Projekt Wolke - izotopy w służbie Stasi

Z projektem Wolke (niem. chmura) spotkałem się po raz pierwszy podczas lektury książki Alana Perkinsa Radioaktywni - znane i mniej znane przypadki napromieniowania [LINK]. W krótkim fragmencie opisano tam szerokie zastosowanie izotopów promieniotwórczych przez enerdowską Staatssicherheitsdienst (Państwową Służbę Bezpieczeństwa), znaną bardziej pod skrótową nazwą Stasi [LINK]. Postanowiłem więc przybliżyć temat na blogu, szczególnie że większość źródeł dostępna jest tylko w języku niemieckim.

Projekt prowadzony był od późnych lat 60. przez Departament (Abteilung) 32 Ministerstwa Bezpieczeństwa Państwowego (Ministerium für Staatssicherheit, MfS). Polegał na zastosowaniu radioizotopów w różnych postaciach (igły, spraye, folie) do znaczenia ludzi i przedmiotów (dokumenty, pieniądze, pojazdy), celem późniejszego ich śledzenia. Projekt obejmował także prześwietlanie więźniów w aresztach oraz pojazdów na przejściach granicznych. Każdą substancję, urządzenie i instrukcję stosowane w projekcie kodowano słowem Wolke i kolejnym numerem. W latach 70, prowadzono ok. 100 takich operacji rocznie, w następnej dekadzie zaledwie 30-50. Wówczas też kryptonim Wolke przestał być stosowany - prawdopodobnie stał się znany poza resortem lub zwrócił uwagę zachodnich wywiadów. Wtedy też zaczęto oznaczać izotopy i sprzęt dwuczłonowym kodem numerowym. W 1983 r. kryptonim Wolke został ponownie użyty, ale do zupełnie innej operacji. Była to wspólna akcja departamentu HA III i polskiego kontrwywiadu, mająca na celu wykrycie działań rozpoznania elektromagnetycznego (SIGINT), prowadzonych przez ambasadę USA w Warszawie. 

Poniżej zestawienie stosowanych izotopów wraz z kodami i nośnikami - zwykle izotop nie był w postaci czystego pierwiastka, tylko związku chemicznego. Ten sam izotop mógł mieć różną postać w zależności od zastosowania. Przykładowo kobalt-58 mógł występować w postaci czystego pierwiastka uformowanego w igły (Wolke-106, później 47100-320) lub trójchlorku w formie sprayu albo nasączonego papieru (odpowiednio Wolke-109 i 121). Z kolei tiomocznik (CH4N2S) mógł zawierać węgiel-14 do znaczenia papieru lub siarkę-35 przy znaczeniu tuszu w długopisach.

Cyfra 2 oznacza nieznany kod Wolke lub jego brak
https://www.cryptomuseum.com/intel/stasi/wolke.htm#ref_1

Stosowano zwykle krótkożyciowe emitery promieniowania gamma i beta, których czas połowicznego rozpadu liczony jest w dniach. Wyjątkiem jest cez-137, mający czas półrozpadu 30 lat oraz węgiel-14, znany z datowania radiowęglowego, o czasie półrozpadu 5700 lat. Energia promieniowania izotopów stosowanych jako znaczniki musiała być na tyle duża, by umożliwić pomiar z odległości, ale jednocześnie nie powinna powodować nadmiernego zagrożenia dla pracowników Stasi, a także dla śledzonych osób. Nie, to nie żart, normatywy dopuszczalnych dawek obejmowały też osoby, przeciwko którym prowadzono działania operacyjne. Dawki te były jednak znacznie wyższe:

https://www.cryptomuseum.com/intel/stasi/files/bstu_strahlen.pdf s. 32

Jak widzimy w powyższej tabeli, osoba obserwowana, mająca w kieszeni spodni źródło promieniowania (np. banknoty oznaczone radioizotopem) mogła otrzymać tygodniowo do 150 mSv. Jest to wysoka dawka, mogąca powodować skutki późne, szczególnie dla narządów rozrodczych, wysoko wrażliwych na promieniowanie. Przypomnę, że średnia roczna dawka w Polsce to 3,2-3,6 mSv (w Niemczech podobnie lub nieco więcej na południu), zaś obecnie limit dodatkowej dawki ponad tło naturalne wynosi:

• 1 mSv dla ogółu ludności 
• 20 mSv dla osób zatrudnionych przy pracy z promieniowaniem (warunkowo 50 mSv, jeśli w następnych 5 latach, razem z rokiem przekroczenia 20 mSv, nie będzie przekroczona średnia dawka 20 mSv)

Nietrudno więc obliczyć, że agent, który dostawał "tylko" 1 mSv na tydzień, po pół roku osiągał obecny limit dawki, zaś osoba obserwowana przyjmowała ten 1 mSv w nieco ponad godzinę (!). Po więcej informacji dotyczących obecnych limitów dawek w polskim prawie atomowym odsyłam do wpisu o bezpiecznej dawce promieniowania [LINK].

Zerknijmy jeszcze na zestawienie dopuszczalnego czasu narażenia, pochodzące z protokołu przekazania znaczników promieniotwórczych w celu wykonania misji w zakładach Carl Zeiss Jedna w 1978 r.

https://www.cryptomuseum.com/intel/stasi/files/bstu_strahlen.pdf - s. 34

Odległości od ciała przy noszeniu w kieszeniach i aktówce nie zostały podane, przyjmuję więc, że są takie same jak w poprzednim zestawieniu.

Izotopy były produkowane w reaktorze badawczym w Rossendorf metodą aktywacji neutronowej - przedmioty (igły, folie) wykonane z nieradioaktywnych pierwiastków poddawane działaniu strumienia neutronów stawały się radioaktywne. Całą akcję prowadzono w warunkach ścisłej tajności. Pomieszczenia, gdzie przechowywano dostarczone materiały radioaktywne i przygotowywano je do zastosowań operacyjnych, nie były oznaczone "koniczynką", aby zachować konspirację nawet w obrębie służby. Samochody, którymi przewożono izotopy, zaopatrywano w koperty z napisem "otworzyć w razie wypadku". Znajdowała się tam informacja, by niezwłocznie powiadomić stosowne władze. 

