Promieniowanie szkła kryształowego

Szkło kryształowe jest wytwarzane przed dodanie do masy szklanej tlenków ołowiu, głównie glejty (PbO) i minii (Pb3O4). Zawartość tlenku ołowiu wynosi od 18 do 80 %, w zależności od przeznaczenia danego gatunku szkła. Dodatek ten zmienia wiele właściwości szkła, zmniejszając temperaturę topnienia i lepkość w postaci płynnej, a także twardość i odporność na działanie kwasów i zasad. Jednocześnie zwiększa współczynnik załamania światła i dyspersję, a także gęstość i stopień absorpcji promieniowania gamma oraz rentgenowskiego.  

Powyższe właściwości szkła ołowiowego powodują, że jest stosowane w ochronie radiologicznej jako materiał na przezroczyste osłony przed promieniowaniem, głównie w tzw. komorach gorących, gdzie pracuje się z izotopami radioaktywnymi o dużych aktywnościach. 

Komora gorąca w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku

Używa się go również do wyrobu obiektywów achromatycznych, czyli pozbawionych aberracji chromatycznej. Szkło ołowiowe jest w nich tzw. szkłem flint, czyli o wysokiej dyspersji i wysokim współczynniku załamania światła, a drugą soczewką jest szkło typu crown (potasowe), mającym niskie oba te parametry.

 

https://pl.wikipedia.org/wiki/Achromat

Ostatnim, ale najbardziej powszechnym zastosowaniem szkła ołowiowego są wyroby dekoracyjne, czyli popularne "kryształy". Niska temperatura topnienia i mała lepkość ułatwiają formowanie, zaś miękkość i podatność na czynniki żrące pozwalają na kunsztowne rzeźbienie i wytrawianie. Z kolei właściwości optyczne szkła ołowiowego zapewniają mu charakterystyczny blask i efektowne rozszczepienia światła na szlifach.

Sklep ze szkłem kryształowym w Warszawie, 1968 r., fot. G. Rutowska, zbiory NAC.

"Kryształy" były bardzo popularne w latach PRL i wytwarzano je w licznych hutach, zarówno specjalizujących się w szkle kryształowym (Julia, Violetta), jak i w zwykłych hutach szkła gospodarczego (Irena, Edyta). 

Huta szkła kryształowego "Julia", fot. G. Rutowska, zbiory NAC.

Obecnie z racji zmiany mody i obaw przed zawartością ołowiu "kryształy" są wyprzedawane za bezcen lub wręcz wystawiane na śmietniki, szczególnie najbardziej pospolite wzory. Pozwala to na łatwe zaopatrzenie się w bardzo ciekawe źródło niskoenergetycznego promieniowania. Szkło kryształowe wykazuje bowiem nieznaczną radioaktywność, możliwą do zmierzenia za pomocą większości dozymetrów beta-gamma. Osiągane wyniki stanowią dwu- lub trzykrotne przekroczenie tła naturalnego dla emisji łącznej beta+gamma lu alfa+beta+gamma. 

Niekiedy wręcz przekraczają wartości mierzone przy najmniej aktywnym szkle uranowym - porównajcie wyniki z powyższego filmu i przedstawione w notce o niskoaktywnym szkle uranowym [LINK]. 

Mierzone wartości zależą od wielu czynników, w tym zawartości ołowiu i innych pierwiastków w szkle, grubości szkła oraz jego kształtu, który wpływa na geometrię układu pomiarowego. Płaskie wyroby, przylegające do całej powierzchni detektora, zapewniają nieco wyższe odczyty niż przedmioty o skomplikowanych kształtach.

Wyroby, które mierzyłem, zarówno w domu, jak i na targu, generowały dosyć zbliżone poziomy promieniowania, na poziomie dwu- lub trzykrotności tła naturalnego. Odniesienie do tła naturalnego jest istotne szczególnie przy wysokoczułych licznikach okienkowych, których wysoka czułość oznacza jednocześnie znaczny bieg własny. Przykładowo 70 rozp/min*cm2 w MKS-01SA1M może się wydawać wysokim odczytem, ale pamiętajmy, że z tej wartości 30 rozp/min*cm2 przypada na tło naturalne. Uwaga ta dotyczy też innych niskoaktywnych źródeł, mierzonych detektorami o wysokiej czułości.

  ***

Promieniowanie szkła kryształowego może niekiedy przeszkadzać przy poszukiwaniu szkła uranowego i ceramiki na targach, podnosząc ogólny poziom promieniowania na stoisku. Zjawisko to występuje szczególnie silnie, jeśli w kartonie znajduje się wiele wyrobów kryształowych, wówczas wynik na dozymetrze oscyluje wokół dwukrotności tła naturalnego. Nazwałem to zjawisko "pułapką ośmiu cps", gdyż szczególnie silnie widać je przy pomiarach "żelazkiem" RKP-1-2. Pułapka ta daje mylne wrażenie, że w pobliżu dozymetru znajduje się silnie "świecący" artefakt, podczas gdy promieniowanie pochodzi od większej liczby niskoaktywnych wyrobów. 

Jeżeli chodzi o bezpieczeństwo, to od strony radiologicznej nic nam nie grozi, generowana moc dawki jest bardzo niska, można ją porównać np. z granitem. Większym problemem jest zawartość ołowiu, ale tylko w przypadku długoterminowego przechowywania napojów o wysokiej kwasowości (wina, soków, coca-coli). Wówczas ołów będzie stopniowo przechodził do roztworu na skutek wypłukiwania ze ścianek naczynia. W przypadku wina porto już po dwóch dniach w kryształowej karafce zawartość ołowiu wyniosła 89 µg/l, zaś po czterech miesiącach aż 2000-5000 µg/l. Z kolei brandy przechowywana 5 lat w kryształowym naczyniu uzyskała stężenie 20000 µg/l. Z drugiej strony długotrwałe korzystanie z kryształowych naczyń powoduje wypłukanie większości ołowiu z warstwy bezpośrednio stykającej się z cieczą i zmniejszenie dalszego przenikania ołowiu do napojów. 

Z punktu widzenia dozymetrycznego szkło kryształowe jest łatwo dostępnym pomocniczym źródłem promieniowania, przydatnym do testowania czułości dozymetrów na początku zakresu pomiarowego.