oczywiście niskiego poziomu wiedzy o zagrożeniu radonowym. Porzućmy na chwilę nasz naukowy, świadomy ogląd świata i wczujmy się w typowego Kowalskiego, któremu jakiś "jajogłowy" zaczyna opowiadać o radioaktywnym gazie, który wydobywa się ze ścian i piwnicy jego domu, i który trzeba mierzyć czujką za 700-800 zł. Weźmie nas za naciągacza niczym od "magicznych garnków" albo nawiedzonego sekciarza noszącego czapeczkę z folii aluminiowej... Swoją czujkę kupiłem na licytacji, w której wzięło udział, oprócz mnie, jedynie 6 osób. Cena osiągnęła zaledwie 57 zł, choć spodziewałem się bardziej zażartej licytacji. Myślę, że kwota, którą przeciętny obywatel byłby gotów zapłacić za czujnik radonu, oczywiście po odpowiednim uświadomieniu, nie przekraczałaby ceny typowego czujnika dymu czy gazu. W przeciwnym wypadku będzie to uważane za "fanaberię", a naukowców traktować będą na równi z różnego rodzaju szarlatanami od "odpromienników" bądź też cwaniaków, chcących wyłudzić znaczne kwoty. Pewnym rozwiązaniem byłoby wypożyczanie czujników na czas niezbędny do przeprowadzenia pomiarów, choć w tym przypadku lepiej by się sprawdziły albo detektory śladowe z folią CR (pomiar długookresowy), albo Pico-RAD-y z węglem aktywnym do pomiaru krótkookresowego (48 h). Takie detektory można rozstawić w wybranych punktach lokalu (sypialnia, piwnica), a następnie zebrać i po odczytaniu w laboratorium przekazać wynik wraz z oceną.
***
Pewną nadzieją na rozwój rynku detektorów radonu jest znowelizowane niedawno Prawo Atomowe. Zawiera ono nowe regulacje w kwestii ekspozycji na radon. Dotyczą one narażenia w miejscu pracy (art. 23b) oraz w budynkach mieszkalnych (art. 23c). W przypadku miejsc pracy obowiązek pomiaru radonu dotyczy:
  • stanowisk na parterze i w piwnicach budynków stojących na terenach o podwyższonym stężeniu radonu, 
  • stanowisk pracy przy uzdatnianiu wody na tychże terenach,
  • przy pracach pod ziemią - bez względu na rodzaj terenu. 
Jeśli chodzi o budynki mieszkalne, to nabywca lub najemca może zażądać stosownych wyników pomiarów, przeprowadzonych przez akredytowane laboratorium. Przepisu nie stosuje się do wynajmujących nieprowadzących działalności gospodarczej. Więcej w tekście ustawy, m.in. art. 23e mówi o identyfikacji terenów narażonych na radon, którą prowadzi Główny Inspektor Sanitarny - https://www.lexlege.pl/prawo-atomowe/ Niestety na chwilę obecną brak ogólnokrajowego monitoringu radonu. Pewną pomocą może być podane w cytowanym wyżej Atlasie Radiologicznym Polski 2011 stężenie radu-226 w glebie [LINK, s. 35-38], choć oczywiście zawartość radonu w powietrzu zależy nie tylko od ilości radu w podłożu skalnym, ale od budowy geologicznej podłoża, przepuszczalność gruntu i innych czynników, wliczając w to nawet porę roku. Więcej na ten temat w notce o radonie [LINK].
Wspomniane zmiany prawne mogą nieco ożywić rynek detektorów radonu i usług pomiaru, jak również wpłynąć na świadomość radonowego zagrożenia. Czujki mogą stać się potrzebne chociażby w celu oszacowania stężenia radonu w danym miejscu, co pozwoliłoby podjąć decyzję o wykonaniu fachowych pomiarów lub ich zaniechaniu. Jest to jednak kwestia kilku najbliższych lat. Na chwilę obecną pozostaje praca uświadamiająca, którą niniejszym wykonuję. Jeżeli macie jakieś pytania w kwestii radonu, zgłaszajcie je przez formularz kontaktowy bloga, postaram się na nie odpowiedzieć.
***
Przejdźmy zatem wreszcie do podsumowania. Zaletą Correntium Home jest bezpośredni odczyt wyniku, prosta obsługa i niewielkie wymiary, wadą - wysoka cena, niewielka podaż na rynku, brak współpracy z komputerem, brak możliwości zmiany jednostek, w których prowadzony jest pomiar oraz brak podstawki umożliwiającej ustawienie czujki na płaskim podłożu zamiast zawieszania. Jeżeli chcemy po prostu ustalić stężenie radonu w naszym domu i na bieżąco je monitorować, nie bawiąc się w statystyki i porównania z temperaturą i wilgotnością, czujnik ten w zupełności wystarczy. Jeśli jednak mamy bardziej naukowe ambicje, wybierzmy model Wave. Na niemieckim Ebay oba detektory pojawiają w podobnej cenie.



25 stycznia, 2020

Promieniowanie beta

Promieniowanie beta jest strumieniem elektronów, czyli cząstek elementarnych o ładunku ujemnym i masie wynoszącej 1/1840 atomowej jednostki masy. Powstaje w wyniku rozpadu beta minus, podczas którego neutron zmienia się w proton, gdyż jeden z jego kwarków dolnych zamienia się w górny). Następuje przy tym emisja elektronu i neutrina.
https://www.branadovesmiru.eu/odborne-clanky/elementarni-castice-standardni-model.html

Liczba atomowa pierwiastka zwiększa się wówczas o 1, zaś liczba masowa pozostaje bez zmian, zgodnie z prawem przesunięć Fajansa-Soddy'ego.

Istnieje również rzadszy rozpad beta plus, gdzie emitowany jest pozyton i antyneutrino, ale tutaj nie będziemy się nim zajmować. Emisji elektronu często towarzyszy kwant gamma. W szeregach promieniotwórczych, z jakimi mamy do czynienia w przyrodzie rozpad beta występuje praktycznie tak samo często jak rozpad alfa. W niektórych przypadkach izotopy alfa-aktywne ulegają też rozpadowi beta minus (Ac-227, Po-215, Bi-210, Bi-214), choć prawdopodobieństwo takiego rozpadu jest rzędu ułamków procenta. Wyjątek stanowi bizmut-212, który w 36% ulega rozpadowi alfa, a w 64 % beta.
***
 Promieniowanie beta jest znacznie bardziej przenikliwe niż alfa, jednak łatwo je wyekranować za pomocą metalowej blaszki lub szklanej płytki. W trakcie zderzeń strumienia elektronów z powłokami elektronowymi atomów o dużej masie powstaje tzw. promieniowanie hamowania (Bremmstrahlung), czyli kwanty promieniowania rentgenowskiego. Na tej zasadzie działają lampy rentgenowskie, w których strumień elektronów jest wyhamowywany na anodzie z wolframu:
https://wu.po.opole.pl/poczatki-lampy-rentgenowskiej/

Dlatego też osłony przed promieniowaniem beta wykonuje się albo z pleksiglasu, albo z aluminium (jądra lekkie), aby uniknąć powstawania promieniowania hamowania.
Widmo energetyczne ma charakter ciągły, od zera do wartości maksymalnej, przy czym gros cząstek ma energię rzędu 1/3 energii maksymalnej.
Źródło - Elementy fizyki promieniowania jonizującego