Przejdźmy teraz do omówienia zastosowań izotopów i przykładowych metod użycia. Znaczniki promieniotwórcze miały bardzo istotne zalety z punktu widzenia Stasi:

• możliwość "obserwacji" z odległości przy pomocy aparatury dozymetrycznej
• łatwość aplikacji
• niewidoczność lub niewielka widoczność, zwłaszcza dla osoby nieświadomej 
• prostota produkcji w reaktorze jądrowym

Pozwalało to na prowadzenie następujących zadań operacyjnych:

• śledzenie osób
• znaczenie pieniędzy i dokumentów
• śledzenie pojazdów
• ujawnianie korzystania z danego urządzenia
• ujawnianie uczestnictwa w spotkaniu
• śledzenie ręcznie pisanych dokumentów

Jak realizowano poszczególne zadania?

Śledzenie osób 

Ludzi oznaczano na kilka sposobów:

• rozpylenie roztworu ze specjalnej strzykawki
• wystrzelenie gumowej kulki wypełnionej roztworem (taki paintball)
• przyczepienie igły lub folii do ubrania lub przedmiotu, który dana osoba ma zawsze przy sobie, szczególnie przy wykonywaniu działań "przestępczych"

Jednym z płynów był roztwór azotanu cezu (kod 47100-650) pozyskany na mocy specjalnego porozumienia z Instytutu badań Jądrowych w Rossendorfie. Przeznaczony do znaczenia tkanin i pojazdów. Z tkanin usunięcie niemożliwe, w przypadku pojazdów możliwe zgrubne usunięcie przez umycie. Podczas aplikowania należało zachować dystans ok. 2,5 m.

Igły z radioaktywnego metalu otrzymywano, aktywując przez 8 tygodni w reaktorze. Można je było wpiąć w ubranie albo włożyć do teczki czy torby.  Po zakończeniu obserwacji, czyli udowodnieniu "przestępczego" działania przedmiot należało odzyskać. Z uwagi na krótki czas połowicznego rozpadu większości stosowanych izotopów, po kilku użyciach należało taką igłę ponownie aktywować w reaktorze. 

Przykładowa operacja:

Dwie siostry bliźniaczki planowały wyjechać do RFN (1987), jednak jedna nie uzyskała zezwolenia, gdyż jej teść był wysoko postawioną osobą. Ponieważ istniała obawa, że z uwagi na podobieństwo druga z bliźniaczek będzie próbować wyjechać z paszportem siostry, planowano oznaczyć ją poprzez rozpylenie izotopu na ubranie podczas pobytu na dworcu. Ostatecznie plan porzucono, ponieważ znaleziono cechę pozwalającą na wizualne odróżnienie obu sióstr. Przypomina się dość drastyczny dowcip o wariatach, chcących odróżnić od siebie swoje dwa koty... 

Znaczenie pieniędzy

Przykładowa operacja:

Podejrzenie kradzieży pieniędzy (marek zachodnioniemieckich) z przesyłek pocztowych (1988). Oznaczono 20 banknotów 5-markowych, aplikując 60 µCi środka Wolke-113 (chlorek skandu). Banknoty powkładano do kopert i wysłano pocztą. Oskarżenie szybko potwierdziło się i doprowadziło do aresztowania pracownika poczty, ale po akcji odzyskano tylko... 8 banknotów. Noszenie nawet jednego oznaczonego izotopem banknotu przy ciele przez 3 miesiące dawało dawkę 200 rem, szczególnie niebezpieczną dla narządów rozrodczych u młodych osób - mogła wywołać skutku późne: nowotwory lub niepłodność. Po roku dawka powinna spaść do 16 remów z uwagi na rozpad izotopu. Z drugiej strony narażenie zależy od sposobu noszenia pieniędzy przy sobie, a także liczby skażonych banknotów. Szczególnym zagrożeniem jest narażenie ciężarnych i dzieci. Zdawali sobie z tego sprawę nawet sami funkcjonariusze. Podjęto działania mające na celu odzyskanie banknotów, ale zapewne bezskuteczne z uwagi na brak informacji o powodzeniu. 

Znaczenie dokumentów

Przykładowe operacje:

1. Podejrzenie ujawniania dokumentacji służbowej (1986). Pracownik zakładów państwowych był podejrzewany o wynoszenie dokumentów i dostarczane ich firmie zachodnioniemieckiej. Dostał więc 4 dokumenty oznaczone za pomocą Wolke-113 (450 uCi, 1,9 mCi łącznie). Podejrzenia potwierdziły się. Dokumenty wziął do domu i przekazał osobie z Berlina Zachodniego. Aktywność izotopu na papierze była tak duża, że pomiar można było prowadzić z zewnątrz mieszkania (!). Berlińczyk został wkrótce zatrzymany na przejściu granicznym.

2. Sprawa Rudolfa Bahro (1977). Bahro był ideowym, ale rozczarowanym socjalistą, który napisał pracę krytykującą ustrój realnego socjalizmu (Die Alternative - Zur Kritik des real existierenden Sozialismus). Rękopis przekazał na Zachód, ale jednocześnie wykonał 17 kopii, które rozesłał w kraju. Nie wiedział jednak, że przechowywane w jego domu kopie zostały oznaczone przez Stasi radioaktywnym izotopem. Bahro wrzucał manuskrypty, ze względów konspiracyjnych, do różnych skrzynek pocztowych, oddalonych od miejsca zamieszkania. Podczas pakowania pism i wielogodzinnego transportu otrzymał łącznie dawkę 136 rem (8 rem na każdy z 17 manuskryptów). Spośród wysłanych kopii 9 zostało przejęte przez wydział kontroli poczty Stasi, 3 przekazał "IM" (tajny współpracownik?), zaś 5 oddali służbom sami adresaci. Nie jest jasne, czy te 8 ostatnich przesyłek umknęło uwadze wydziału kontroli poczty, czy celowo dopuszczono ich dostarczenie, aby sprawdzić, jak zachowają się adresaci. Sprawa stała się głośna po tym, jak Bahro zmarł w 1997 r. na białaczkę, która mogła być spowodowana narażeniem na promieniowanie.

