Rosyjski atak na Ukrainę

Od czwartku 24 lutego trwa atak Rosji na terytorium Ukrainy. Ukraińcy stawiają zaciekły opór, w czym szczerze im kibicuję. Niestety w toku walk Rosjanie zajęli teren Czarnobylskiej Strefy Wykluczenia wraz z nieczynną elektrownią jądrową, której personel został zakładnikami. Niedługo później zarejestrowano również podwyższony poziom promieniowania w Strefie. Wartości podawano w nanosiwertach: z 3090 do 65000 nSv/h, co potęgowało panikę, choć w mikrosiwertach nie wygląda to już aż tak groźnie: z 3,09 µSv/h do 65 µSv/h. 

Źródło 

Spowodowało to lawinę fake newsów i objawy paniki w Polsce, m.in. wykupywanie płynu Lugola w aptekach. 

Tymczasem zerknijmy na fakty:

• Skażenia w Czarnobylskiej Strefie Wykluczenia są związane w glebie i z biegiem lat stopniowo migrują coraz głębiej, przenoszone przez wodę z opadów i przykrywane nowymi warstwami humusu. Dzięki temu przez kolejne lata po awarii w Czarnobylu poziom promieniowania systematycznie się zmniejszał. 
• W większej części Strefy promieniowanie było na takim poziomie, jak w Warszawie (0,1-0,2 µSv/h), z wyjątkiem nielicznych rejonów w pobliżu elektrowni i tzw. "gorących plam" o większej koncentracji skażeń, gdzie moc dawki wynosiła kilka µSv/h. Szczegółowo o sytuacji radiologicznej w Strefie pisałem przy okazji relacji z wycieczki w 2019 r. [LINK].
• Działania wojenne na terenie Strefy, w tym przejazd ciężkiego sprzętu wojskowego, spowodowały wzbijanie się ogromnych ilości pyłu ze skażonej gleby, jak również odsłonięcie głębszych jej warstw, gdzie koncentracja promieniotwórczych izotopów jest większa. Cała ta chmura wywołała pewien wzrost wskazań detektorów promieniowania w okolicy Strefy, ma ono jednak mały zasięg. Cząstki tego pyłu są ciężkie, a do ich przenoszenia brakuje istotnego czynnika - ciepłych prądów powietrza, które miały miejsce zarówno podczas katastrofy w Czarnobylu, jak również późniejszych pożarów w Strefie. Zatem nawet jeśli radioaktywne cząstki uniosły się z gleby, to wkrótce opadną.
• Aktywność skażeń z Czarnobyla jest również znacznie mniejsza niż w 1986 r., gdyż część uległa naturalnemu rozpadowi promieniotwórczemu. Przypomnijmy, że cez-137 ma czas półrozpadu 30 lat, zaś stront-90 - 28 lat, czyli aktywność tych izotopów jest już o ponad połowę mniejsza. Dodatkowo część skażeń przez te lata przedostała się w głębsze warstwy gleby i nawet gąsienice rosyjskich czołgów ich stamtąd nie wydobędą. 
• Kolejny czynnik - wiatr. Od wczoraj, kiedy dotarły do mnie pierwsze informacje o zajęciu Czarnobyla, śledzę kierunek wiatru na stronie Skyradar.pl:

https://www.skyradar.pl/2017/09/radar-wiatru-mapa-wiatru-online.html

• Niezmiennie wieje on z zachodu, przy czym wczoraj skręcał nad Ukrainą na północ, czyli na Białoruś, skąd notabene zaatakowała część wojsk rosyjskich. Zatem nawet w najgorszym z możliwych scenariuszy skażenia nie trafią nad terytorium Polski. A nawet jeśli miałyby trafić, zajmie im to co najmniej kilkanaście godzin.
• Polska ma sieć monitoringu promieniowania, zarówno mocy dawki gamma, jak również skażeń, obsługiwaną przez automatyczne stacje pomiarowe. Na stronie Państwowej Agencji Atomistyki można sprawdzić moc dawki rejestrowaną przez każdą ze stacji i to z podglądem wartości z ostatnich 24 godzin aktualizowanych co godzinę:

https://www.gov.pl/web/paa/sytuacja-radiacyjna

• Możemy więc śledzić zmiany poziomu promieniowania i zobaczyć, czy nastąpił jakiś odskok w stosunku do wcześniejszych pomiarów. Jak można się przekonać, żadnego wzrostu w ciągu ostatnich 24 godzin nie zarejestrowano. Pamiętajmy też, że niewielkie wahania poziomu promieniowania mogą wynikać także z przyczyn naturalnych - zmiany aktywności słonecznej lub opadów deszczu, wymywających z atmosfery produkty rozpadu radonu [LINK]
• Dla uspokojenia wątpiących prowadzę co godzinę pomiary mocy dawki promieniowania gamma w powietrzu, jak również łącznej aktywności beta+gamma na parapecie mieszkania - jak do tej pory nie zarejestrowałem żadnych odchyłów od normy.
• Polecam śledzenie profilu Napromieniowani.pl na Facebooku, gdyż zapewniają najświeższe i najbardziej bezpośrednie wiadomości ze Strefy - https://www.facebook.com/Napromieniowani/
• Przestrzegam za to przed przyjmowaniem preparatów jodowych na własną rękę - jod można bardzo łatwo przedawkować, co prowadzi do ciężkich zatruć! Ten pierwiastek wykazuje dużą aktywność chemiczną i w większych stężeniach jest silnie żrący - po prostu wypala tkanki. 
• A przede wszystkim branie jodu mija się z celem, ponieważ w skażeniach z Czarnobyla dawno nie ma radioaktywnego jodu-131, przeciwko któremu bierze się płyn Lugola. Jod-131 jest produktem rozszczepienia uranu, czyli powstaje tylko w czynnym reaktorze jądrowym lub podczas wybuchu bomby atomowej. Reaktor w Czarnobylu przestał pracować w chwili katastrofy, ustało więc wytwarzanie nowego jodu-131, a ten, który powstał, w całości uległ rozpadowi. Dlaczego? Czas półrozpadu jodu-131 to 8 dni, zatem po 10 takich okresach izotop praktycznie przestaje istnieć. Od katastrofy w Czarnobylu minęło zaś 13089 dni, nie ma więc szans, by choć ślad jodu-131 pozostał.

Na sam koniec zasugeruję, aby zamiast przejmować się pomijalnym zagrożeniem spowodowanym przez pył z Czarnobyla, lepiej zrobić coś dla bohatersko walczącej, osamotnionej Ukrainy. To może być bezpośrednia pomoc uchodźcom, wpłata pieniężna, rozpowszechnianie zbiórek, walka z dezinformacją, promowanie rzetelnych źródeł wiedzy czy nawet zwykle słowa wsparcia dla Ukraińców przebywających w Polsce. 

Mam nadzieję, że rosyjski imperializm, który jest ciągle taki sam, tylko maski zmienia przez wieki (car, Lenin, Stalin, Breżniew, Jelcyn, Putin) wreszcie dostanie solidnie po nosie. 

Слава Україні!

Uzupełnienie 1 marca 2022 r. - w Warszawie promieniowanie w normie, nie stwierdzono wzrostu aktywności, mogącego potwierdzić jakikolwiek opad radioaktywny. Poniżej pomiar wysokoczułym radiometrem Inspector Alert w dzielnicy Ochota (przypomnę - tło zwykle wynosi 0,1-0,2 µSv/h):

Prowadzę również pomiar aktywności opadu całkowitego absorbowanego na węglu aktywnym i jak dotąd - brak zagrożenia. 

Odbieram również wiele zapytań o dozymetr Terra-P, który sprzedałem pół roku temu, a który niestety nadal pojawia się wynikach wyszukiwania Google. Obserwuję także wzmożone zainteresowanie sprzętem dozymetrycznym, w tym również tak nieprzydatnym do kontroli skażeń, jak dozymetr chemiczny DP-70 z kolorymetrem PK-56. 

Miedziana plakietka z glazurą uranową

Prowadzenie poszukiwań metodą „na przyrządy” pozwala wykryć obiekty, które zwykle są pomijane z racji niepozornego wyglądu lub ukrycia w gąszczu innych przedmiotów na targach. Przykładem może być ta oto plakietka, wykonana z blachy miedzianej o wymiarach 98x114 mm. Nie spodziewałem się glazury uranowej na wyrobach metalowych, jednak wzrost wskazań „żelazka” był jednoznaczny. 

Po zakupie przystąpiłem do dokładnych badań. Początkowo podejrzewałem, że aktywność wykazuje żółta glazura na płaszczu i pasie wizerunku rycerza, ale sonda UABG-1 z miniaturowym licznikiem okienkowym tego nie potwierdziła. Nie były aktywne również inne elementy samej figury rycerza, zacząłem więc badać tło, w końcu odczyt skądś musiał się brać. Dokładne pomiary stwierdziły obecność promieniowania tylko na jednym narożniku plakietki, gdzie emalia jest wyraźnie jaśniejsza. Wziąłem więc MKS-01SA1M i prowadziłem pomiary w różnych punktach na obwodzie plakietki, za każdym razem czekając na osiągnięcie dokładności 10%. Wyniki pomiarów łącznej emisji alfa+beta+gamma w trybie "alfa", wyrażone rozpadach na minutę z centymetra kwadratowego, przedstawiają się następująco (tło 35 rozp/min/cm2):

Jak widać, wszędzie oprócz jaśniejszej plamy odczyt przekracza tło mniej niż dwukrotnie. Plama ta zaś wyraźnie się wybija, oto odczyty innych mierników:

• Liczniki okienkowe:
• Radex RD1008 – 835 rozp/min/cm2 (drugi róg 15, lewy bok pośrodku 120)
• RadiaScan 701A - 1800 rozp/min/cm2
• EKO-C - 150 cps (tło 2,5 cps)
• Inspector Alert - 18900 imp/5 min = 63,1 cps (róg przeciwległy po przekątnej 1,53 cps, tło 0,73 cps)
• Liczniki cylindryczne:
• ANRI Sosna (2 liczniki blisko) - 1,158 mR/h ≈ 11,5 µSv/h
• RKP-1-2 - 80 cps w trybie pomiaru aktywności, 3,8 µSv/h w trybie pomiaru mocy dawki
• Scyntylatory:
• µDose RNG - alfa 0,2-0,4 Bq/cm2, gamma 0,3 µSv/h
• RadiaCode 101 - 0,24 µSv/h
• Radex Obsidian - 0,4 µSv/h, 740 rozp/min/cm2
• UDR-2+SSU-2-3 ZnS(Ag) - 20-25 cpm (na postaci rycerzyka okresowo 3-5 cpm, w innych miejscach 0)
• SRP-68 - 17-21 µR/h ≈ 0,17-0,21 µ Sv/h (tło 15-17 µR/h ≈ 0,15-0,17 µSv/h)

Jak widać, w badanym narożniku mamy aktywność alfa oraz niskoenergetyczne promieniowanie gamma, które silnie działa na nieskompensowane liczniki G-M, ale słabo na scyntylator NaI(Tl) w SRP-68. Pozwala to stwierdzić, że mamy do czynienia ze związkami uranu, gdyż wyroby ceramiczne z glazurą uranową w ten sam sposób działają na poszczególne typy detektorów. Dziwi natomiast nierównomierne rozłożenie aktywności, jakby większość związków uranu spłynęła na jeden narożnik podczas oblewania płytki glazurą lub wypalania jej. Tak czy inaczej, warto sprawdzać wszystkie obiekty na targach, bo nie wiadomo, czy nawet taka niepozorna plakietka nie zawiera uranowej glazury. Oczywiście nie zawsze jest ku temu sposobność, zwłaszcza że sprzedawcy różnie podchodzą do pomiarów. 

Na sam koniec zdjęcia w ultrafiolecie dla ostatecznego potwierdzenia zawartości uranu. Luminescencja na aktywnym narożniku jest wyraźna w ultrafiolecie emitowanym przez świetlówkę z testera banknotów:

Z kolei latarka UV powoduje jedynie minimalne świecenie uranowej glazury:

Jeżeli trafiliście na podobne wyroby, dajcie znać w komentarzach!

Dozymetr KSMG 1/1 M na wojnę jądrową

Przyrząd ten stanowi centralny element zestawu dozymetrycznego, funkcjonującego pod zbiorczą nazwą KSMG-1/1, czyli Kernstrahlungmessgerät (miernik promieniowania jądrowego). Produkowany był w NRD przez zakłady VEB Robotron, wytwarzające aparaturę pomiarową, komputery, radia, telewizory, maszyny do pisania, podzespoły elektroniczne, maszyny liczące itp.

Prezentowane urządzenie, oznaczone KSMG-1/1 M (M = Messgerät, miernik) jest przenośnym miernikiem dawki i mocy dawki promieniowania gamma. Może być używane samodzielnie lub w połączeniu z innymi elementami zestawu, do którego należą:

• centralka KSMG 1/1 Z (fot. 2) umożliwia podłączenie 2 zewnętrznych sond i zasilanie z sieci pokładowej pojazdu
• wyświetlacz KSMG 1/1 A  (fot. 3) do pomiarów i sygnalizacji z dużej odległości 
• jednostka sterująca KSMG 1/1 B do podłączenia modemu, drukarki, wysokościomierza, wskaźnika kursu
• zewnętrzna sonda pomiarowa KSMG 1/1 S (fot. 4)
• zasilacz KSMG 1/1 N (fot. 10) do zasilania z sieci AC 220 V lub awaryjnej DC 24 V
• przewód o długości 200 m KSMG 1/1 K-1 (fot. 11) do podłączenia sondy KSMG 1/1 S
• przewód o długości 50  m KSMG 1/1 K-2 (fot. 12) do podłączenia wyświetlacza KSMG 1/1 A

  

Przykładowe połączenia wszystkich elementów zestawu:

KMSG 1/1 M jest typowym przyrządem przewidzianym na wojnę jądrową – ma masywną metalową obudowę odporną na działanie chemikaliów (benzyna, ropa, oleje, metanol, tłuszcze) i wodoszczelną do głębokości 1,5 m w wodzie. Instrukcja podaje klasy szczelności dla poszczególny elementów zestawu: 

• IP67 (pełna pyłoszczelność i odporność na krótkotrwałe zanurzenie w wodzie) dla miernika KSMG 1/1 M i opcjonalnych sond KSMG 1/1 S
• IP54 (ochrona przed pyłem i bryzgami wody) dla centralki KSMG 1/1 Z i zewnętrznego wyświetlacza KSMG 1/1 A. 