Cząstki beta ulegają odchyleniu w polu magnetycznym w przeciwnym kierunku niż cząstki alfa i pozytony, obdarzone dodatnim ładunkiem elektrycznym. Z kolei kwanty gamma w ogóle nie ulegają odchyleniu:
Źródło 


Najbardziej znanym izotopem beta-aktywnym jest stront-90, emitujący promieniowanie o energii 0,5 MeV. Jego produkt rozpadu - itr-90, emituje promieniowanie beta o energii 2,27 MeV, stąd widmo strontu-90 ma charakter złożony i zwykle przyjmuje się wartość średnią.
Drugim jest węgiel-14, powstający w atmosferze na skutek działania promieniowania kosmicznego, stosowany m.in. w datowaniu metodą radiowęglową oraz w badaniach metodą atomów znaczonych. Trzecim jest tryt (H-3 oznaczany też T), najcięższy izotop wodoru, powstający w reaktorach jądrowych i podczas eksplozji nuklearnych. Jego energia promieniowania jest bardzo niska - 18 keV - a zasięg w powietrzu zaledwie 8 cm.
Emisja beta często współwystępuje z emisją kwantu gamma, jak w przypadku jodu-131 (energia kwantów głównie 365 keV przy emisji beta 606 keV) oraz kobaltu-60 (energia kwantów 1,17 i 1,33 MeV przy emisji beta 0,31 MeV). Promieniowanie beta wykazuje podobne właściwości do promieni katodowych, badanych przez Crookesa, Rutherforda, Hertza, Roentgena i Thomsona, różni się jednak miejscem ich powstawania. Promienie katodowe są strumieniem elektronów wybijanych z atomów elektrody lampy katodowej przez bombardowanie jej jonami gazów, przyspieszonymi w polu elektrycznym elektrody, bądź też na skutek jej silnego rozgrzania (termoemisja). Z kolei promieniowanie beta powstaje w wyniku przemian jądrowych w jądrach niektórych izotopów. Podobna różnica występuje między promieniowaniem rentgenowskim i gamma.

***


Promieniowanie beta było do niedawna stosowane powszechnie w różnego rodzaju przyrządach pomiarowych, np. grubościomierzach odbiciowych czy lotniczych czujnikach oblodzenia. Poniżej czujnik we wlocie powietrza do silników śmigłowca Mi-2:



Obecnie czujniki izotopowe zwykle są zastępowane przez przyrządy działające na innych zasadach - laserowe, ultradźwiękowe itp., choć nadal w niektórych zastosowaniach są bezkonkurencyjne.

Innym zastosowaniem emiterów beta są generatory prądu - zarówno betawoltaiczne, jak i termoelektryczne. Pierwsze wykorzystują powstawanie prądu w złączu półprzewodnikowym wystawionym na działanie cząstek beta, drugie temperaturę powstałą podczas rozpadu izotopu, która generuje prąd na zasadzie zjawiska termoelektrycznego. Użycie izotopów beta-aktywnych eliminuje konieczność stosowania ciężkich osłon. Tym niemniej, źródło promieniowania beta o dużej aktywności może wywołać ciężką chorobę popromienną, o czym przekonali się trzej drwale z Gruzji - LINK.

Źródła beta-aktywne - głównie stront-90 - używane są też jako źródła kontrolne w przyrządach dozymetrycznych. Większe aktywności stosowano w krajowych przyrządach wojskowych DP-66 i radzieckich DP-5/DP-63/DP-64, mniejsze w laboratoryjnych RK-10, RKL-60 i RKLG-62 oraz górniczych RG-1. Oprócz łatwości w skutecznym ekranowaniu emisji beta zaletą była wysoka czułość liczników GM na to promieniowanie, co pozwalało szybko uzyskać duży wzrost wskazań i przetestować miernik. Gwoli ścisłości, w innych miernikach (DP-11B, RK-63) stosowano kobalt-60 albo cez-137 (RK-67), ale to inna historia.

Innym zastosowaniem emiterów beta jest napromieniowywanie żywności celem jej konserwacji, stosowane alternatywnie wobec naświetlań promieniami gamma. Z kolei promieniowanie katodowe znalazło zastosowanie w lampach elektronowych, kineskopach oraz spawaniu wiązką elektronów.
Do pomiaru promieniowania beta stosuje się głównie liczniki Geigera-Mullera (G-M), które dla tego promieniowania mają wydajność bliską 100 % (z kolei dla emisji gamma zaledwie 2%!). Przy energiach powyżej 500 keV wystarczy stalowy licznik cylindryczny o ściankach grubości ok. 40-50 mg/cm2 (STS-5/SBM-20/BOI-33). Przy niższych stosuje się okienka mikowe (3-4 mg/cm2), choć nie muszą być tak cienkie jak dla cząstek alfa (1 mg/cm2). Przykładami liczników okienkowych na promieniowanie beta są krajowe BOH-45, stosowane m.in. w sondach SGB-2P. Poniżej stopień osłabienia dla różnych grubości okienka/ścianki:

Szklane liczniki ze ścianką 70 mg/cm2  - np. BOB-33 - rejestrują promieniowanie beta od 700 keV. Można stosować również scyntylatory plastikowe, jeśli zależy nam na pomiarze selektywnym tylko tej emisji. W przeciwnym wypadku trzeba wykonać dwa pomiary - najpierw łącznej emisji beta+gamma, a następnie, po osłonięciu detektora specjalnym filtrem, samej emisji gamma. Odfiltrowania promieniowania beta można dokonać albo zakładając filtr, albo zbliżając sondę do źródła drugą stroną, której obudowa służy za  filtr.



W czasie pomiarów, szczególnie za pomocą radiometrów beta-gamma wykorzystujących licznik G-M, należy uważać, by nie pomylić promieniowania beta z miękkim promieniowaniem gamma, które tak samo jest odfiltrowywane przez klapkę-filtr miernika. Aby mieć pewność, że próbka emituje cząstki beta, lepiej użyć detektora scyntylacyjnego. Oznacza to zwykle konieczność użycia sondy współpracującej z radiometrem uniwersalnym, np. krajowej SSU-3 z ZZUJ Polon, ewentualnie SSU-70, jeśli mamy aparaturę systemu "Standard 70".