Znaczenie pojazdów

Stosowano dwie metody:

• magnes z substancją radioaktywną, mocowany do karoserii w niewidocznym miejscu
• drut wstrzeliwany w oponę.

Nad tą drugą metodą warto się chwilę pochylić. Srebrny drut zawierający izotop umieszczano w aluminiowej wkładce, wprowadzonej następnie do nawierconego ołowianego pocisku wiatrówkowego typu "diabolo". Pocisk wystrzeliwano z wiatrówki w stronę opony samochodu, który miał być śledzony. Podczas uderzenia drut (z aluminiową osłoną lub sam) wbijał się w oponę, nie zmieniając jej właściwości jezdnych. Instrukcja ostrzegała, że w razie przypadkowego postrzelenia kogoś takim pociskiem osoba powinna być niezwłocznie zatrzymana (pod byle pretekstem) i w ciągu 2 godzin dostarczona do lekarza. Usunięcie pocisku było bezproblemowe po wykonaniu prześwietlenia.

Ujawnianie uczestnictwa w spotkaniu

Na podłodze lokalu, w którym spotykały się osoby śledzone (dysydenci, dziennikarze), rozsypywano izotop promieniotwórczy, który następnie przyklejał się do powierzchni butów i był wynoszony na zewnątrz. Można było następnie taką osobę śledzić, stosując dozymetr z sondą zewnętrzną, prowadzoną przy ziemi. Podejrzewam, że radioaktywne ślady nie były później usuwane, zatem mogły stanowić zagrożenie dla innych osób czy zwierząt dopóki izotop nie uległ rozpadowi, czyli nawet przez kilkadziesiąt dni. Oczywiście koncentracja radionuklidu w tych śladach malała stopniowo wraz ze ścieraniem się tej substancji z podeszw. 

Śledzenie ręcznie pisanych dokumentów

Izotop dodawany był do tuszu, a następnie długopis był dyskretnie dostarczany śledzonej osobie. Tekst napisany takim tuszem był radioaktywny, można więc było śledzić dokumenty wysyłane pocztą lub przekazywane osobiście. 

Wykrywanie szmuglu ludzi

Przejścia graniczne wyposażono w bramki, prześwietlające pojazd promieniowaniem gamma. Stosowano dwa typy detektorów:

• detektor poziomy
• detektor pionowy

Detektor poziomy miał postać bramki ze źródłem Cs-137 z jednej strony i detektorem promieniowania z drugiej. Dawkę przyjętą oszacowano na 0,04 mR (4 µSv) na jedno prześwietlenie, co mieściło się w tygodniowym limicie 10 mR (100 µSv). Później jednak faktyczną dawkę miesięczną oszacowano na 400 mR (4 mSv).

Detektor pionowy miał źródło Cs-137 zawieszone na wysokości 5 m nad drogą i 100 wysokoczułych detektorów umieszczonych w jezdni. Na początku lat 80. zainstalowano 17 takich detektorów głównie na granicach Berlina. 

Prześwietlanie (naświetlanie) aresztantów

Zachowało się kilka relacji osób zatrzymanych przez Stasi, które zostały zaprowadzone do "pokoju fotograficznego" celem wykonania zwykłych zdjęć identyfikacyjnych. Jednak oprócz aparatu fotograficznego, umieszczonego na statywie, znajdowało się tam również zamaskowane urządzenie. Pracownik Stasi zostawiał aresztowanego w tym pomieszczeniu i wychodził, a tajemniczy sprzęt wydawał z siebie trzaski i inne odgłosy. Gdy wracał po pewnym czasie, odgłosy ustawały. Temat rozwinę szerzej w osobnym wpisie, gdyż relacje te wymagają szczegółowego omówienia. 

***

Jakie dozymetry stosowano w projekcie Wolke?

Pierwszy typ, oznaczony 25053, miał okienkowy licznik G-M typu AOH-411 importowany z Polski, gdzie był produkowany w zakładach Unitra-OBREP (Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Elektroniki Próżniowej). 

https://www.cryptomuseum.com/covert/misc/25053/index.htm

Detektor ten, z okienkiem 2 mg/cm2, jest czuły na promieniowanie alfa (>3 MeV), beta (>40 keV) i gamma. Licznik umieszczony był w krótszej ściance obudowy i osłonięty przesuwną klapką. 

https://www.cryptomuseum.com/covert/misc/25053/index.htm

Przewidziano też sondę zewnętrzną z 6 takimi licznikami,. Zasłonięcie okienka wbudowanego licznika jednocześnie odsłaniało gniazdo sondy.  Można ją było prowadzić przy ziemi, np. celem wykrycia śladów pozostawionych przez osoby wychodzące z pomieszczenia, gdzie podłogę oznaczono izotopem promieniotwórczym.

https://www.cryptomuseum.com/covert/misc/25053/index.htm

Dozymetr wyposażony był w mikroamperomierz wyskalowany w cpm, sygnalizację optyczną w postaci diody LED oraz słuchawkę na jedno ucho. 

https://www.cryptomuseum.com/covert/misc/25053/index.htm

Miernik miał też sygnalizację progową, próg ustawiano w zależności od potrzeb za pomocą pokrętła ukrytego pod zdejmowaną klapką.

https://www.cryptomuseum.com/covert/misc/25053/index.htm

Zasilanie z 6 baterii AA. Masa dozymetru z bateriami 1,2 kg. W zestawie znajdował się też skórzany pasek, na którym można było nosić sam dozymetr lub sondę zewnętrzną.

https://www.cryptomuseum.com/covert/misc/25053/index.htm

Całość przenoszono w torbie z osobnymi przegródkami na dozymetr, sondę, kabel sondy i słuchawkę.

https://www.cryptomuseum.com/covert/misc/25053/index.htm

Drugi znany mi dozymetr, zakodowany jako Wolke-005, jest przyrządem scyntylacyjnym, z kryształem w aluminiowej obudowie, zatem wykrywającym tylko promieniowanie gamma. Obudowa do złudzenia przypomina Radiation Monitor no. 1700 firmy Nuclear Enterprises, omawiany przeze mnie 2 lata temu:

https://www.stasi-mediathek.de/medien/gebrauchsanweisung-zum-geraet-wolke-005/blatt/11/

Przyrząd zasilany jest z osobnego zasobnika, mieszczącego 8 baterii AA, zaś wzrost poziomu promieniowania może być sygnalizowany przez panel wibracyjny, umieszczony na brzuchu. 