Przyrząd ma dużą klawiaturę membranową, którą można obsługiwać nawet w rękawicach kombinezonu ochronnego. Klawisze numeryczne pozwalają na szybkie wprowadzenie wartości progów alarmowych bez konieczności przeklikiwania się przez poszczególne cyfry.

Dozymetr ten ma następujące funkcje:

• pomiar mocy dawki promieniowania gamma w µGy/h z alarmem progowym
• pomiar dawki promieniowania gamma µGy z alarmem progowym
• sygnalizacja trendu wzrostowego lub spadkowego mocy dawki
• sygnalizacja obecności promieniowania natychmiastowego przy wybuchu jądrowym (jakbyśmy przeoczyli kulę ognistą)
• wraz z centralką KSMG 1/1 Z może uwzględniać krotność osłabienia promieniowania przez pancerz pojazdu czy ściany pomieszczenia

Detektorem promieniowania są dwie diody PIN umieszczone na spodniej stronie urządzenia, pod czarnymi zaślepkami stanowiącymi osłony złącza indukcyjnego do centralki KSMG 1/1 Z. 

Masywna obudowa odcina promieniowanie beta i niskoenergetyczne gamma, gdyż w warunkach jądrowego pola walki największe znaczenie ma emisja gamma o średnich i wysokich energiach.

Zakres pomiarowy KSMG 1/1 M jest ogromny:

• moc dawki - od 1 µSv/h (0,1 mR/h) aż do 100 Sv/h (10000 R/h), czyli od dziesięciokrotności tła naturalnego aż do natężenia promieniowania zaraz po wybuchu jądrowym, kiedy po 3 minutach otrzymamy dawkę śmiertelną LD50/30
• dawka - od 0,1 µSv (0,01 mR), którą przyjmiemy po godzinie w warunkach typowego tła naturalnego, aż do 10 Sv (1000 R), powodującej mózgową postać choroby popromiennej (utrata przytomności i śmierć w ciągu kilku dni). 

Błąd pomiaru wynosi +/- 25% dla pomiaru mocy dawki i +/- 15 % dla dawki. Zakres energetyczny mierzonego promieniowania nie jest zdefiniowany precyzyjnie, tylko odniesiono go do spektrum energii produktów rozszczepienia występującego w czasie od 1 godziny do 1 roku od wybuchu jądrowego. 

Miernik ten zakwalifikowałbym jako rentgenometr z uwagi na pomiar tylko promieniowania gamma i to o wysokich natężeniach. Przyrząd ten mierzy co prawda również niższe poziomy promieniowania, jednak bez aktywności emiterów beta, co jest cechą wyróżniającą rentgenoradiometr, np. DP-5, DP-66, DP-75.

Wynik podawany jest w µGy/h na wyświetlaczu LED o 3 cyfrach. Dla umożliwienia wyświetlania zarówno bardzo małych, jak i bardzo wysokich wartości bez zmiany przedrostka i na tak małym wyświetlaczu, zastosowano notację naukową. Pierwsze dwie cyfry stanowią podstawę, zaś trzecia wykładnik potęgi o podstawie 10. Przykładowo odczyt 1,6 EXP 3 oznacza 1,6*10^3 czyli 1600. Kropka na lewym segmencie wyświetlacza pełni zarówno rolę przecinka, jak również miga w rytm częstości zliczania:

Kolorowe strzałki na dole wyświetlacza znajdują się powyżej przycisków poszczególnych trybów i sygnalizują, który z nich jest włączony (od lewej: dawka, próg dawki, próg mocy dawki, moc dawki). Przykładowo, poniżej dozymetr jest w trybie wyświetlania łącznej dawki (1,4*10^0 = 1,4 µSv)

Celem oszczędzania energii wyświetlacz ogranicza swoją jasność po 30 sekundach pracy, aby przywrócić pełną jasność, musimy wcisnąć któryś z przycisków trybów.

Klawiatura membranowa może wydawać się nieco skomplikowana, przedstawię więc jej najważniejsze funkcje jednocześnie z oryginalnymi niemieckimi opisami z instrukcji dla ewentualnej weryfikacji:

Miernik włączamy, wciskając przycisk I na dole klawiatury i od razu rozpoczyna się pomiar. Dozymetr ma jeden zakres, ale pomiar może odbywać się w dwóch trybach, różniących się czasem uśredniania: "minimalny" i "adaptatywny". Po uruchomieniu miernika automatycznie włącza się czas "minimalny", przewidziany na wysokie poziomy promieniowania. Do pomiaru "domowych" źródeł lepszy będzie czas "adaptatywny", który wg instrukcji zwiększa czułość przyrządu 100x.  Niestety niewiele on nam pomoże, gdyż KSMB-1/1 M reaguje tylko na silne źródła promieniowania gamma, w rodzaju zegarów lotniczych z farbą radową. Siateczki, elektrody, soczewki czy nawet wysokoaktywne minerały powodują najwyżej chwilowy wzrost wyniku z 0 EXP 2 do 1 EXP 2. Jedynie skala od DP-63A powodowała krótki skok do 0,5 EXP 2, czyli 0,5*10^2 (50 µSv/h), choć zwykle wynik oscylował między 0,2 a 0,3 EXP 2:

Dozymetr ma sygnalizację akustyczną i optyczną przekroczenia zaprogramowanych progów dawki i mocy dawki. Przekroczenie progu powoduje miganie wyświetlacza na zmianę ze strzałką przy przycisku trybu, którego próg został przekroczony. Jeśli włączona jest sygnalizacja dźwiękowa (kropka nad prawą cyfrą), dozymetr będzie też piszczał w rytm migania wyświetlacza. Wartość progu możemy sprawdzić wciskając przycisk z symbolem ukośnej linii i odpowiednią jednostką (µSv - dawka, µSv/h - moc dawki). Alarmy dźwiękowe przestawiają się następująco:

• sygnał szybki (10 Hz) - promieniowanie natychmiastowe
• sygnał średni (2,5 Hz) - przekroczenie progu dawki
• sygnał powolny (0,6 Hz) - przekroczenie progu mocy dawki

Sygnalizacja akustyczna może jednocześnie wskazywać wszystkie te parametry dzięki odpowiedniej kombinacji sygnałów:

Wartość pomiaru łącznej dawki jest resetowana po wyłączeniu zasilania, podobnie jak wartości progów. 

***

Przyrząd zasilany jest zestawem akumulatorków 5 KBM 0,500 LV 546 o napięciu 6 V i pojemności 500 mAh lub 5 typowymi ogniwami R6 (AA). 

Pokrywę przedziału baterii odkręcamy ręcznie i wyjmujemy wraz z bateriami, trzymanymi od boków przez blaszaną opaskę z oznaczeniami biegunów. Przy zakładaniu wycięcie w opasce musimy wpasować w występ wewnątrz komory baterii:

Czas pracy na akumulatorkach, przy korzystaniu z klawiatury do 20 razy, w temperaturze 15-35 st. C, wynosi min. 6 godzin, w temperaturach wyższych lub niższych od tego zakresu skraca się do 4 godzin. Ładowanie akumulatorków trwa 8 godzin w zakresie temperatur 10-50 st. C lub 12 godzin w zakresie -50 do +10 st. C. Czas pracy z zastosowaniem zwykłych baterii, szczególnie alkalicznych, powinien być znacznie dłuższy. 

Gdy dozymetr zainstalowany jest w centralce KSMG 1/1 Z, może być wtedy zasilany z sieci pojazdu o napięciu 10,8-33,6 V z jednoczesnym ładowaniem podtrzymującym akumulatorków. Z kolei zasilacz sieciowy KSMG 1/1 N pozwala na korzystanie z typowej sieci 220 V lub awaryjnego zasilania z baterii 24 V. Wszystkie te źródła prądu mają dużą tolerancję napięć - przy zasilaniu z sieci 220 V dopuszczalne wahania to -44 i + 22 V, przy 24 V zaś -3,6 V i +8,4 V.

Zerknijmy jeszcze na centralkę. Dozymetr mocowany jest w niej przy pomocy haków wystających ze spodniej części obudowy, zaczepiających się o elementy nr 45 a następnie jest dociskany do centralki zatrzaskiem nr 42. Przesył danych zapewniają dwa kontakty indukcyjne (nr 44)

Do centralki możemy podłączyć 2 zewnętrzne sondy KSMG 1/1 S i odczytywać wyniki z nich na wyświetlaczu miernika podłączonego do centralki. Przełączanie  między sondami odbywa się przyciskami 52 i 53. Pomiar może się też odbywać tylko przy użyciu miernika KSMG 1/1 M, centralka zaś będzie wtedy uwzględniać krotność osłabienia np. przez pancerz czołgu czy wozu bojowego, wybraną przez użytkownika, Sygnały alarmowe generowane przez dozymetr mogą być też nadawane do interkomu pokładowego. 

Zasilanie centralki odbywa się z własnych akumulatorków, tego samego typu co w mierniku, jak również z sieci pojazdu, w którym jest zamontowana, lub z zasilacza sieciowego KSMG 1/1 N. Schemat przyłączenia poszczególnych elementów zestawu do centralki wygląda następująco:

Sondy pomiarowe zawierają detektory półprzewodnikowe, najprawdopodobniej tego samego typu, co w mierniku KSMG 1/1 M:

Warto jeszcze przedstawić zewnętrzny wyświetlacz KSMG 1/1 A, który pozwala na odczyt wyniku i usłyszenie alarmu progowego z dala od centralki z miernikiem:

Prezentowany egzemplarz wykonano w 1987 r., czyli już w schyłkowym okresie zimnej wojny. Jest to nowoczesny przyrząd, przystosowany do współpracy z wieloma systemami wozów bojowych czy śmigłowców. Jego zastosowanie w amatorskiej dozymetrii jest dość ograniczone z powodu niskiej czułości na słabe promieniowanie oraz niewygodnego odczytu w notacji naukowej. Pełnego zakresu pomiarowego lepiej nie mieć możliwości wypróbować, gdyż oznaczałoby to poważną awarię radiacyjną lub atak nuklearny. Z drugiej strony KSMG 1/1 M stanowi bardzo ciekawy obiekt kolekcjonerski, rzadko pojawiający się na rynku wtórnym, szczególnie z pełnym wyposażeniem. Jeżeli dysponujecie egzemplarzem tego miernika lub macie dodatkowe wyposażenie do niego, dajcie znać w komentarzach!