Promieniowanie beta jest mniej przenikliwe niż gamma, jednak powoduje m.in. dotkliwe oparzenia skóry, gdyż szybko wytraca swoją energię na jej powierzchni. Takim poparzeniom ulegli m.in. pracownicy elektrowni w Czarnobylu oraz strażacy i pozostali Likwidatorzy na samym początku katastrofy. Poparzenia takie skutkują głęboką martwicą tkanek, stwarzającą problemy przy przeszczepach. W skrajnych przypadkach, przy mniej odpornym lub wyniszczonym organizmie może to spowodować zgon [vide link do notki o drwalach z Gruzji]. Zdjęć nie będzie, chętni mogą sobie wygooglować.
Współczynnik wagowy promieniowania, zwany też współczynnikiem jakości (QF) dla emisji beta wynosi 1, zatem biologiczny równoważnik dawki jest równy dawce pochłoniętej  - 1 Gy odpowiada 1 Sv. Różnice między tymi dwiema wielkościami wyjaśniłem TUTAJ
Do osłony przed promieniowaniem beta stosuje się lekkie materiały, głównie aluminium, by uniknąć promieniowania hamowania zachodzącego przy zderzeniach elektronów z jądrami ciężkich pierwiastków. Jeżeli wymagana jest przezroczystość, za osłony służy szkło i pleksiglas. W laboratoriach używa się specjalnych przezroczystych osłon, chroniących twarz i korpus pracownika przed strumieniem cząstek beta. Poniżej zdjęcie z katalogu z początku lat 60.:

Nie lekceważmy emisji beta, szczególnie silniejszej, gdyż cząstki te mogą pokonać w powietrzu nawet i metr! Poniżej zasięg w metrach dla wybranych ośrodków:

Przy zachowaniu zasad bezpieczeństwa promieniowanie beta ma ogromny walor dydaktyczny przy demonstrowaniu zasięgu, pochłaniania, a także odchylania w polu magnetycznym. Nie trzeba stosować ciężkich osłon jak w przypadku promieniowania gamma, a zasięg jest większy niż w przypadku cząstek alfa. Łatwość ekranowania z kolei pozwala pokazać, że promieniowanie nie jest niebezpieczne, jeśli odpowiednio do niego podejdziemy. 

19 stycznia, 2020

System oznaczeń polskich liczników Geigera

Podział specjalizacji produkcyjnej w ramach Rady Wzajemnej Pomocy Gospodarczej (RWPG) przyznał w 1962 r. Polsce i NRD produkcję liczników Geigera i liczników proporcjonalnych*. Zadecydowało o tym. m.in. zaawansowanie prac badawczych i konstrukcyjnych w polskich placówkach naukowych. Liczniki Geigera produkowało wiele placówek (IBJ, AGH), jednak na masową skalę robił to głównie Przemysłowy Instytut Elektroniki w Warszawie (PIE). Liczniki tego producenta miały system znormalizowanych oznaczeń, kodujących ich przeznaczenie oraz niektóre parametry. System składał się z 3 liter i 2 cyfr. 

Pierwsza litera oznaczała przeznaczenie:

  • A - promieniowanie alfa
  • B - promieniowanie beta
  • G - promieniowanie gamma
  • W - licznik wysoko wydajny na promieniowanie gamma
  • D - licznik prądowy
  • F - licznik światłoczuły
  • N - licznik neutronowy
  • X - licznik czuły na promieniowanie rentgenowskie
  • P - licznik proporcjonalny na promieniowanie alfa
  • R -  ,,             ,,                    ,,            ,,                beta
  • S -   ,,            ,,                    ,,            ,,                gamma i rentgenowskie
  • C - licznik do pomiaru promieniowania kosmicznego

Druga - rodzaj napełnienia gazowego:

  • A - gaz szlachetny z dodatkiem organicznych par gaszących (licznik alkoholowy**)
  • O - gaz szlachetny z dodatkiem nieorganicznych par gaszących (licznik chlorowcowy)
  • K - krypton
  • H - wodór
  • U - trójfluorek boru pod ciśnieniem 600 mm Hg
  • F - trójfluorek boru wzbogacony pod ciśnieniem 600 mm Hg
  • S - trójfluorek boru pod ciśnieniem 300 mm Hg
  • T - trójfluorek boru wzbogacony pod ciśnieniem 300 mm Hg
  • Z - licznik do napełniania gazem mierzonym

Trzecia - rodzaj konstrukcji licznika:

  • K - szklany cylindryczny z katodą suspensyjną
  • B - szklany cylindryczny z katodą metalową
  • L - szklany cylindryczny z kuwetą do badania cieczy
  • D - szklany cylindryczny ze szlifem
  • E - szklany cylindryczny z rurką w objętości czynnej
  • F - szklany cylindryczny z metalowym cylindrem zewnętrznym
  • G - szklany z okienkiem
  • H - okienkowy metalowy
  • J -  metalowy cylindryczny
  • X - przepływowy bez okienka
  • N - igłowy
  • M - płaski

Cyfra pierwsza - względna wielkość licznika w przedziale 0-9. Jest to wielkość względna, o czym zaraz się przekonamy na przykładach.


Cyfra druga - rodzaj cokołu:


  • 0 - bez cokołu (wyprowadzenia w postaci drutów lub pinów)
  • 1 - znormalizowany cokół koncentryczny (niemiecki)
  • 2 - znormalizowany cokół koncentryczny przykręcany
  • 3 - cokołowany dwustronnie kapturkami
  • 4 - cokół dla liczników cieczowych (niemiecki)
  • 5 - oktalowy (8 wyprowadzeń, jak w  starych lampach elektronowych z cokołem).
Odszyfrujmy teraz oznaczenia najpopularniejszych polskich liczników - w nawiasach najważniejsze przyrządy, w których były stosowane:
  • BAH-55 - licznik na promieniowanie beta, alkoholowy, okienkowy metalowy, rozmiar 5, cokół oktalowy [monitor skażeń KBAE 62/57]
  • AAH-55 - licznik na promieniowanie alfa, reszta j.w.
  • AOH-32 - licznik na promieniowanie alfa, chlorowcowy, okienkowy metalowy, rozmiar 3, znormalizowany cokół koncentryczny (przykręcany)
  • BAK-65 - licznik na promieniowanie beta, alkoholowy, szklany cylindryczny z katodą suspensyjną, rozmiar 6, cokół oktalowy [sonda zanurzeniowa SGB-1Z]
  • BOH-45 - licznik na promieniowanie beta, chlorowcowy, okienkowy metalowy, rozmiar 4, cokół oktalowy [sondy SGB-2P i SGB-1R]
  • BOE-50 - licznik na promieniowanie beta, chlorowcowy, z rurką w objętości czynnej (przepływowy), rozmiar 5, bez cokołu
  • BOB-33 - licznik na promieniowanie beta, chlorowcowy, szklany cylindryczny z katodą metalową, rozmiar 3, cokołowany dwustronnie kapturkami [RIK-59, RK-60, RK-63]
  • BOI-33 - j.w., tylko licznik metalowy [późniejsze serie RK-67, RK-67-3]
  • BOI-53 - jak BOI-33, tylko rozmiar 5 [RKP-1, RKP-1-2 i RKP-2, sondy SGB-1P i SGB-3P]
  • DOB-50 - licznik prądowy, chlorowcowy, szklany cylindryczny z katodą metalową, rozmiar 5, bez cokołu [RS-70, DP-66 i DP-66M]
  • DOB-60 - j.w., tylko rozmiar 6
  • DOB-80 - j.w., rozmiar 8 [DP-66 i DP-66M, ST-02, indykator Iza]
  • DOI-30 - licznik prądowy, chlorowcowy, metalowy, rozmiar 3, bez cokołu [ALDO-10, KOS-1, DP-75, DPS-68M i DPS-68M1]
  • DOI-80 - j.w., tylko rozmiar 8 [RK-20, RK-21, DP-75, DPS-68M i DPS-68M1, EKO-D] 
  • PZM-40 - proporcjonalny na promieniowanie alfa, napełniany gazem mierzonym (w tym wypadku powietrzem, które jonizują cząstki alfa z mierzonej powierzchni), płaski, rozmiar 4, bez cokołu.
  • RZK-60 - proporcjonalny na promieniowanie beta, napełniany gazem mierzonym, szklany cylindryczny z katodą suspensyjną, rozmiar 6, bez cokołu
  • WAK-83 - licznik wysoko wydajny na promieniowanie gamma, alkoholowy, cylindryczny z katodą suspensyjną, rozmiar 8, cokołowany dwustronnie kapturkami.
Wielkość licznika (pierwsza cyfra) jest wartością względną, podejrzewam, że w obrębie danej rodziny (BOI, DOB, DOI). Liczniki BOI-33 i BOI-53 mają długość odpowiednio 110 i 197 mm, zaś DOI-30 i DOI-80 - 18 i 52 mm, poniższy rysunek niestety nie oddaje proporcji:
Cyt. za: A. Piątkowski, W. Scharf, Elektroniczne mierniki promieniowania jonizującego - poradnik, s. 184.