Dozymetr i zasobnik z bateriami był przenoszony przez agenta w dwóch torbach, zawieszonych na pasach naramiennych i połączonych paskami na brzuchu i plecach:

https://www.stasi-mediathek.de/medien/gebrauchsanweisung-zum-geraet-wolke-005/blatt/12/

Możliwe było też noszenie dozymetru w specjalnie przygotowanej aktówce, z sygnalizatorem wibracyjnym umieszonym w rączce:. 

https://www.stasi-mediathek.de/medien/gebrauchsanweisung-zum-geraet-wolke-005/blatt/13/

Rozwiązanie z sygnalizacją wibracyjną będzie później stosowane w znacznie nowocześniejszych dozymetrach PM-1401 i PM-1401M, również przeznaczonych dla służb, tym razem granicznych i celnych, m.in. polskich.

***

Zastanówmy się jeszcze, czy przedmioty znaczone izotopami przez Stasi mogą nadal być radioaktywne i stwarzać niebezpieczeństwo? Izotopy, których czas połowicznego rozpadu liczony jest w dniach, uległy całkowitemu rozpadowi po 10 okresach połowicznego rozpadu. W przypadku manganu-54 będzie to 2970 dni (8 lat i nieco ponad miesiąc), zaś srebra-110m 250 dni (niecałe 8 lat), pozostałe izotopy  z arsenału Stasi rozpadną się w przeciągu roku. Nie ma więc ryzyka, że kupimy na targu dokument czy banknot skażony krótkożyciowym izotopem.

Są jednak wyjątki: cez-137 (t1/2=30 lat), który jeszcze będzie aktywny jeszcze 300 lat oraz węgiel-14 (t1/2=5700 lat). Pamiętajmy też, że znaczniki izotopowe przeznaczone do rozpylania były opracowane w ten sposób, aby nie dały się usunąć z powierzchni podczas normalnego użytkowania, zatem odzież czy torba skażona cezem-137 nadal może być promieniotwórcza.

***

Jeżeli dysponujecie dodatkowymi informacjami o projekcie Wolke, szczególnie dotyczącymi samych operacji służb albo stosowanego sprzętu dozymetrycznego, dajcie znać w komentarzach! Temat będzie przeze mnie rozwinięty w jeszcze jednym wpisie, dotyczącym naświetlania aresztantów promieniowaniem rentgenowskim. Stay tuned!

Autoradiogramy cz. VII

Te autoradiogramy, wywołane 15 września 2023 r., były naświetlane najdłużej z dotychczasowych - aż przez 11 miesięcy. Nastawiłem je 10 października 2022 r., po wywołaniu poprzednich, naświetlanych "tylko" 8 miesięcy [LINK]. 

Zastosowałem następujące źródła:

• płaskorzeźba Matki Boskiej z torowanego szkła [LINK]
• skórzane rękawiczki zanieczyszczone podczas przeglądania minerałów na targu
• wacik z mineralizacją z Kowar

Źródła umieściłem w osobnych pojemnikach postawionych jeden na drugim w dużej puszce po filmach kinematograficznych. Najpierw płaskorzeźba, obłożona z obu stron arkuszami papieru fotograficznego 9x14 cm, dociśniętymi kawałkiem tworzywa sztucznego i zamknięta w puszce po Śliwce Nałęczowskiej. Następnie wacik, włożony w "kanapkę" ze złożonego na pół arkusza papieru fotograficznego i przyciśnięty kawałkiem bakelitu w płaskiej puszce po czekoladkach Lindt Lindor. Na samej górze rękawiczki, przyłożone spodnią częścią palców do papieru i przyciśnięte szklaną popielnicą, obciążoną ołowianymi ciężarkami od zegara po 1,2 kg każdy w wielkiej puszce od kremu Nivea. Na wierzch tej piramidy położyłem stare grube prześcieradło, które dodatkowo upchałem po bokach i docisnąłem pokrywą pojemnika, zamykaną na zatrzask. 

Sprężystość tkaniny była dodatkowym zabezpieczeniem od wstrząsów - przy tak długim czasie naświetlania nawet niewielkie przesunięcie źródła względem papieru mogłoby zniweczyć efekt. Wieko puszki dla pewności zabezpieczyłem czarną taśmą izolacyjną, a całość umieściłem pod regałem, tak samo jak przy poprzednich autoradiogramach.

Wywołanie prowadziłem standardowo - wywoływacz uniwersalny W-41 ze starych zapasów w rozcieńczeniu 1+7, kąpiel przerywająca w słabym roztworze octu, utrwalacz neutralny przechowywany w lodówce od zeszłego roku. Wywoływałem krótko, by uniknąć zadymienia. Utrwalanie standardowe 10-15 min.

Najbardziej oczekiwanym był autoradiogram z płaskorzeźby Matki Boskiej. Aktywność alfa, zmierzona sondą SSA-1P, wynosiła 794 cpm od strony reliefu i 914 cpm na tylnej, gładkiej ściance. Powinna więc wystarczyć do otrzymania wyraźnego wizerunku.

Ponieważ obiekt ma przekrój trapezu i mogły wystąpić problemy z uzyskaniem równomiernego docisku, dlatego położyłem go na papierze reliefem do dołu i następnie przykryłem drugim arkuszem oraz dociskiem. Zależało mi na jak najściślejszym przyleganiu tej strony do papieru - z uwagi na bardzo mały zasięg cząstek alfa w powietrzu nawet niewielka przerwa między źródłem a emulsją powoduje rozmazanie rysunku.

Najpierw wywołałem autoradiogram z tylnej ścianki. Obraz pojawił się dość szybko, potrzymałem więc chwilę w wywoływaczu, następnie kąpiel przerywająca i utrwalanie. Surowy obraz wygląda tak:

Zwraca uwagę nienaświetlone miejsce od pozostałości nalepki, które skutecznie blokują cząstki alfa, a także jasne plamki, w miejscu zanieczyszczeń na powierzchni szkła. 

