Książki "Kto, kiedy, dlaczego"

Jedną z publikacji, które miały największy wpływ na rozwój moich zainteresowań z zakresu fizyki jądrowej, były dwa pierwsze tomy wydawnictwa "Kto, kiedy dlaczego". Książka ta powstała w wyniku ankiety przeprowadzonej przez Państwowe Wydawnictwo "Iskry" wśród czytelników popularnego Kalendarza "Iskier". Czytelnicy mieli nadsyłać swoje pytania dotyczące wszystkich dziedzin wiedzy, od nauk przyrodniczych, przez technikę, historię, psychologię, medycynę, kulturę, sport na polityce kończąc. Spośród przysłanych około 35.000 pytań wybrano najpopularniejsze, które wraz z odpowiedziami umieszczono w pięciu tomach, wydawanych w latach 1958-1972. 

Ich zawartość była następująca (każdy dział kończył się bibliografią):

Tom I (I wyd. 1956, III wyd. 1964, spis podaję wg III wydania):

Wszechświat, Ziemia, Rośliny, Zwierzęta, Człowiek, Matematyka, fizyka, chemia, Energia Atomowa, Technika i wynalazki, Historia, Historyjki obyczajowe, Z historii kultów religijnych, Muzyka, Teatr, Malarstwo, Rzeźba, Architektura, Literatura, Pytania z ostatniej chwili 1963: Nowe i najnowsze techniki, Chemia, Pytania z różnych dziedzin, Astronautyka, Świat współczesny.

• czy istnieją nie odkryte jeszcze pierwiastki? (wyjaśnienie zjawiska okresowości i pustych miejsc w układzie okresowym; początkowo przewidywano, że nie da się otrzymać pierwiastków transuranowych; od 1940 r. otrzymuje się sztuczne pierwiastki transuranowe; dziś znamy 103 pierwiastki; brak odpowiedzi na pytanie, czy istnieje graniczny pierwiastek, który można otrzymać w sposób sztuczny; do układu okresowego wprowadzono pewne poprawki względem oryginału Mendelejewa - obecnie jest uszeregowany zgodnie z liczbą atomową, a nie masową)

• co to jest atom? (porównanie atomów do cegieł - i to w ponad 90 gatunkach - z których zbudowana jest materia; unaocznienie rozmiarów atomu; z tekstu korzystałem we wpisie "O atomie słów parę" - LINK)
• co znajduje się wewnątrz atomu? (omówienie cząstek elementarnych, wyjaśnienie pustych przestrzeni i ogromnej gęstości jądra atomowego)
• co to są izotopy promieniotwórcze? (przykłady izotopów; omówienie zapisu z liczbą masową; wzmianka o jonizacji; podział na izotopy trwałe i nietrwałe; przedstawienie rozpadu bizmutu-210 w ołów-206, omówienie okresu połowicznego rozpadu)
• co to jest akcelerator atomowy? (jest tym dla fizyka, czym działo dla artylerzysty, oczywiście z zachowaniem różnic w masach pocisku i celu, przedstawienie akceleratorów liniowych i cyklicznych, ukazanie postępu w technice: najpierw energie setek keV, potem powyżej 10 GeV; całość zilustrowano rysunkami, których autorem był Wojciech Ładno)

Takie rysunki jak z lewej strony dziś by zostały uznane za popieranie przemocy wobec dzieci

• co to jest łańcuchowa reakcja jądrowa? (opis powstawania lawiny neutronów na skutek podwajania się liczby neutronów po każdym rozszczepieniu)

• co to jest reaktor atomowy? (podkreślenie różnicy między reaktorem a bombą, polegającej na kontrolowaniu reakcji w reaktorze; bardzo sugestywny opis budowy reaktora grafitowego, aż by się chciało zrobić go samodzielnie - sześcian grafitowy o boku 6 metrów, w nim 400 kanałów na pałeczki średnicy kilku cm i długości 30-40 cm, otoczony reflektorem grafitowym o grubości 0,5 metra, kanały na pręty sterujące i awaryjne, osłona z płyt stalowych 10 cm oddalonych o 30 cm od rdzenia, a także z betonu grubości 2,5 m - w efekcie mamy betonowy blok o boki 13 m)

• jak produkuje się pluton w reaktorze atomowym? jaką rolę pełni w reaktorze atomowym moderator? (omówienie zderzeń sprężystych, niesprężystych i wychwytu rezonansowego w wyniku którego z uranu-238 powstaje pluton-239, ale jednocześnie wyhamowaniu ulega reakcja łańcuchowa; rozwiązaniem problemu jest użycie moderatora, który szybko spowalnia neutrony do energii poniżej zakresu wychwytu rezonansowego; przedstawienie różnych pierwiastków od wodoru do węgla pod kątem skuteczności moderacji; całość zilustrowano kolejnym sugestywnym rysunkiem)