Richard Rhodes - Jak powstała bomba atomowa

Gdy dostałem tą książkę, spodziewałem się paru stron wstępu z podstawami fizyki jądrowej oraz najważniejszymi odkryciami „od Skłodowskiej do Fermiego” przy położeniu głównego nacisku na Projekt Manhattan i ewentualnie dalszy wyścig zbrojeń. Publikacja tymczasem sprawiła mi dużą niespodziankę, ukazując na pierwszych 300 stronach historię odkryć, które umożliwiły w ogóle myślenie o broni jądrowej. Mamy przedstawioną całą plejadę wybitnych badaczy ze szczególnym uwzględnieniem Szilarda, Einsteina, Rutherforda, Oppenheimera i Bohra, w dodatku osadzonych w kontekście historycznym. Dowiemy się również o przebiegu I wojny światowej z całym jej morderczym arsenałem broni, od karabinów maszynowych po gazy bojowe, a także o genezie niemieckiego nazizmu i jego wpływie na życie naukowe. Całość okraszona licznymi szczegółami mniej lub bardziej związanymi z tematem, np. opisem ataku na Pearl Harbor, wysadzenia fabryki ciężkiej wody Norsk Hydro, bombardowań Niemiec i Japonii bombami zapalającymi czy zależnością koloru glazury uranowej od stężenia jonów uranowych. Takie „smaczki” ubarwiają lekturę, która bez tego i tak wciąga, choć wymaga absolutnego skupienia i pewnej podstawowej wiedzy z fizyki. Nieco mniej ciekawe były dla mnie administracyjne przepychanki i zmiany organizacyjne różnych komitetów nadzorujących prace, zanim całość zebrano w Projekt Manhattan. Nie zabrakło oczywiście aspektu moralnego prac nad bombą atomową oraz jej użycia, szczególnie przeciwko ludności cywilnej. Sporą część pracy stanowią rozważania o zmianach w świecie, jakie wywoła pojawienie się bomb jądrowych i konieczności stworzenia systemu międzynarodowej kontroli przemysłu nuklearnego. Zasady odstraszania oraz wzajemnego gwarantowanego zniszczenia były rozważane przez naukowców, zanim jeszcze powstały dokładniejsze koncepcje budowy bomby atomowej i jej zastosowania.

Obok głównego wątku, czyli amerykańskich prac, omówiono również niemiecki i japoński program atomowy, choć ten ostatni, siłą rzeczy, jedynie w zarysie, ponieważ nie wyszedł poza stadium wstępne. Szczegółowo opisano mechanizm działania samej bomby, zarówno od strony konwencjonalnych ładunków wybuchowych, powodujących połączenie mas podkrytycznych w krytyczną, jak również wszystkie stadia powstawania kuli ognistej i jej niszczącego działania.

Nic więc dziwnego, że praca ma ponad 800 stron. Bardzo naturalistycznie ukazano atak na Hiroszimę, szczególnie działanie promieniowania cieplnego na ludzi.  Opisy zwisającej skóry  i wystających z czaszki oczu długo zapadają w pamięć. Z drugiej strony atak na Nagasaki przedstawiono bardzo skrótowo, praktycznie skupiono się tylko na problemach z odnalezieniem celu i mniejszą skutecznością bombardowania. Myślę, że ten temat warto byłoby rozwinąć, ukazując skalę zniszczeń i ofiar w ludziach na terenie Nagasaki porównaną do tej z Hiroszimy.  Narrację doprowadzono do pierwszej eksplozji termojądrowej (1952).

Praca została napisana w 1986 r., zatem nie wszystkie materiały były wówczas odtajnione, i to widać w spekulatywnym charakterze niektórych wypowiedzi, dotyczących detali bomb. Przydałaby się pewna aktualizacja, gdyż obecnie wspomniane kwestie są już lepiej znane.

W książce znajdują się oryginalne ilustracje z epoki, jak również kilka rysunków poglądowych, jest ich jednak moim zdaniem za mało.

Szczególnie dla współczesnego czytelnika, wychowanego w kulturze obrazka, a nie tekstu, same opisy urządzeń stosowanych przy projekcie Manhattan, nawet bardzo rozbudowane, nie będą czytelne.