Po zwiększeniu kontrastu i konwersji do skali szarości zestawiłem autoradiogram z matrycą. Przede wszystkim rzuca się w oczy zarys reliefu po drugiej stronie. Szkło jest w tym miejscu nieco cieńsze, a mimo to zaczernienie emulsji jest silniejsze niż tam, gdzie szkło ma pełną grubość. Pozwala to wnioskować o większej koncentracji toru-232 w tym miejscu, a także o udziale promieniowania gamma w tworzeniu obrazu - cząstki alfa, pochodzące wyłącznie z powierzchniowej warstwy szkła, zaciemniłyby całość równomiernie.

W dolnej części zwracają uwagę ciemne kropki, świadczące o zwiększonej koncentracji izotopu w tych punktach bezpośrednio na powierzchni szkła.

Przejdźmy teraz do strony z reliefem. Zastanawiałem się, w jaki sposób zaznaczy się on na papierze fotograficznym, ponieważ najgłębsze punkty reliefu (przy dolnej krawędzi oraz pośrodku głowy) znajdują się 5 mm poniżej powierzchni. Niektóre cząstki alfa nie pokonają tej przeszkody - odczyt z sondy SSA-1P po stronie reliefu jest o 14% niższy niż na odwrociu.

Jak widać, wizerunek jest rozmazany tam, gdzie relief jest najgłębszy i cząstki alfa miały do pokonania najdłuższą drogę. Z kolei w miejscu, gdzie krawędzie reliefu są równe z powierzchnią (kwiaty na skraju) autoradiogram jest wyraźny i ma ostre krawędzie.

Również tutaj występuje powierzchniowa koncentracja izotopu, zarówno w pobliżu krawędzi, jak i przy obtłuczonych narożnikach.

Drugie w kolejności były rękawiczki, którymi przebierałem minerały na targu. 

Po powrocie do domu sprawdziłem je sondą SSA-1P, na jednej z nich uzyskując odczyt rzędu 18 cpm przy tle nieprzekraczającym 1 cpm.

Dozymetr RadiaScan 701A w trybie "detection" nie wykazywał skażenia na żadnym z palców, ma on jednak znacznie mniejszą powierzchnię czynną, a także wydajność detekcji cząstek alfa. Inspector Alert z większym licznikiem o cieńszym okienku również nie zmierzył jednoznacznego wzrostu ponad tło. Podobnie EKO-C w wersji pancake. który oscylował między 2 a 3 cps. Postanowiłem więc wykonać autoradiogram celem zlokalizowania aktywnego miejsca. W tym celu obie rękawiczki położyłem tak, aby spodnie powierzchnie palców ściśle przylegały do papieru, docisnąłem szklaną popielniczką i 2,5 kg ołowiu. Długi czas naświetlania powinien spowodować powstanie śladów nawet od bardzo małej aktywności. Tak się jednak nie stało, na każdym z arkuszy pojawił się tylko jeden (!) ciemny punkt.

Jestem leworęczny, więc minerały przeglądałem lewą ręka, w prawej trzymając "żelazko", którym sprawdzałem każdy z nich. Odczyt był słaby i nie na wszystkich próbkach, prawdopodobnie okazy stanowiły pozostałość czyjejś kolekcji i przy likwidacji mieszkania wraz z naczyniami i drobnym AGD trafiły na targ do Polski.

Zarejestrowane punkty różnią się nieco wielkością i umiejscowieniem na arkuszu - poniżej wycinki ze skanu środkowej części odbitki w 1200 dpi:

Przypadek na chwilę obecną uważam za nierozstrzygnięty, choć ślad z lewej strony sprawia wrażenie jakby powstał pod wpływem jakiejś małej aktywnej drobiny.

Na koniec zostawiłem wacik, którym po nasączeniu denaturatem wytarłem pojemnik z małym kawałkiem mineralizacji uranowej z Kowar. Widać na nim pewne drobinki, zaś autoradiogram pozwoli przekonać się, czy wszystkie są aktywne.

Zastosowana tutaj metoda "kanapki" ze złożonego na pół arkusza papieru fotograficznego jest szczególnie przydatna w przypadku małych, płaskich źródeł, gdy chcemy upewnić się, że aktywność występuje tylko po jednej stronie albo potrzebujemy odbitek z obu stron na jednym arkuszu.

W tym przypadku układ zaciemnionych punktów na emulsji pokrywa się z grubsza z rozmieszczeniem drobin materiału aktywnego na waciku.

Część jednak jest nieaktywna, pochodzi od skały macierzystej. Na drugiej stronie brak aktywności:

Podczas wywoływania jak zwykle towarzyszyły mi "typowe" obawy, czy to papier się nie naświetlił, czy też może stary wywoływacz stracił moc. Podobnie po wyniesieniu utrwalonego obrazu na światło była chwila niepokoju, czy odbitka nie zacznie ciemnieć. Nic takiego się jednak nie stało, wywoływacz, choć termin ważności upłynął w latach 80., nadal działa i jest w zupełności wystarczający do takich zastosowań. Utrwalacz następnym razem przygotuję świeży, szczególnie że potrzebuję tylko 500 ml, w których da się jednocześnie utrwalać dwie odbitki.

Niedługo nastawię kolejne autoradiogramy, muszę jednak zgromadzić większą liczbę matryc, by dobrze wykorzystać pojemność światłoszczelnego pojemnika. Jeśli macie pomysł na źródło, które mogę wykorzystać albo sami wykonywaliście podobne autoradiogramy, dajcie znać w komentarzach!

Radiometr UR-4M

Miernik ten był głównym "koniem roboczym" podczas poszukiwania i wydobycia rud uranu przez Zakłady Przemysłowe R-1 w Polsce. Służył wówczas do:

• potwierdzania odczytów uzyskanych podczas zwiadu samochodowego z użyciem przewoźnych dozymetrów SG-14
• poszukiwań rudy w kopalniach i szacowania zawartości uranu 
• pomiarów w kopalniach i laboratoriach należących do Zakładów celem oceny narażenia na promieniowanie jonizujące.

http://forum.rhbz.org/topic.php?forum=2&topic=219

Pełna rosyjska nazwa to przenośny radiometr uniwersalny UR-4M Wystrieł (Wystrzał). Stanowił wersję rozwojową miernika UR-4, który wykorzystywał liczniki MS-13, MS-14 lub MS-16, pracujące przy napięciu 700 V. Modyfikacja polegała na zastosowaniu liczników o niższym napięciu pracy (400 V) oraz wyeliminowaniu elementów mogących iskrzyć lub doprowadzić do zapłonu. Dzięki temu UR-4M mógł być stosowany w kopalniach z zagrożeniem wybuchem gazów i pyłów.