• jaka jest różnica między bombą atomową a wodorową? (sprostowanie treści pytania: bomba wodorowa też jest "atomowa", zatem choć wszyscy wiedzą, o co chodzi, powinno zostać użyte określenie "atomowa bomba uranowa" - to sprostowanie jest notabene nieścisłe, gdyż w bombach jądrowych częściej stosuje się pluton, dlatego lepszym terminem jest "bomba rozszczepieniowa"; przedstawienie zasady działania obu bomb wraz ze schematami; zwrócenie uwagi na fakt, że efekt niszczący bomby uranowej jest w przybliżeniu taki sam (!) i nie zależy od ilości materiału rozszczepialnego, natomiast przy bombie wodorowej rośnie wraz z ilością deuteru i trytu; najpotężniejsze bomby wodorowe mają moc tysięcy bomb uranowych)
• czy częste wybuchy bomb wodorowych mogą szkodzić człowiekowi znajdującemu się na drugiej półkuli ziemi? (tak - skutki przenoszą się na całą powierzchnię Ziemi; najbardziej niebezpieczny jest wpływ radioaktywności na genetykę; zagrożenie ze strony węgla-14 powstającego w atmosferze z azotu pod wpływem neutronów; węgiel-14 będzie brać udział w metabolizmie organizmów żywych i napromieniowywać ich komórki; małe ilości C-14 nie są groźne, tworzą się stale pod wpływem promieniowania kosmicznego; drugie niebezpieczeństwo, tzw. katalityczne - powstawanie w atmosferze pod wpływem promieniowania szkodliwych związków, np. tlenku azotu, tworzącego później kwas azotowy, niszczący roślinność; skażenia już są wykrywane: roje pyłu na wysokości 3000 km nad Francją, do tego w Wogezach skażone drewno sosen i świerków, a w USA radioaktywne łąki, wyłączone z wypasu)

• czy energia termojądrowa znajdzie zastosowanie praktyczne? (zwrócenie uwagi na trudności związane z wysoką temperaturą niezbędną dla reakcji syntezy jąder lekkich w cięższe; propozycja zamknięcia plazmy w silnym polu magnetycznym, trzymającym ją z dala od ścian komory reaktora, gazowy deuter ogrzewany impulsowo, plazma powinna poruszać się wewnątrz spiralnego "cienkiego sznureczka")
• czy można zrobić stereoskopowe zdjęcia rentgenowskie? (opis przypadku, w którym rak płuca okazał się zgrubieniem pozostałym po złamaniu żebra; niedoskonałość pojedynczych zdjęć rentgenowskich, nawet w dwóch projekcjach; przedstawienie techniki wykonywania zdjęć stereoskopowych z użyciem sześcianu wyposażonego w siatkę z ołowianymi ciężarkami na węzłach - pozwala na dokładne zlokalizowanie chorego miejsca)

• kto i kiedy odkrył pierwszy transuranowiec? (najpierw małżonkowie Joliot-Curie odkryli sztuczną radioaktywność, następnie Fermi bombardował kolejne pierwiastki neutronami, aż bombardując uran otrzymał pierwiastek 93, który nazwał plutonem - nieścisłe, 93 to neptun, pluton 94, odkrył go zespół Glenna Seaborga w 1941 r.);
• kiedy i jak otrzymano pierwiastek 101 - mendelew? (najpierw wśród produktów rozpadu po wybuchu bomby wodorowej na wyspie Elugelab w listopadzie 1952 r. odkryto pierwiastki 99 i 100, czyli einstein i ferm, a następnie einstein bombardowano jonami helu; ponieważ posiadano zaledwie miliard atomów einsteinu, naniesiono je na bardzo cienką złotą folię i bombardowano cząstkami alfa, trafione nimi atomy einsteinu przemieniały się w pierwiastek 101 i wylatywały z taką energią, że wbijały się w drugą złotą folię)
• czym zajmuje się medycyna kosmiczna? (funkcjonowanie człowieka w kosmosie, narażonego na niekorzystne czynniki: przeciążenia, wibracje, stan nieważkości, oddziaływanie promieniowania kosmicznego; wpływ promieniowania badano przez eksperymenty na zwierzętach: radzieckie na psach i amerykańskie na małpach, loty amerykańskie miały mniejszy zasięg i trwały krócej; radziecka suka urodziła zdrowe szczenięta po locie na orbicie o wysokości 300-400 km; dawki otrzymane przez kosmonautów radzieckich: Gagarin 1 mR, Titow 10 mR, Nikołajew 30 mR. Popowicz 40 mR - szersze omówienie przy okazji dawek podczas lotów samolotem w osobnym wpisie - LINK)