Ujednolicenie oprócz wyrobów PIE objęło też niektóre inne zakłady wytwarzające liczniki Geigera: wydzielony z PIE Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Elektroniki  Próżniowej Unitra-OBREP (BOI-33, DOB-50) oraz Zakłady Kineskopowe Unitra-Polkolor (BOH-45, DOI-30). Niestety normalizacji nie uległy oznaczenia detektorów wykonanych przez Instytut Badań Jądrowych (IBJ) w Świerku i Międzyresortowy Instytut Techniki Jądrowej Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Jako przykład można podać liczniki BAT-25, które mają cokół koncentryczny pomimo drugiej cyfry "5", sugerującej cokół oktalowy. Z AGH pochodzą również liczniki BAT-1 i BAT-2, w których oprócz niewystępującej w wykazie litery "T" brakuje drugiej cyfry.

Z prawej BAT-1, z lewej BAT-2, jak widać, inny cokół inna długość [źródło]

Oznaczenia liczników produkowanych na tej uczelni lepiej weryfikować w katalogach*** - z moich ustaleń, właściwe znaczenie ma druga litera (A - licznik alkoholowy), natomiast literą "B" zaczynają się też oznaczenia liczników na promieniowanie alfa, o okienku 1,4 mg/cm2.

Niezunifikowane są też produkty Działu Detektorów Promieniowania IBJ. Zerknijmy na  liczniki aktywności cieczy oznaczone BOS-8, BOS-9/3, BOS-9/4. Licznik BOS-8 ma kształt kielicha z cylindrycznym detektorem umocowanym do dna otwartej od góry objętości czynnej, BOS-9/3 jest wkładany do probówki z mierzoną cieczą, z którą łączy się połączeniem na szlif, zaś BOS-9/6 to licznik przepływowy, przypominający chłodnicę laboratoryjną. Podejrzewam, że w tym przypadku ostatnia cyfra, po ukośniku, koduje wykonanie miernika. Środkowa cyfra zdaje się prawidłowo oznaczać typ (chlorowcowy), a pierwsza - przeznaczenie (beta).



Niekonsekwencji w oznaczeniach nie ustrzegł się też Przemysłowy Instytut Elektroniki -  licznik neutronowy z trójfluorkiem boru oznaczono NWI-22, choć napełnienie fluorkowe kodują litery U,F,S i T w zależności od stężenia i ciśnienia tego gazu.

Bardzo długi licznik GAS-25 [omówiony na zaprzyjaźnionej stronie - LINK] może zdziwić zarówno trzecią literą S, której nie ma w wykazie, jak również wielkością "2" przy łącznej długości 32 cm (!), z czego na czynną długość licznika przypada 28 cm.
Źródło - Była sobie elektronika

Licznik ten wyprodukowano w 1957 r., czyli w początkach działalności PIE, zatem może wówczas jeszcze nie było w pełni ustalonego systemu oznaczeń. Porównanie innych liczników PIE i AGH na tej samej stronie  - http://qann.wikidot.com/gm-jasia
Przytaczam również charakterystyki liczników cytowane w publikacji z 1972 r.:
Cyt. za: A. Piątkowski, W. Scharf, Aparatura radiometryczna w medycynie i biologii, s. 102-103.
i z 1979 r.:
Cyt. za: A. Piątkowski, W. Scharf, Elektroniczne mierniki promieniowania jonizującego - poradnik, s. 180.

Jeżeli macie uwagi, co do powyższego wykazu lub trafiliście na licznik z oznaczeniem, którego nie ma w spisie, dajcie znać w komentarzach. Pamiętajcie też, że immanentną cechą prawie każdej systematyki jest pozostawanie pewnych elementów poza jej obrębem i brak stuprocentowej konsekwencji w stosowaniu. Błędów nie ustrzegły się też katalogi - w umieszczonym na w/w/ stronie folderze informacyjnym z 1972 r. [LINK] licznik BOI-33 występuje jako BPI-33, choć P nie może występować na drugiej pozycji oznaczenia w produktach PIE.
---------
 *  Adam Kazimierski, Prace w zakresie detektorów promieniowania jądrowego [w:] Energia jądrowa w Polsce w latach 1961-1963, praca zbiorowa pod red. Józefa Hurwica, Warszawa 1966, s. 351.
**różnice miedzy licznikami chlorowcowymi i alkoholowymi wyjaśniłem w notce o licznikach Geigera - http://promieniowanie.blogspot.com/2018/05/nie-kazdy-dozymetr-to-licznik-geigera.html
*** np. Aparatura jądrowa - informator techniczny, Warszawa brw [1961] i [1963] - ogólne informacje LINK, pliki do pobrania TUTAJ i TUTAJ

14 stycznia, 2020

Dozymetr indywidualny RADTriage 50

Dozymetr ten, a właściwie dawkomierz, pojawił się na polskim rynku stosunkowo niedawno. Jest to dozymetr indywidualny czyli przeznaczony do pomiaru łącznej dawki pochłoniętej przez organizm danego człowieka. W dozymetrii indywidualnej stosowano jak dotąd dozymetry fotometryczne (klisze), elektrooptyczne (np. DKP-50), radiofotoluminescencyjne (RFL, np. ID-11), termoluminescencyjne (TLD) i chemiczne (np. DP-70). Większość z nich została omówiona na moim blogu - odsyłam do linkowanych notek.
RADTriage 50 ma postać plastikowego prostokąta, rozmiarów karty kredytowej, z otworem do zawieszenia np. na smyczy czy przy identyfikatorze. Pośrodku znajduje się pasek z substancji, która polimeryzuje pod wpływem promieniowania, zmieniając przy tym kolor. Odcień zależny jest od pochłoniętej dawki. Zakres w wersji RADTriage 50 zaczyna się od 50 mSv, a kończy na 4000 mSv. 