 ***

Do tekstu nie mam zbyt wielu zastrzeżeń, choć pisanie „Maria Curie” zamiast „Skłodowska-Curie” trochę razi w POLSKIM wydaniu książki. Z drugiej strony przypisy tłumacza prostują drobne nieścisłości oryginału i udzielają dodatkowych wyjaśnień dotyczących kontekstu kulturowego i historycznego. Z kwestii edytorskich mam jedną poważną uwagę - otóż książka nie ma indeksów (osobowych, rzeczowych i geograficznych), co przy tak rozbudowanej, wieloaspektowej publikacji utrudnia wyszukiwanie informacji i powrót do określonych partii tekstu. 

***

Niektórym publikacja może wydawać się nieco zbyt przegadana - wszak np. postać Szilarda jest okazją do przytoczenia krótkiej historii Żydów węgierskich i fenomenu nadreprezentacji wybitnych fizyków-noblistów w tej społeczności, sporo jest też opisów krain geograficznych, stanowiących scenerie omawianych wydarzeń. Poruszono również ogólne aspekty metody naukowej (m.in. peer review) oraz stworzono portret psychologiczny typowego fizyka pracującego nad Projektem Manhattan. Moim zdaniem uatrakcyjniają one lekturę i pozwalają na chwilę oderwać się od skomplikowanych zagadnień fizycznych. 

Podsumowując, książka napisana jest przystępnym językiem, narrację poprowadzono wartko i jest ona bardzo wciągająca, choć jednocześnie wymaga pełnego skupienia, inaczej pogubimy się w gąszczu nazwisk, organizacji, wielkości i zależności. Warto zarezerwować na lekturę dużo czasu i spokoju, z pewnością nie jest to książka do dorywczego czytania jednym okiem. Mi przeczytanie zajęło prawie miesiąc przy prawie codziennej lekturze, zaś uzyskane informacje wykorzystałem m.in. w notce opisującej zmiany koncepcji atomu na przestrzeni wieków [LINK].

Jednostki pomiaru promieniowania

Zostałem poproszony o przedstawienie zestawienia wszystkich jednostek stosowanych przy pomiarach promieniowania jonizującego wraz z przelicznikami. Zanim jednak zacznę, przypomnę podstawowe pojęcia w dozymetrii, jakimi są dawka i moc dawki.

Dawka oznacza sumę skutków wywołanych przez promieniowanie w danej objętości ośrodka. Z kolei moc dawki to prędkość, z jaką dawka jest przyjmowana. Najbardziej obrazowo można to porównać do objętości i prędkości przepływu. Kufel piwa (0,5 l) możemy wypić "na hejnał" albo sączyć przez godzinę. W obu wypadkach wypijemy tyle samo piwa, czyli przyjmiemy taką samą dawkę, jednak z różną prędkością (mocą dawki). Inny też będzie skutek, zarówno w przypadku piwa, jak i promieniowania, ale o tym za chwilę.

***

Warto zapamiętać, że gdy mówimy o dawce, zwykle odnosi się ona do jakiegoś czasu. Może to być rok, dzień, przelot samolotem, badanie diagnostyczne, czas trwania akcji ratowniczej, sesja radioterapii itp. Generalnie dawkę stosuje się do dłuższych odcinków czasu lub jeśli chcemy oszacować skutki napromieniowania na skutek przyjęcia określonej "porcji" promieniowania. W językach obcych określana jest jako ang. dose, niem. Dosis, ros. doza.

Z kolei moc dawki oznacza szybkość przyjmowania dawki promieniowania i wyrażana jest w jednostkach dawki (R, Sv) podzielonych na jednostkę czasu, zwykle godzinę, rzadziej sekundę. Obie wielkości są od siebie zależne - przy mocy dawki od tła naturalnego rzędu 0,3 µSv/h otrzymamy przez rok 2628 µSv (2,628 mSv), zaś otrzymawszy w czasie 5 godzin lotu dawkę 22,5 µSv możemy obliczyć moc dawki, jaka panowała na pokładzie samolotu - 4,5 µSv/h. Moc dawki wykazuje zawsze pewne wahania, wynikające ze statystycznego charakteru promieniowania - rozpady promieniotwórcze następują w sposób losowy, ze zmienną (nieznacznie) częstotliwością. Używając naszej piwnej analogii, każdy łyk piwa różni się objętością, czasem zdarzy się łyk podwójny, a czasem tylko symboliczny. Często więc łatwiej mierzyć łączną dawkę, niż śledzić ciągłe wahania mocy dawki. Inną analogią będzie deszcz padający ze zmienną intensywnością, ale dający w ciągu doby określony łączny opad w litrach na metr kwadratowy albo w ciągu roku, wyrażony w litrach. 

Moc dawki w językach obcych to ang. dose rate, niem. Dosisleistung czy ros. moszcznost' dozy. Warto znać te określenia, ponieważ dzięki nim od razu ustalimy, czy dany dozymetr mierzy dawkę, czy jej moc, czy też obie wartości. Oszczędzi nam to rozczarowania zakupem miernika dawki lub sygnalizatora przekroczenia dawki, mało przydatnego w domowej dozymetrii.

