Dozymetry optyczne DKP-50 i DS-50

Promieniowanie jonizujące, jak sama nazwa wskazuje, powoduje powstawanie jonów (atomów o ładunku elektrycznym) w ośrodku, przez który przechodzi. Jonizacja azotu i tlenu zawartych w powietrzu powoduje, że zaczyna ono przewodzić prąd elektryczny. Zjawisko to zostało wykorzystane do detekcji promieniowania już podczas pierwszych prac Henriego Becquerela i małżonków Curie. Stosowano wówczas m.in. elektroskop, który ulegał stopniowemu rozładowaniu, kiedy promieniowanie jonizowało powietrze wewnątrz jego obudowy.

 

Źródło 

Zasada ta została wykorzystana podczas zimnej wojny przy konstrukcji dozymetrów indywidualnych, stosowanych głównie w wojsku, ale też  w przemyśle jądrowym. W Polsce najczęściej stosowano przyjęte z ZSRR wojskowe dozymetry DS-50 i DKP-50 oraz ich cywilne wersje DK-02. Miały one postać aluminiowych rurek, mieszczących miniaturowy kondensator, który najpierw ładowano w specjalnym przyrządzie, a następnie, po ekspozycji na promieniowanie, odczytywano wynik.  W użyciu były dwa typy:

• DS-50, tzw. ślepe, wymagające do odczytu umieszczenia w pulpicie kontrolno-załadowczym, np. typu DP-23p

• DKP-50, tzw. z odczytem bezpośrednim, które można było odczytać, patrząc przez dozymetr pod światło. Umożliwiał to okular z soczewką i skala, na tle której zamontowana była we wnętrzu dozymetru nić kwarcowa. Nić ta zmieniała swe położenie wraz ze stopniowym rozładowaniem kondensatora, analogicznie jak listki elektroskopu.

 

Niepotwierdzona informacja głosi, że dozymetry z odczytem bezpośrednim otrzymywali oficerowie, natomiast te bez odczytu dostawali szeregowi, aby nie mogli poznać przyjętej dawki. Przemawiałoby za tym skompletowanie pulpitu kontrolno-załadowczego DP-23p, w którym było 150 szt. dozymetrów ślepych DS-50 i zaledwie 50 szt. dozymetrów z odczytem bezpośrednim DKP-50. Informacja ta nadal czeka na weryfikację. Dozymetry DKP-50 były często nazywane elektrooptycznymi lub skrótowo i nieściśle "optycznymi" - wszak optyczny był tylko odczyt, główna zasada działania była elektrostatyczna. W literaturze pojawia się też określenie "indywidualne komory jonizacyjne".

Oba typy dozymetrów miały zakres do 50 R, czyli 0,5 Sv, z podziałką co 2 R (20 mSv), choć w przypadku DS-50 była to rozdzielczość pulpitu kontrolno-załadowczego, gdyż jak wspomniałem, sam dozymetr nie miał żadnej skali. Dawka 0,5 Sv nie powoduje jeszcze choroby popromiennej, choć może wywołać przejściowe zmiany we krwi i czasową niepłodność u mężczyzn. Choroba popromienna, jeszcze w łagodnym stadium, zaczyna się od wartości dwukrotnie wyższej.  Dawkę 50 R przyjęto jako najwyższą możliwą do bezpiecznego, szybkiego przyjęcia w krótkim czasie (do tygodnia). 

 

https://www.slideserve.com/nuru/wp-yw-promieniowania-jonizuj-cego-na-organizmy-ywe

Dozymetry tego typu ulegały powolnemu samorozładowaniu na skutek niedoskonałości izolacji, warunków atmosferycznych oraz naturalnego tła promieniowania. Samorozładowanie było znacznie mniejsze w dozymetrach "ślepych" - zaledwie 3% na dobę w stosunku do 8% w DKP-50. Wynikało to z ich konstrukcji, lepiej uszczelnionej i zawierającej mniejszą liczbę elementów. 

Dozymetry DS-50 dość szybko wycofano z uzbrojenia, choć w podręcznikach przysposobienia obronnego omawiane były wyjątkowo długo. Wspomina o nich nawet podręcznik Przysposobienie obronne - obrona cywilna dla szkół średnich (S. Fidyk et al., wydanie I z 1991 r.), łącznie z innymi anachronicznymi miernikami (DP-63, RS-70, DP-66). 