Przyrząd na pierwszy rzut oka przypomina wojskowy radiometr DP-11B, stosowany w Armii Radzieckiej, a także w Siłach Zbrojnych PRL (Ludowym Wojsku Polskim). Co jest identyczne:

• pulpit z ukośnym złączem do przewodu sondy, 
• rozmieszczenie elementów sterowania
• lampowa konstrukcja 
• zasilanie z jednej baterii anodowej i dwóch ogniw żarzenia

Od modelu wojskowego odróżnia go ramka mikroamperomierza, która ma szkło wystające ponad powierzchnię. 

DP-11B produkcji radzieckiej - http://forum.rhbz.org/topic.php?forum=2&topic=31&p=5

Druga różnica jest bardziej istotna - zastosowany licznik G-M, a także konstrukcja sondy. Radiometr UR-4M może pracować z licznikiem STS-1 lub STS-8. Różnią się czułością, a co za tym idzie, biegiem własnym i zakresem pomiarowym:

Licznik umieszczony jest w głowicy sondy, którą można ustawić w pozycji pionowej lub pod kątem. Sonda ma teleskopowy wysięgnik, pozwalający na wprowadzanie do otworów. 

Głowica sondy wykonana jest z litego metalu, bez obrotowej osłony, pozwalającej na pomiar promieniowania beta. Radiometr ten mierzy zatem tylko promieniowanie gamma. Pomiary mocy dawki, cytowane w źródłach (por. Źródła do dziejów kopalnictwa uranowego w Polsce - LINK), były wykonywane właśnie tym przyrządem. 

http://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t2-2_1957/go,88/

Radiometr służył także do szacowania zawartości uranu w rudzie na podstawie poziomu promieniowania gamma. Przyjęto przelicznik 140 µR/h (1,4 µSv/h) na 0,01 % zawartości uranu w rudzie. Zaś przy karotażu (pomiarach w głąb otworów) współczynnik wynosi 100-120 µR/h (1-1,2 µ Sv/h) na 0,01 % [LINK].

UR-4M był produkowany w Polsce na licencji, pod nazwą monitor licznikowy ML-56. Polska wersja mogła stosować taką samą sondę, jak radziecki pierwowzór, ale także używano sondy takiej jak w DP-11B, z obrotową przesłoną, pozwalającą na pomiar promieniowania beta. O samym ML-56 i jego następcy ML-57 pisałem osobno:

https://promieniowanie.blogspot.com/2016/11/radiometr-beta-gamma-ml-56.html

Informacje o UR-4M są okruchami rozrzuconymi po sieci i nielicznych artykułach, które postarałem się tutaj scalić. Dostępne źródła:

• Bolesław Orłowski, Krótki przegląd aparatury polowej do poszukiwań minerałów promieniotwórczych [LINK]
F. Musajew, W atomnom pawilonie wsiesojuznoj promyszlennoj wystawki, [w:] Atomnaja energija, 2/1957 [LINK]
• Andrzej Kasza, Paweł Król, Grzegorz Pabian, Poszukiwania uranu w Miedzianej Górze i Kielcach [w:] Studia Muzealno-Historyczne 10, 11-27 2018 [LINK]
• Robert Klementowski, Atomowa tajemnica Sudetów [LINK]
• A.A. Jakżyn, Poiski i razwiedka uranowych miestorożdienij [LINK]

Egzemplarze muzealne i kolekcjonerskie są bardzo nieliczne i zwykle nie mają sondy. Gdyby ktoś dysponował zdjęciami lub samym miernikiem URM-4M, proszę o kontakt przez formularz bloga.

***

Podoba Ci się mój blog i chcesz wesprzeć twórcę? Zapraszam na Patronite - https://patronite.pl/

Robotron Röntgen-Gamma Dosimeter 27040

Dozymetry z komorą jonizacyjną pojawiają się dość rzadko na moim blogu. Ten typ detektora stosowany jest wyłącznie w miernikach profesjonalnych, używanych w przemyśle jądrowym do pomiarów promieniowania gamma w bardzo szerokim zakresie. Przykładem takiego przyrządu jest prezentowany tutaj Gamma Rontgen Dosimeter 27040 znanej NRD-owskiej firmy VEB Robotron, produkującej też komputery, maszyny do liczenia itp.

Miernik ten należy do całej serii przyrządów, w kolejności chronologicznej:

• VA-J-15A [LINK]
• 27040
• 27060 [LINK]
• RGD 27091 - już produkcji  Sensortechnik und Elektronik Pockau GmbH (STEP), ale wywodzi się z poprzednich [LINK]

Przyrząd mierzy moc dawki oraz łączną dawkę promieniowania gamma o energii 40 keV – 7,5 MeV lub, po zdjęciu ochronnego filtra z komory jonizacyjnej, od 8 do 100 keV, wówczas też będzie rejestrować promieniowanie beta.  

Komora jonizacyjna, o ściance równoważnej powietrzu, ma pojemność 600 cm3 i gęstość powierzchniową ścianki 35 mg/cm2, zaś nakładka 500 mg/cm2. 