Wersja RADTriage 10 miała zakres zaczynający się już od 10 mSv/h, jednak z tego co widzę na stronie sklepu, została wycofana ze sprzedaży. Dawkomierz jest czuły na promieniowanie gamma od 30 keV, beta oraz neutrony powyżej 0,5 MeV, czyli prędkie. Producent zaznacza, że przyrząd nie jest czuły na emisję alfa, ale warto byłoby to sprawdzić. Co prawda emisja alfa stwarza największe zagrożenie przy skażeniu wewnętrznym, a nie przy napromieniowaniu zewnętrzny, gdyż promieniowanie nie jest w stanie pokonać naskórka człowieka, jednak jest ono silnie jonizujące i mogłoby zawyżyć wskazania dawkomierza. Poniżej znaleziony na Youtube test napromieniowywania RadTriage przy użyciu lampy rentgenowskiej:


Dawkomierz ma również wskaźnik zdatności do użycia, ponieważ upływ czasu i światło słoneczne pogarszają jego właściwości - wskaźnikiem są ciemne kropki na jasnooliwkowym tle. Jeśli tło ściemnieje do takiego koloru, jak znacznik z prawej strony, dozymetr nie nadaje się już do użytku. Skutki prawie dwutygodniowego narażenia na czerwcowe słońce widzimy poniżej - jak widać, wystarczą 3 dni do zniszczenia dozymetru. Napromieniowanie większą dawką również wpływa na wskaźnik użyteczności, ale nie jest to największy problem przy pochłonięciu 2000 mSv (2 Sv).

Narażenie dozymetru na temperaturę powyżej 100 st. C zmienia kolor pola kontrolnego na czerwony i skutkuje zniszczeniem dozymetru. Aby przedłużyć czas magazynowania, który dla wersji 50 wynosi 2 lata od daty produkcji, RADTriage najlepiej przechowywać w zamrażarce, umieszczony w fabrycznej kopercie - wówczas możemy go trzymać nawet 10 lat i wyjąć, kiedy zajdzie potrzeba.



Właśnie, kiedy się nam przyda RADTriage 50? Producent poleca ten dawkomierz na wypadek wybuchu jądrowego, eksplozji "brudnej bomby", poważnej awarii nuklearnej lub narażenia na promieniowanie generowane przez różnego rodzaju urządzenia [LINK]. I faktycznie, w takich awaryjnych sytuacjach RADTriage 50 będzie bardzo przydatny, by oszacować dawkę, jaką otrzymaliśmy. Pierwsza podziałka na 7-stopniowej skali to 50 mSv, ostatnia - 4000 mSv. Dla porównania, rocznie człowiek w Polsce otrzymuje od promieniowania tła 2,5 mSv [LINK], a wraz z diagnostyką medyczną i innymi źródłami sztucznymi - 3,2 mSv. Spośród badań diagnostycznych tomografia komputerowa, w zależności od badanej części ciała, powoduje pochłonięcie od 2 do 7 mSv [odsyłam do tego niesłusznie alarmistycznego artykułu, powielającego szkodliwy mit o świeceniu na skutek napromieniowania - LINK]. Na hali reaktora w Świerku, wg personelu, moc dawki wynosi najwyżej 100 µSv/h (0,1 mSv/h). W Czarnobylskiej Strefie Wykluczenia, przy Chwytaku - do 500 µSv/h (0,5 mSv/h). Przelot samolotem na wysokości 10 km - między 3 a 5 µSv/h. Zegar lotniczy z farbą świecącą na bazie radu - 20-70 µSv/h. Zaś pozbawione osłony źródło izotopowe, znalezione przez drwali w Gruzji emitowało z odległości 1 m aż 1 Sv/h [LINK]. I na koniec przykład ekstremalny - po eksplozji reaktora w Czarnobylu bezpośrednio pod IV blokiem elektrowni moc dawki szacowano na 12.000 R/h (ok. 120 Sv/h). W Kijowie, do którego doszła fala skażeń, zmierzono wtedy 8 mR/h (ok. 80 µSv/h), zaś maksymalna moc dawki zmierzona wówczas w Polsce wyniosła "tylko" 0,45 mR/h (ok. 4,5 µSv/h). Wróćmy do czasów bardziej współczesnych. Podczas awarii w Fukushimie, między 14 a 16 marca 2011 r. moc dawki rosła od 0,75 przez 11,9 do 400 mSv/h, by wkrótce spaść do 100 i 50 mSv/h. W razie awarii radiacyjnych polskie prawo dopuszcza pochłonięcie dawki do 100 mSv, czyli znacznie ponad ustawową dawkę graniczną 20 mSv dla pracowników, oczywiście przy zaleceniu minimalizacji dawek. W sytuacjach, skrajnych, celem zapobieżenia katastrofalnym skutkom, poinformowani ochotnicy mogą otrzymać powyżej 100 mSv, ale nie więcej niż 500 - odsyłam do znowelizowanego niedawno Prawa Atomowego:
Dla porównania, maksymalna dodatkowa dawka dla ogółu ludności - mówimy o osobach niezatrudnionych w warunkach narażenia na promieniowanie - wynosi 1 mSv.

Jak widać, w codziennym życiu raczej nie mamy okazji natrafić na moc dawki, która spowodowałaby reakcję tego dozymetru. Aby pochłonąć 50 mSv, musielibyśmy siedzieć przy Chwytaku przez 10 godzin bez przerwy albo na hali reaktora w Świerku przez 50 h. Inny sposób na pochłonięcie takiej dawki to latać samolotem na długich trasach (korytarze na 10 km) przez 10.000 godzin, choć limit dla pilota wynosi 900 h/rok [LINK]. Można też zrobić kilka tomografii komputerowych z rzędu.
Co innego, jeśli zdarzy się wypadek radiacyjny, np. ktoś będzie wiózł autobusem skradzione źródło promieniotwórcze, dodatkowo pozbawione osłony - zdarzały się takie przypadki, najbardziej znany w Goianii w Brazylii. Wówczas tego rodzaju dozymetr, noszony np. w portfelu, będzie wskazówką dla lekarza przy ocenie naszego narażenia i możliwości wystąpienia choroby popromiennej. Przypomnijmy, do 250 mSv przyjmuje się, że nie występują objawy, potem pojawiają się przemijające niewielkie zmiany we krwi (250-500 mSv). Dawka 1000-2000 mSv (1-2 Sv), oprócz zmian we krwi i wymiotów, grozi też skutkami późnymi (nowotwory, zaćma, skrócenie życia). Gdy pochłoniemy 2000-3000 (2-3 Sv), mamy już 25% ryzyko zgonu, poważne zmiany we krwi, utratę włosów, częste skutki późne. I wreszcie 3000-5000 mSv (3-5 Sv*, choć przyjmuje się 4 lub 4,5), czyli dawka śmiertelna 50/30 - połowa napromieniowanych umiera w przeciągu miesiąca [LINK]. Na takiej dawce kończy się zakres RADTriage 50. Inne modele mają szerszy zakres - poniżej wraz z angielskim opisem skutków poszczególnych dawek [źródło]:



Pozostałe wersje, w tym mini-naklejkę o bardzo szerokim zakresie 250-10.000 mSv/h można zobaczyć na stronie Domowego Survivalu [LINK], z którą miałem przyjemność współpracować przy tworzeniu swoistego katalogu sprzętu dozymetrycznego na użytek preppersów (pozdrowienia!).