Ten sam rysunek, tylko pokolorowany, reprodukowano  nawet w podręczniku z 1999 r. (G. Adamczyk, B. Breitkopf, Z. Worwa, Przysposobienie obronne - podręcznik dla szkół ponadpodstawowych), co już zakrawa na żart. Poniżej wspomnianego schematu widzimy żołnierza w płaszczu OP-1 i masce MP-5, odczytującego wynik z DKP-50:

Dobrze, że chociaż pokazali nowoczesną maskę, zamiast wysłużonych "słoni", MC-1 czy "buldogów". W kolejnym wydaniu, z 2002 r., mocno okroili część dozymetryczną i już nie przedstawili DKP-50. Przetrwały za to w innym podręczniku, ściślej, jego drugim wydaniu z 2003 r. 

Część Czytelników pewnie z niego korzystała, a jeśli natrafiliście na wzmianki o DKP-50 w innych podręcznikach dopuszczonych po 1999 r., dajcie znać w komentarzach.

***

Dozymetry DKP-50 stanowiły główny dozymetr indywidualny Sił Zbrojnych PRL, zwanych potocznie Ludowym Wojskiem Polskim. Wczesne wersje dozymetrów, produkowane do lipca 1964 r., miały magnetyczny kontakt ładowania i ładować je można było tylko we wspomnianym pulpicie kontrolno-załadowczym DP-23p. Późniejsze miały kontakt mechaniczny i ładowano je w pulpicie załadowczym PZ-65. Komplet 50 dozymetrów DKP-50, spakowanych w drewnianą skrzyneczkę z przegródkami, oznaczono KD-65. 

Żródło - eBay

Gdy w 1966 r. wprowadzono  rentgenoradiometry DP-66, były one wyposażone w funkcję ładowania dozymetrów DKP-50 - jak mniemam, tylko nowszego typu, pasujących też do PZ-65. 

W celu naładowania dozymetru należało odkręcić ochronny kapturek gniazda ładowania i nakręcić na gwint gniazda plastikowy kołnierz, przechowywany na wewnętrznej stronie pokrywy futerału, koło źródła kontrolnego. Następnie przekręcano pokrętło "ładowanie DKP-50" do oporu w lewo i włączano miernik na zakres 200R/h. 

Z dozymetru DKP-50 odkręcano zaślepkę na jego dolnym końcu i wkładano go do oporu w gniazdo ładowania. Dociśnięcie dozymetru w gnieździe włączało podświetlenie, umożliwiające kontrolę położenia nici kwarcowej w dozymetrze.  Ładowanie polegało powolnym obracaniu pokrętła w prawo celem ustawienia nici na położenie "zero". 

Przed naładowaniem następnego dozymetru należało z powrotem przekręcić pokrętło do oporu w lewo. Po 40-60 minutach należało sprawdzić i ewentualnie skorygować wskazania dozymetrów. Ładowanie musiało odbywać się w warunkach wolnych od wilgoci i pyłu. Zaniedbanie przekręcenia pokrętła w lewo przed ładowaniem skutkowało podaniem zbyt wysokiego napięcia na dozymetr i jego uszkodzeniem - nić kwarcowa wyskakiwała poza skalę.

Ładowanie dozymetrów optycznych skracało czas pracy DP-66 na jednym komplecie baterii - po naładowaniu 1000 dozymetrów baterie starczały jeszcze na 50 godzin, podczas gdy bez ładowania czas pracy wynosił 70 godzin. 

 ***

Pomimo wprowadzenia w wojsku nowszych dozymetrów indywidualnych, jak choćby chemicznych DP-70 o zakresie 50-800 R czy radiofotoluminescencyjnych DI-77 z zakresem 10-1500 R, funkcję ładowania DKP-50 pozostawiono we wszystkich wersjach DP-66 (M i M1), a nawet w dużo nowszym DP-75, produkowanym do końca lat 80. Na poniższym zdjęciu pod klapą futerału widzimy kołnierz ochronny, do nakręcenia na gniazdo ładowania.

Samo gniazdo wraz z regulatorem przeniesiono na prawą stronę pulpitu, by zrobić miejsce na pokrętło progów alarmu. Ładowanie odbywało się według tej samej procedury, co w DP-66:

Dziś dozymetry DKP-50, często niesprawne i zdekompletowane, są dostępne za kilka złotych na wyprzedażach z demobilu - np. na tej aukcji po 3 zł za sztukę [LINK]. Najczęstszą wadą jest brak zaślepki na kontakcie do ładowania lub uszkodzona nić kwarcowa, której nie da się ustawić w położeniu zerowym. Rozmontowałem jeden taki uszkodzony DKP-50 - pośrodku widzimy kondensator 500 pF z drucianym uchwytem z prawej strony, na którym brakuje nici kwarcowej:

Pozostałe elementy to dolna zaślepka i osadzony w izolatorze kontakt ze sprężynką, który podczas ładowania jest dociskany do styku kondensatora, a następnie odskakuje, by nie powodować utraty ładunku. Na poniższym zdjęciu widzimy blaszkę na spodzie kondensatora, z którą styka się kontakt do ładowania:

Demontaż DKP-50 jest dość prosty, trzeba odkręcić zaślepkę, a następnie wykręcić pierścień blokujący np. za pomocą suwmiarki.Następne elementy umocowane są na wcisk i wyciągamy je cienkimi szczypcami lub pęsetą. Uważajmy przy tym, by nie uszkodzić nici kwarcowej, jeśli jeszcze jest na miejscu. Niekiedy udaje się naprawić DKP-50, często jednak są uszkodzone nieodwracalnie.

***

Radzieckie DKP-50, oznaczone DKP-50A, nieco różniły się detalami od polskich - miały przetoczenie powyżej skuwki, trzymającej dozymetr w kieszeni munduru, oraz zakręcany pierścień wokół soczewki okularu (polskie miały po prostu otwór): 

http://www.russianwarrior.com/STMMain.htm?1969fieldgear_DKP-50A%20Dosimeter.htm&1

Dla porównania polski DKP-50:

Radzieckie DKP-50 występowały w zestawach DP-22 i DP-24. Zestaw DP-22 liczył 50 dozymetrów DKP-50 i pulpit załadowczy ZD-5, zaś DP-24 - tylko 5 dozymetrów i ten sam pulpit. Oba zestawy stanowią popularną pamiątkę, często sprzedawaną w sklepach na Ukrainie, m.in. w Strefie i Pierwomajsku. Oba zestawy miały tą samą instrukcję - vide foto z lewej:

Cywilne dozymetry elektrooptyczne, oznaczone DK-02, stosowane w polskiej atomistyce, miały mniejszy zakres pomiarowy - do 200 mR. Ich samorozładowanie wynosiło 10% na dobę, a ładowano je w pulpicie ZD-5, takim samym jak radziecki stosowany w wojsku. 

W Katalogu Aparatury Jądrowej z 1961 r. jest jeszcze mowa o dozymetrach D-06 i pulpicie D-07 produkcji "Eltry", jednak nie spotkałem się z nimi w praktyce. 

Dozymetry elektrooptyczne miały tę zaletę, że umożliwiały bieżącą kontrolę przyjętej dawki, bez czekania na wywołanie filmów z dozymetrów fotometrycznych. Z drugiej strony odczyt wymagał brania poprawki na samorozładowanie.

Na koniec wspomnę o wersji DKP-50 z oznaczeniem D-10 na skali - zewnętrznie różniły się tylko kształtem dolnej zaślepki, która została otrzymała profil stożkowy, aby nie zahaczała się o kieszeń munduru:

Dozymetry DKP-50, od DS-50 nie wspominając, mają obecnie wyłącznie znacznie historyczne i kolekcjonerskie. Ich najmniejsza podziałka to 2 R, czyli 20 mSv, największa 50 R, czyli 500 mSv. Dla porównania, dawka roczna od wszystkich źródeł, naturalnych i sztucznych, wynosi w Polsce 3,2-3,6 mSv. Najbardziej aktywne zegary lotnicze generują 5 mR/h promieniowania gamma, zatem musielibyśmy trzymać naładowany DKP-50 przez 400 godzin przy takim zegarze, aby nałapał 2 R. Prędzej oczywiście uległby samorozładowaniu  - przypomnę, samoistna utrata ładunku w DKP-50 wynosi 8% na dobę. 

Po co to piszę? Ponieważ często otrzymuję pytania o DKP-50 i sposób ich ładowania, co obecnie może mieć wyłącznie hobbystyczne znaczenie. Jeśli chcemy kontrolować nasze narażenie na promieniowanie, jest wiele znacznie skuteczniejszych metod niż dozymetry produkowane masowo podczas zimnej wojny na wypadek ataku nuklearnego. Funkcja zliczania łącznej dawki występuje w większości produkowanych obecnie dozymetrów, nawet tych budżetowych, choć oczywiście zdarzają się wyjątki. Temat ten rozwinę w osobnej notce.

Podsumowując DKP-50 może stanowić uzupełnienie zestawu rentgenoradiometrów DP-66 i DP-75 oraz pulpitów załadowczych, a jego ładowanie możemy przeprowadzić dla sprawdzenia poprawności działania sprzętu, ewentualnie podczas rekonstrukcji historycznych.