Komorę można podłączyć do radiometru bezpośrednio lub przy pomocy przewodu, co pozwala na pomiar z odległości nawet do 100 m.

https://www.ostron.de/Sammeln-Seltenes/27040-Roentgen-Gamma-Dosimeter-Robotron.html

Dozymetr ma dwa podstawowe zakresy pomiaru mocy dawki: x10 µGy/h i x10 mGy/h, oraz jeden pomiaru łącznej dawki (µGy), przełączane pokrętłem na obudowie sondy. Współpracują one z mnożnikami 1, 3, 10, 30, 100, 300, zmienianymi pokrętłem na pulpicie pomiarowym. Mikroamperomierz ma 2 podziałki liniowe, które nie kończą się na pełnych wartościach (30, 100), tylko trochę powyżej:

• 0,5-33 co 0,5
• 1-110 co 1

W połączeniu z w/w mnożnikami (1, 3, 10, 30, 100, 300) daje to nam następujące zakresy:

• 10, 30, 100, 300, 1000 i 3000 µGy/h (zakres x10 µGy/h)
• 10, 30, 100, 300, 1000 i 3000 mGy/h (zakres x10 mGy/h)
• 1, 3, 10, 30, 100 i 300 µGy (zakres µGy)

Jak widać zakres kończy się na wartości 3 Gy/h, czyli wartości, przy której po 1,5 godziny otrzymamy dawkę śmiertelną LD50/30 (dawka, po przyjęciu której przy napromieniowaniu całego ciała i bez leczenia połowa narażonych umiera w ciągu miesiąca). Według specyfikacji miernik wytrzymuje przeciążenie dawką 900 µGy lub mocą dawki 9000 mGy/h (9 Gy/h!) przez czas do 300 s, po czym powinien wrócić do normy po 600 s.

Miernik ma łącznie 5 pokręteł, których zrozumienie może początkowo wydawać się skomplikowane.

Na sondzie jest jedno, pozycje kolejno od prawej:

• µGy – tryb pomiaru łącznej dawki
• x10 µGy/h – niższy zakres, wartości wszystkich podzakresów mnożymy przez 10 µGy/h
• >0< – ustawianie wskazówki na zero
• x10 mGy/h – wyższy zakres, wartości wszystkich podzakresów trzeba mnożyć przez 10 mGy/h
• trójkąt – odsłonięcie źródła kalibracyjnego, umieszczonego wewnątrz komory jonizacyjnej i stosowanego do kalibracji ręcznej.

Na pulpicie są 4 pokrętła:

• >0< - za jego pomocą ustawiamy wskazówkę na zero 
• trójkąt z kwadratem obok – kalibracja ręczna, przy pomocy wewnętrznego źródła
• pokrętło wyboru rodzaju kalibracji oraz włączania oświetlenia:
• trójkąt z kwadratem w środku - kalibracja automatyczna
• trójkąt z kwadratem obok - kalibracja ręczna
• trójkąt z kwadratem obok + żarówka - kalibracja ręczna i podświetlenie skali
• trójkąt z kwadratem w środku + żarówka - kalibracja automatyczna i podświetlenie skali
• przełącznik zakresów:
• wyłączony (O) 
• kontrola baterii ( -[|- )
• 300
• 50-3000 µGy/h co 50
• 50-3000 mGy/h co 50
• 5-300 µGy co 5
• 100
• 10-1000 µGy/h co 10
• 10-1000 mGy/h co 10
• 1-100 µGy co 1
• 30
• 5-300 µGy/h co 5
• 5-300 mGy/h co 5
• 0,5-30 µGy co 0,5
• 10
• 1-100 µGy/h co 1
• 1-100 mGy/h co 1
• 0,1-10 µGy co 0,1
• 3
• 0,5 - 30 µGy/h co 0,5
• 0,5 - 30 mGy/h co 0,5
• 0,05-3 µGy co 0,05

• 1 
• 1 - 10 µGy/h co 1 
• 1 - 10 mGy/h co 1 
• 0,1-1 µGy co 0,1 

Kalibrację przyrządu należy przeprowadzić po każdym uruchomieniu a także, jeśli zmieniły się warunki klimatyczne, w jakich miernik pracuje. Kalibracja automatyczna po prostu pozwala na ustawienie wskazówki w punkcie zerowym skali, zaś ręczna odnosi wskazania przyrządu do źródła kontrolnego Sr-90 o aktywności 0,26 MBq (ok. 7 µCi), znajdującego się w komorze jonizacyjnej. 

Kalibracja automatyczna:

• sprawdzamy napięcie baterii – pokrętło zakresów w pozycję -[|- i wskazówka powinna być na długim zielonym łuku na skali,
• pokrętło podzakresów może być na dowolnym podzakresie (1, 3, 10, 30 itp.),
• pokrętło kalibracji na symbol z trójkątem w kwadracie, 
• pokrętło na sondzie na pozycję >0<,
• pokrętłem >0< ustawiamy wskazówkę na podziałce zerowej i czekamy 5 minut
• jeśli w tym czasie wskazania uległy zmianie, nastawiamy z powrotem wskazówkę na 0
• pokrętło na sondzie na żądany zakres (x10 µGy/h lub x10 mGy/h), pokrętło podzakresów na odpowiedni podzakres, czekamy chwilę i rozpoczynamy pomiar

Kalibracja ręczna:

• sprawdzamy napięcie baterii, tak jak przy kalibracji automatycznej,
• pokrętło podzakresów na 10, tam gdzie kwadrat z trójkątem obok,
• pokrętło kalibracji również na pozycję z kwadratem i trójkątem obok,
• pokrętło na sondzie na pozycję z trójkątem - źródło wewnątrz komory zostanie odsłonięte,
• pokrętłem z kwadratem i trójkątem obok ustawiamy wskazówkę na mały zielony łuk na skali, znajdujący się przed łukiem do kontroli napięcia baterii
• pokrętło na sondzie na żądany zakres (x10 µGy/h lub x10 mGy/h), pokrętło podzakresów na odpowiedni podzakres i rozpoczynamy pomiar

Jeśli dozymetr ma źródło kontrolne, odczyt na najniższym zakresie będzie zawyżony (wskazówka na pozycji 10) - generalnie ten przyrząd nie jest przeznaczony do pomiaru niskich poziomów promieniowania. Usunięcie "kontrolki" powoduje, że wskazówka w warunkach tła naturalnego będzie wskazywać zero, nie przeprowadzimy jednak wtedy kalibracji ręcznej.