Niestety nie są już dostępne - producent zaprzestał sprzedaży użytkownikom cywilnym. Póki co można jeszcze nabyć na Allegro omawianą tutaj wersję 50. W razie potrzeby pozostają wojskowe DP-70 o zakresie 25-800 R (ok. 0,25-8 Sv), czyli pokrywającym się zarówno z mininaklejką, jak i z RADTriage 10 oraz 50.
Zaletą tego dozymetru są niewielkie rozmiary, praktycznie pomijalne wobec mnogości kart, jakie zwykle nosimy przy sobie. Można go schować w etui telefonu, dowodu osobistego czy prawa jazdy, umieścić w saszetce, torebce, ładownicy itp. Wrażliwość na światło da się częściowo zniwelować za pomocą specjalnej folii, odcinającej ultrafiolet. Pozostaje kwestia nagrzewania, którą trudno rozwiązać i raczej trzeba się liczyć z koniecznością wymiany dozymetru na nowy, jeśli zostawimy go przy grzejniku czy w samochodzie. Plusem RADTriage 50 jest możliwość łatwego, bezpośredniego odczytu, choć początek zakresu ustawiony został nieco za wysoko - ale nie można mieć wszystkiego, może producent wypuści wersję wyskalowaną w pojedynczych mSv? Do wad, oprócz problemów z trwałością, należy też niestety cena - w sklepie 140 zł, choć czasami zdarzają się wyprzedaże. Niewielka jest też podaż na rynku i można się obawiać wycofania omawianego modelu ze sprzedaży dla osób cywilnych, jak to uczyniono z innymi wersjami. Jeżeli więc chcecie kupić ten indywidualny dawkomierz, spieszcie się, Gornet_PL ma jeszcze 28 szt. - LINK

------------------------------------------------------------------------
* cyt. za: Andrzej Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, s. 80, tabl. 12.

09 stycznia, 2020

Książka "Likwidatorzy Czarnobyla - nieznane historie"

Książka Pawła Sekuły rzuca światło na mało znany fakt udziału rezerwistów z republik nadbałtyckich, głównie Łotewskiej SRR, w akcji likwidowania skutków katastrofy w Czarnobylu.
Całość składa się z fragmentów relacji kilku osób, zarówno oficerów, jak i szeregowców, podzielonych na poszczególne etapy ich likwidatorskiej służby. Najpierw każdy z nich opowiada o mobilizacji i transporcie do Strefy, później te same osoby w następnym rozdziale wspominają o działaniach na miejscu,  i wreszcie w kolejnym o powrocie i dalszych losach w kraju. O osobach zmarłych przed rozpoczęciem kwerendy do książki opowiadali ich bliscy.

Od pierwszych stron zwraca uwagę pośpiech mobilizacji i atmosfera tajności - rezerwistów zabierano często z zakładów pracy lub przychodzono po nich w nocy, dając 5 minut na spakowanie się. Często nawet nie mogli powiadomić rodzin, które dowiadywały się o ich losie dopiero po kilku dniach. Oficjalnie mówiono, że to tylko ćwiczenia rezerwy, ale szybko domyślali się, że chodzi o Czarnobyl - mobilizację prowadzono w okolicy Dnia Zwycięstwa, kiedy reaktor płonął ponad tydzień. Sięgnięcie do zasobów ludzkich Pribałtyki pokazywało, jak mało było w ZSRR odpowiednich specjalistów i sowieckie władze ściągały ich, skąd tylko się dało. Miało to szczególny wydźwięk w państwach bałtyckich, które od zajęcia ich przez ZSRR w 1940 r. podlegały nieustannej sowietyzacji i darzyły "imperium zła" wyjątkową nienawiścią. Po tylu latach radzieckiego nacisku kulturowego i ekonomicznego rezerwiści Litwy, Łotwy i Estonii mieli narażać swe częstokroć młode życie dla ZSRR. Budziło to zrozumiałą niechęć i opór, zwłaszcza wobec braku rzetelnych informacji o zagrożeniu promieniowaniem i stałej polityki kłamstw i zastraszania.  Rezerwistom mówiono, że przybywają na dwa miesiące, po czym zostaną zmienieni, lecz wielu z nich służyło tam nawet pół roku, otrzymując znacznie wyższe dawki promieniowania, niż "przepisowe" 25 R (ok. 0,25 Sv). Sowieckie władze stwierdziły, że skoro i tak zostali napromieniowani, to po co przysyłać nowych ludzi? Wywołało to nawet bunt w jednej kompanii, zakończony pobiciem oficerów i próbą dezercji, niestety udaremnioną i ukaraną. 
W Strefie rezerwiści pracowali przy dezaktywacji, pomiarach dozymetrycznych, naprawach sprzętu, robotach budowlanych i transportowych. Pomiarów dokonywali głównie za pomocą rentgenoradiometrów DP-5A i B, mierzone wartości oscylowały między 1 a 160 mR/h, a dane z pomiarów często spotykały się z niedowierzaniem dowództwa. Poniżej przykładowe pomiary - jak widać, natężenie radiacji spadało bardzo powoli, jeśli w ogóle:

Dozymetrię indywidualną prowadzono w oparciu o dozymetry elektrooptyczne - z odczytem bezpośrednim dla oficerów (odpowiednik naszych DKP-50) i "ślepe" dla pozostałych (odpowiednik DS-50), jednak często była to fikcja. Zdarzały się przypadki, że nie było zasilania w pulpicie do odczytu "ślepych" dozymetrów albo same dozymetry nie działały. Dawki wpisywano "na oko", na podstawie map skażeń i czasu przebywania, na porządku dziennym było też ich zaniżanie, zwłaszcza jak dana osoba zbliżała się do limitu. Likwidatorzy próbowali oszukać przełożonych i trzymali dozymetry w skażonych miejscach, by szybciej otrzymać 25 R i wrócić, sztuczka ta jedna szybko wyszła na jaw.
Prace dezaktywacyjne prowadzono poprzez wielokrotne zmywanie powierzchni wodą i specjalnymi roztworami, choć typowe ukraińskie chaty z drewna bielonego wapnem, a do tego kryte strzechą, były bardzo oporne na dezaktywację. Widząc daremność swoich wysiłków, likwidatorzy częstokroć markowali prace. Często zebranie grubszej warstwy ziemi powodowało większe skażenie niż zgarnięcie płytszej, a na odkażone obszary wiatr nawiewał nowe radionuklidy. 
Pomimo zakazu Likwidatorzy starali się informować ludność o skażeniach i zalecać natychmiastową ewakuację, choć byli oskarżani o sianie paniki i ostrzegani ludzie grozili donosem do KGB (!). Mieszkańcy uważali, że skoro promieniowania nie widać, to nie stanowi problem i można spokojnie korzystać z lata. Dzieci nadal bawiły się w skażonych piaskownicach i jadły owoce z radionuklidami, a miejscowi częstowali Likwidatorów domowymi specjałami. W końcu mieszkańcom zagrożonych wiosek odebrano dowody osobiste, by nie mogli wyjechać, nawet jeśli chcieli, zrozumiawszy zagrożenie.
Zdarzały się samobójstwa wśród Likwidatorów, gdy nie wytrzymywali obciążenia psychicznego, szerzył się też alkoholizm, zwłaszcza wobec mitu, że alkohol chroni przed promieniowaniem (mit ten zwalczę przy innej okazji). W Strefie często pracowali ludzie bez odpowiednich kwalifikacji, bo niektórzy specjaliści wykupili się łapówkami w komendach uzupełnień. Nieliczni, bardziej ideowi fachowcy starali się podzielić swą wiedzą z resztą Likwidatorów, by choć trochę zmniejszyć ich narażenie na radiację. Uczyli ich o dawkach i metodach promieniowania, pokazywali, jak używać sprzętu dozymetrycznego. Głównymi miernikami były przyrządy serii DP-5, nie ma wzmianek o innych dozymetrach. Co ciekawe, stwierdzono, że jako sprzęt na wojnę jądrową wymagał "podkręcenia", by nadawał się do pomiarów w Strefie. Dziwne, skoro pierwszy zakres zaczyna się praktycznie od tła naturalnego, co tu "podkręcać", szczególnie że po awarii tło podskoczyło znacznie i problemem powinna być raczej za wysoka czułość.
Powrót do kraju nie zakończył gehenny Likwidatorów. Pomimo szwankującego zdrowia, zniszczonego radiacją, mieli problemy z uzyskaniem odszkodowań, gdyż Czarnobyl nie leżał na terytorium Łotwy, Litwy i Estonii. Władze tych państw uznały, że nie one wysłały rezerwistów do Strefy, tylko Moskwa, zatem nie muszą płacić odszkodowań. Usuwano też informacje z dokumentacji medycznej, aby problemów zdrowotnych nie dało się powiązać z napromieniowaniem, fałszowano również przyczyny zgonów. Zapadł mi w pamięć przypadek "sprawdzania" skażenia pacjenta za pomocą DP-5W - dogadawszy się z personelem, chory mógł obejrzeć miernik i okazało się, że... nie ma w nim baterii. Trudno o lepsze podsumowanie całej tej udawanej poczarnobylskiej "dozymetrii".
Nie będę tutaj streszczał całej książki, która jest zdecydowanie warta przeczytania, powyższe informacje powinny stanowić wystarczającą zachętę dla wszystkich zainteresowanych czarnobylską awarią i nie tylko. Jedyną wadą jest... długość. Wspomnienia likwidatorów starczą na dwa wieczory lektury, a chciałoby się spędzić nad nimi więcej czasu, poznać dodatkowe szczegóły ich pracy, życia i przemyśleń. Książka mogłaby być ze dwa razy dłuższa, na pewno udałoby się zebrać więcej materiału źródłowego. 
Do wydania mam tak naprawdę jedną tylko uwagę. W aneksie umieszczono dodatkowe materiały, np. wyniki pomiarów w terenie w różnych dniach, zdjęcia, szerszy biogram dowódcy łotewskich likwidatorów oraz ich autorski hymn. Problem w tym, że podano jedynie oryginalne rosyjskie słowa pieśni, w dodatku niezbyt czytelną czcionką. Książka jest wydawnictwem popularnonaukowym, zatem teksty obcojęzyczne powinny być przetłumaczone, szczególnie wobec niskiej znajomości języka rosyjskiego we współczesnej Polsce. Podanie samego tekstu oryginalnego dopuszczalne jest jedynie w wydawnictwach źródłowych dla użytku naukowego - wszak badacz powinien znać język źródła, nad którym pracuje. Tekst przetłumaczyłem samodzielnie, a stosowną uwagę przekazałem Wydawnictwu.


Który to raz nas niepokoją wojenkomy*
i dwie godziny dają na zbiórkę
stukają na złączach wagony eszelonu
i nie możemy już zawrócić

Ref.
Jeszcze niedużo, jeszcze malutko
milirentgen - on najbardziej wredny
a ja jego na zwiadzie szukam
i czekam listu od kochanej mamy

Znowu świt, znowu pobudka i wszystko od początku
siadaj w ERChA** jak na konia i znowu w drogę
Czarnobyl oczekuje od nas konkretnego końca
i zeszytu z danymi nie zapomnij zdać

Ref.
Jeszcze niedużo...

Przyjedziesz do obozu, zły jak diabli, o dwunastej
w uszach piasek, w duszy troska, a prysznic zamknięty
i komary, jak bestie, zaczęły kąsać
a ty w pyle, i obdarty, i nieogolony

Ref.
Jeszcze niedużo...

Opuszczone miasto Czarnobyl i wszystkie wioski
na 30 wiorst nie znajdziesz żywej duszy
jakież baby mogą być, kiedy [wszędzie] rentgeny
i tylko słyszysz dźwięczny głos starszyny***

Ref.
Jeszcze niedużo...

W Łubiance**** czas określono nam bardzo wyraźnie
dwa gorące miesiące w roku, dawaj, pisz
rodzina, praca, sprawy - leci wszystko w diabły
łopata, ARS***** i ręce we krwi, i bez jedzenia

Ref.
Jeszcze niedużo...

Ale wszystko jedno, nastanie dzień, kiedy wrócimy
i Ryga znowu uśmiechnie się nam w oknie
w objęciach bliskich od rentgenów się schronimy
i dalszej drogi przewidzieć nam nie dano

Ref.
Jeszcze niedużo...

Przyjaciele, na zbiórkę! Wszyscy przeszliśmy przez Czarnobyl
Kto nie był tu, ten nie zrozumie nas nigdy
Rentgeny nas do grobowej deski połączyły
I niech ta przyjaźń pozostanie na lata!

Ref.
Jeszcze niedużo...

------------------------
* wojenkom - skrót od wojennyj komisariat, wojskowa komenda uzupełnień
** ERChA to pojazd rozpoznania radiometrycznego, natomiast tekst w książce jest przytoczony z błędem - zamiast "sadis" (siadaj) jest "sadist" (sadysta),co nie trzyma sensu zdania.
*** - starszyna - stopień wojskowy występujący tylko w ZSRR
**** - Łubianka - siedziba KGB (przedtem NKWD) przy pl. Łubiańskim w Moskwie
***** - ARS - samochód z instalacją do dekontaminacji

Zamieszczam też oryginalny rosyjski tekst, jeśli chcielibyście sprawdzić moje tłumaczenie, na pewno nie uchroniłem się od nieścisłości i niezręczności stylistycznych:

Nie licząc tej drobnej uwagi edytorskiej, wobec publikacji nie mam innych zarzutów, jest oparta na solidnej kwerendzie źródłowej, a w przypisach końcowych wyjaśniono ważniejsze terminy występujące w pracy, odnoszące się zarówno do historii Łotwy i ZSRR (okupacja radziecka państw bałtyckich), jak i do stosowanego sprzętu (maski, pojazdy). Dla osób zainteresowanych katastrofą czarnobylską jest to pozycja obowiązkowa, ale chętnie sięgną po nią wszyscy miłośnicy dobrego reportażu. Książce najbliżej do "Krzyku Czarnobyla" Swietłany Aleksijewicz, różni się od niej jednak skupieniem tylko na historiach Likwidatorów i ich rodzin, i to wywodzących się z określonego kręgu narodowościowego. W niczym to jednak nie umniejsza wartości książki, a wręcz przeciwnie, ukazuje nieznany dotąd epizod walki z czarnobylską katastrofą.