Wróćmy do meritum. Wyróżniamy następujące rodzaje dawki:

Dawka ekspozycyjna - oznacza stopień zjonizowania powietrza przez promieniowanie gamma lub rentgenowskie - i tylko przez nie. Jakkolwiek w uproszczeniu spotyka się pomiar, a właściwie szacunek, mocy dawki promieniowania beta w jednostkach dawki ekspozycyjnej, to nie jest on uzasadniony [LINK].

Dawkę ekspozycyjną możemy mierzyć w jednostkach pozaukładowych - rentgenach (R) i ich podwielokrotnościach (mR, µR), jak również układowych - kulombach na kilogram (C/kg) i podwielokrotnościach, najczęściej µC/kg.

Z kolei moc dawki ekspozycyjnej mierzymy w rentgenach na jednostkę czasu, zwykle na godzinę (R/h, µR/h, mR/h), ewentualnie na sekundę (R/s). Przy jednostkach układowych pojawia się amper na kilogram (A/kg), wynikający z przeliczeń ładunku na natężenie:

  A/kg = (Q/s)/kg = Q/kg *1/s = dawka/s = moc dawki.  

Jednostka ta pojawiła się pod koniec stosowania dawki ekspozycyjnej i sprawia duże trudności przy przeliczeniach.

Dawka pochłonięta to ilość energii w dżulach (J) przekazanej przez promieniowanie ośrodkowi o masie 1 kg. Układową jednostką jest grej (Gy), równy 1 J/kg.  Dawniej stosowano rady z przelicznikiem 100 rad = 1 Gy. Obie jednostki mogą wskazywać moc dawki, jeśli podzielimy je przez czas (Gy/h, mGy/h, cGy/h, µGy/h, rad/h, mrad/h).

Przy przeliczaniu dawki pochłoniętej na ekspozycyjną powinno stosować się przelicznik: 1 mR/h = 8,7 µGy/h (1 µGy/h = 0,144 mR/h), jednak większość popularnych dozymetrów (np. Pripyat') korzysta z uproszczonego: 1 µGy/h = 0,1 mR/h. Wyjątkiem jest m.in. EKO-D

Powyższe jednostki nie uwzględniały biologicznego działania promieniowania.  Aby je uwzględnić należy przemnożyć wartość dawki pochłoniętej przez współczynnik jakości promieniowania (QF), znany dawniej jako współczynnik wagowy promieniowania (WR). Otrzymamy wówczas biologiczny równoważnik dawki, wyrażony obecnie w siwertach (Sv) i ich podwielokrotnościach, najczęściej milisiwertach (mSv). Ponieważ jednak promieniowanie gamma, rentgenowskie i beta ma współczynnik jakości równy 1, zatem dla tych rodzajów promieniowania dawka pochłonięta równa jest biologicznemu równoważnikowi dawki (1 Gy = 1 Sv, 1 µGy = 1 µSv). Ta sama relacja zachodzi przy mocy dawki, stąd też skalowanie większości popularnych dozymetrów w µSv/h, zaś profesjonalnych w µGy/h.

Dawną, pozaukładową jednostką równoważnika dawki był rem (roentgen equivalent man), zaś w krajach bloku wschodniego ber (biologiczny ekwiwalent rentgena). Często jednak, zwłaszcza w wojskowych dozymetrach indywidualnych, przewidzianych na wypadek wojny jądrowej, dawkę wyrażano po prostu w rentgenach (DKP-50, DP-70).

Zerknijmy teraz na przeliczniki. Za punkt wyjścia przyjmijmy typowe tło naturalne, wynoszące 0,1 µSv/h:

0,1 µSv/h (µGy/h) = 11,4 µR/h = 0,0114 mR/h = 0,003 µR/s = 0,716 pA/kg = 0,000716 nA/kg = 0,000002942 mC/kg = 0,002942 µC/kg = 0,01 mrem/h = 0,01 mrad/h

W kwestii dalszych przeliczeń polecam następujące konwertery jednostek:

1. Dawka pochłonięta, równoważnik dawki, dawka ekspozycyjna i kalkulator objawów choroby popromiennej: https://www.convert-me.com/en/convert/radiation/

2. Aktywność, równoważnik dawki, dawka pochłonięta, aktywność masy, objętości i powierzchni, krotność osłabienia w wybranych odległościach od źródła: http://www.radprocalculator.com/Conversion.aspx

3. Dawka ekspozycyjna, pochłonięta, równoważnik, aktywność promieniotwórcza, z praktycznie wszystkimi przedrostkami, tylko niezbyt wygodny interfejs wyszukiwania kategorii: https://www.calculand.com/przelicz-jednostki/?t=0&gruppe=Dawka+ekspozycyjna

Powyższy wpis ogranicza się jedynie do rodzajów dawek, które możemy najczęściej mierzyć dozymetrami do użytku amatorskiego i profesjonalnego. Pomijam tutaj takie kwestie jak dawka równoważna, dawka skuteczna itp., które rozwinę w osobnym wpisie.