Mój egzemplarz niestety nie dawał się skalibrować. Problem wynikał z wrażliwości komory jonizacyjnej na nawet niewielką ilość wilgoci, która powoduje upływność. Producent nawet przewidział miejsce na woreczek z silikażelem (30 g), mającym pochłaniać wilgoć, zaś instrukcja zaleca osobne przechowywanie komory jonizacyjnej w szczelnym worku foliowym z silikażelowym pochłaniaczem wilgoci. możemy też w tym celu użyć odpowiednio dużego pojemnika ze szkła, plastiku lub metalu. Ja użyłem blaszanej puszki z pokrywką mocowaną na wcisk:

Komora jonizacyjna powinna być przechowywana w warunkach wilgotności względnej poniżej 40% RH. Najlepiej używać silikażelu z barwnym wskaźnikiem, który informuje nas, czy nałapał wilgoci i konieczna jest wymiana.

***

Po serwisie dokonanym przez WM Polon wreszcie mogę zaprezentować pomiary tym przyrządem. Podczas testów użyłem kalibracji automatycznej. Zgodnie z zaleceniem instrukcji po nastawieniu wskazówki na zero potrzymałem dozymetr w tym trybie przez 5 minut dla ustabilizowania wskazań, a następnie jeszcze raz nastawiłem na zero.

Jak widać, nawet silne źródła (minerał, skala DP-63A) osiągają zaledwie połowę I zakresu przy pomiarze z założonym ekranem komory. Jeśli ekran zdejmiemy, wówczas ceramika uranowa może osiągnąć nawet III zakres, a kontrolka od DP-66M sięgnąć do V. Niestety niektóre źródła (medalion Angel Wings, obiektyw z torowanego szkła) nawet przy zdjętym filtrze powodują zaledwie minimalny wzrost wskazań - i trudno się dziwić, ten przyrząd nie służy do pomiaru niskich mocy dawek, rzędu pojedynczych µSv/h.

***

Zasilanie odbywa się z 6 baterii R-20 (D), umieszczonych w dwóch komorach, zakręcanych uszczelnianymi pokrywkami. 

Komplet baterii według instrukcji starcza na 200 godzin pracy - pobór prądu wynosi 20 mA bez podświetlenia skali i 45 mA z podświetleniem. Napięcie zasilania powinno zawierać się między 5 a 9 V, zatem miernik jest dość tolerancyjny na spadek napięcia - 5 V z 6 ogniw oznacza zaledwie 0,83 V z pojedynczego ogniwa. Zamiast baterii R-20, które są dość drogie, można stosować adaptery, do których wkładamy paluszki AA, odbędzie się to jednak kosztem czasu pracy (pojemność AA średnio 2500 mAh, R-20 15.000-20.000 mAh).

Producent zaznacza, że w razie stosowania akumulatorków niklowo-kadmowych wskazówka przy teście zasilania powinna znajdować się między podziałkami 50 a 80, zaś przy "zwykłych" (ogniwach pierwotnych) między 40 a 80. Miało to na celu uniknięcie eksploatacji radiometru ze zbyt rozładowanymi akumulatorkami, co jest dla nich bardzo szkodliwe. Nadmierne rozładowanie ogniw pierwotnych nie ma takiego znaczenia, ponieważ i tak są one jednorazowego użytku. 

Miernik ma masywny korpus wykonany z lakierowanego mosiądzu. Deklarowana klasa ochronności IP-40, czyli ochrona przed ciałami obcymi o średnicy 1 mm i większymi (4) oraz brak ochrony przed wodą (0).

Cały komplet sporo waży:

• pulpit - 2,3 kg
• baterie - 0,6 kg
• sonda - 1,2 kg
• torba - 2 kg

Sam radiometr z kompletem baterii waży więc aż 4,1 kg. Do przenoszenia służył pas i nie jest to jedynie dodatek, a niezbędne akcesorium, szczególnie że radiometr nie ma żadnego uchwytu i jego przenoszenie jest bardzo niewygodne. Oprócz pasa naramiennego można zamontować też biodrowy - służą do tego dwa D-ringi na spodniej ścianie obudowy. 

Komora jonizacyjna ma gniazdo do śruby statywu, stosowane tylko przy pracy z kablem przedłużającym. 

Unikniemy wówczas turlania się sondy po podłodze czy biurku. Instrukcja zaleca użycie statywu z głowicą 518/D 500 firmy Foto-Kino. Na nasze potrzeby możemy użyć dowolnego statywu fotograficznego ze śrubą 1/2 cala lub przejściówką z typowej śruby 1/4 cala.

Dodatkowym wyposażeniem był rejestrator, pozwalający na ciągły zapis wyników na taśmie papierowej. Zalecano rejestrator typu kompensacyjnego, działającego przy amplitudzie impulsów 10 mV, np. Typ eKE firmy VEB Messgerat "Erich Veintert". Podłączany był do gniazda na tylnej ściance:

Gniazdo to niestety nie będzie służyć jako słuchawkowe, do odsłuchu dźwięku impulsów.

***

Następcą modelu 27040 był 27060, wyskalowany w jednostkach równoważnika mocy dawki (Sv/h) zamiast mocy dawki pochłoniętej (Gy/h). Wyposażony został w diody LED, umieszczone koło skali i informujące, który z zakresów został włączony. Jego obsługa i parametry użytkowe są praktycznie identyczne, przyrząd wykorzystuje bardzo podobną komorę jonizacyjną:

https://www.uni-goettingen.de/de/instrument+oddity%3A+robotron+dosemeter/637815.html

Czas na podsumowanie. Ogólna ocena tego przyrządu nie jest łatwa. Jest to miernik profesjonalny, służący do pracy z wysokimi poziomami promieniowania gamma i rentgenowskiego. Pozwala na pomiar z dużej odległości i jego stałe rejestrowanie. Ma znaczne wymiary i masę, a obsługa może wydawać się skomplikowana, szczególnie mniej doświadczonemu użytkownikowi. Zaletą jest bardzo szeroki zakres pomiarowy i możliwość momentalnego przełączenia na zakres 1000 razy wyższy (x10 µGy/h - x10 mGy/h). Poważną wadą jest konieczność osobnego przechowywania sondy w pojemniku z pochłaniaczem wilgoci.

Przyrząd rzadko pojawia się na rynku wtórnym i najczęściej jednak za granicą, głównie na niemieckim eBay. 

***

Zachęcam też do wspierania bloga, zarówno pośrednio, poprzez zakup dozymetrów [LINK], jak i bezpośrednio, przez Patronite lub BuyCoffeeTo