05 stycznia, 2020

Komora mgłowa Wilsona

Wreszcie odwiedziliśmy Centrum Nauki Kopernik, choć instytucja funkcjonuje od listopada 2005 r. Zawsze jednak coś stało na przeszkodzie, poza tym trochę odstręczało ukierunkowanie Centrum głównie na najmłodszych odwiedzających. Tymczasem jednak z okazji moich urodzin wybraliśmy się z Żoną i spędziliśmy tam pół dnia, testując większość eksponatów. Moje największe zainteresowanie wzbudziła komora mgłowa, zwana też komorą Wilsona, umożliwiająca śledzenie trajektorii cząstek elementarnych. Była to komora dyfuzyjna, stanowiąca rozwinięcie pierwowzoru, znanego jako komora rozprężeniowa. Zasada działania obu komór jest taka sama - cząstka elementarna przelatując przez objętość komory wypełnioną przechłodzoną parą alkoholu wywołuje jej skraplanie się wzdłuż toru lotu cząstki. Stan przechłodzenia oznacza, że mimo uzyskania niższej temperatury niż temperatura skraplania danej cieczy ciecz nie skrapla się, gdyż brakuje ośrodków, na których ten proces mógłby się rozpocząć. Na tej samej zasadzie działa roztwór przesycony i ciecz przegrzana. W komorze rozprężeniowej stan przesycenia uzyskuje się przez szybkie zwiększenie objętości komory, co powoduje schładzanie się gazu i tym samym jego przechłodzenie. Tak działała pierwsza komora opracowana przez Charlesa Wilsona w 1900 r. Co ciekawe, Wilson skonstruował komorę, aby generować zjawiska świetlne w chmurach, które zafascynowały go podczas wakacji w obserwatorium astronomicznym w Szkocji. Wkrótce okazało się, że działanie lampy rentgenowskiej ułatwia tworzenie się chmur w komorze i obserwacja promieniowania zastąpiła pierwotny zamiar Wilsona.
źródło - Wikimedia Commons

Z kolei w komorze dyfuzyjnej stan przechłodzenia uzyskiwany jest dzięki dużej różnicy temperatur między górną i dolną częścią komory. Dolną część chłodzi suchy lód lub ogniwo Peltiera, górna nagrzewa się od otoczenia, co daje dużą różnicę temperatur. W górnej części jest naczynie z parującą cieczą, której opary dyfundują po całej objętości naczynia, tworząc na dole warstwę pary przechłodzonej. Aby w objętości komory nie było żadnych pyłków ani jonów, mogących stanowić ośrodki kondensacji, do boków komory przyłożone jest pole elektryczne, które powoduje przyciąganie wszystkich zawiesin do ścian komory i neutralizację jonów. Poniżej schemat komory bez osprzętu zapewniającego pole elektryczne:
https://www.sciencefriday.com/educational-resources/build-a-cloud-chamber/

Jeżeli do komory mgłowej wpadnie cząstka elementarna, wzdłuż jej toru poruszania się pojawi się ślad z mgły skroplonego alkoholu. Po kształcie śladu można rozpoznać rodzaj cząstki, która stworzyła dany ślad. Najbardziej efektowne ślady pozostawiają cząstki alfa, pochodzące głównie z rozpadu radonu-222 zawartego w atmosferze. Kształt tych trajektorii przypomina krótkie, grube robaki. Tory lotu elektronów są cienkie i pozakrzywiane. Protony zostawiają długi, prosty ślad. Niektóre cząstki przelatują przez komorę na wskroś, widzimy więc przekrój poprzeczny toru lotu. Poniżej przykładowe tory lotu ukazane na planszy w Centrum, niestety oświetlenie nie pozwoliło na lepsze zdjęcie:
Inną rozpiskę rodzajów cząstek można obejrzeć na Wikimedia Commons [źródło]. Widzimy tor protonu z towarzyszącymi mu elektronami delta, wybijanymi z atomów ośrodka, przez który przechodzi cząstka o odpowiednio dużej energii.

Komora mgłowa w sposób najbardziej obrazowy ukazuje nam, jak wiele cząstek elementarnych znajduje się w naszym otoczeniu w każdym miejscu i o każdej porze. Jest to znacznie bardziej przekonujące niż dźwięki wydawane przez dozymetr - w komorze mgłowej prawie dosłownie "widzimy" promieniowanie, a zróżnicowany rodzaj i nieprzewidywalne pojawianie się śladów dowodzą statystycznego charakteru promieniowania i mnogości cząstek, które bombardują nas z ziemi, powietrza i kosmosu, nie czyniąc żadnej szkody. Komora wykrywa też cząstki, które trudno zarejestrować typowym sprzętem dozymetrycznym wykorzystującym licznik Geigera czy detektor scyntylacyjny. W czasie wizyty nagrałem krótki filmik, inne można obejrzeć w internecie:


Komorę mgłową można wykonać we własnym zakresie, choć z racji ograniczenia jej wymiarów trudniej zaobserwować w niej cząstki pochodzące od promieniowania kosmicznego czy rozpadów radonu. Jednak emiter alfa (Am-241, Ra-226, Th-232) ukaże wyraźne ślady, podobnie jak emiter beta:
https://www.youtube.com/watch?v=noP7HT-Uins
W książce "Domowe laboratorium naukowe" znajduje się opis komory wykorzystującej suchy lód i pole elektryczne. Niestety suchy lód nastręcza problemy eksploatacyjne, gdyż będąc zestalonym dwutlenkiem węgla łatwo sublimuje w temperaturze pokojowej i zmniejsza swoją objętość. Sublimację nieco powstrzymują opakowania termoizolacyjne, jednak utrata masy, w przypadku granulatu, wynosi nawet 25% w ciągu pierwszej doby. Koszt 5 kg suchego lodu oscyluje wokół 50 zł, najmniejsza ilość jaką można kupić to 4 kg za 40 zł. Oczywiście suchym lodem nie są kompresy chłodzące, sprzedawane pod tą mylną nazwą.
Jeżeli komora ma być jednorazowym eksperymentem, można kupić suchy lód, natomiast do częstej eksploatacji lepiej zbudować komorę na ogniwie Peltiera lub z innym wydajnym systemem chłodzącym dno komory. Podaję sposób podany w podręczniku, gdyż jest on dość prosty do wykonania w domowych warunkach. Baterię 240 V można zastąpić prostownikiem podłączonym do sieci 230 V przez transformator odcinający. Nie zalecam oczywiście zeskrobywania farby świecącej ze starych zegarków, kompasów itp. z uwagi na możliwość skażenia! Bezpieczniej użyć siatki Auera ze starej produkcji.
Cyt. za: Windell Oskay, Raymond Barrett,  Zrób to sam - Domowe laboratorium naukowe, Gliwice 20176, s. 137-140.
Oczywiście nie jest to jedyny sposób na skonstruowanie komory mgłowej, natomiast różnice sprowadzają się do detali wykonania, a zasada działania pozostaje ta sama. Poniżej inny projekt wraz ze szczegółowym opisem:
http://nuclearconnect.org/in-the-classroom/for-teachers/cloud_chamber


Jeśli próbowaliście zrobić własną komorę Wilsona lub macie jakieś ulepszenia powyższych projektów, dajcie znać w komentarzach.