Tom II (1958)

Przysłowia, Sztuka ludowa, Architektura, Muzyka, Teatr, Film, Radio, Historia, Geografia, Fizyka, Technika i wynalazki, Atomistyka, Automatyka, Astronautyka, Astronomia, Botanika, Zoologia, Medycyna, Psychologia, Obrzędy świąteczne, Polityka

• w jaki sposób odkryto promienie rentgenowskie? (badania promieni katodowych z użyciem rurki Crookesa; eksperyment Roentgena z zasłonięciem rurki czarnym papierem, substancję fluoryzującą określono jako "kawałek tektury pokryty warstewką cjanku barytu i platyny" - faktycznie był to platynocyjanek baru) 
• jaka jest najpotężniejsza elektrownia atomowa? (w roku wydania książki była to Calder Hall, otwarta w 1956 r.)

• czy elektrownia atomowa mogłaby "wybuchnąć"? (omówienie metod sterowania reaktorem za pomocą zmiany głębokości zanurzenia prętów paliwowych i sterujących, a także operowania ruchomym reflektorem neutronów wokół rdzenia; wybuch uznany za niemożliwy dzięki automatyzacji i zastosowaniu prętów bezpieczeństwa - Czarnobyl pokazał, że wady projektowe połączone z błędami obsługi czynią wybuch jak najbardziej realnym, nawet pomimo wielostopniowych mechanizmów zabezpieczających)
• co robi się z odpadkami promieniotwórczymi? (zatężanie i przechowywanie w składowiskach, podany przykład Hanford, szalone pomysły przeznaczenia części Księżyca na "śmietnisko atomowe" albo wręcz wystrzelenie rakiety z odpadkami w przestrzeń kosmiczną - LINK)

• czy są już okręty napędzane przez energię atomową? (przedstawiono okręty podwodne "Nautilus" i "Wilk Morski", a także dopiero budowany lodołamacz "Lenin", któremu poświęciłem osobny wpis - LINK)
• jakie są możliwości zastosowania napędu atomowego w lotnictwie? (ciekawa amerykańska koncepcja "jednorazowego pilota", który podczas szkolenia miałby przyjąć na tyle dużą dawkę, że potem mógłby wykonać jedno zadanie bojowe i skończyć karierę - LINK)
• jak będzie działać rakieta o napędzie atomowym? (chiński silnik na wodór, ogrzewany przez reaktor do 3000 st. C, silnik jonowy wykorzystujący jony azotu, plany silnika termojądrowego, w którym gorący hel powstający w reakcji syntezy nadawałby odrzut rakiecie)
• co dziś wiemy o wpływie promieniowania kosmicznego na żywy organizm? (moc dawki 23 km nad ziemią 15 mR/dobę czyli 150 razy tyle co na poziomie morza, pracownik laboratorium nuklearnego mógł wówczas przyjąć 100 mR/dobę; nie stwierdzono nowotworów u zwierząt wysyłanych w kosmos, ale następowała degeneracja potomstwa, nasilająca się w kolejnych pokoleniach aż do utraty płodności) 
• czy izotopy promieniotwórcze potrafią leczyć? (prawdopodobnie w leczeniu nowotworów złośliwych, do tej pory rad był trudny w stosowaniu, więc wypiera go kobalt, złoto-98 w leczeniu raka opłucnej i otrzewnej; fosfor-32 w leczeniu chorób szpiku; jod-131 jako zamiennik częściowego wycięcia tarczycy w chorobie Basedowa) 
• czy izotopy promieniotwórcze ułatwiają rozpoznawanie schorzeń? (woda znakowana izotopami wodoru do określenia ilości wody zawartej w organizmie; krwinki lub osocze znaczone chromem-51 do zbadania objętości krwi krążącej; badanie szybkości przepływu krwi w organizmie poprzez pomiar, jak szybko znaczona krew dopłynie do określonego miejsca; zwiększone wchłanianie izotopów prze nowotwory do lokalizowania guzów i przerzutów, również do sprawdzenia, czy wycięto całość; badanie rozmiaru i funkcjonowania tarczycy za pomocą jodu-131)

Tom III (1960)

Geografia, Historia, Psychologia, Architektura, Malarstwo, Muzyka, Film, Biologia, Fizjologia, Chemia, Matematyka, Fizyka, Astronomia, Astronautyka, Technika i wynalazki, Polityka

• co to jest woda ciężka? (przedstawiono różnice względem wody lekkiej, zawartość w wodzie lekkiej, zastosowanie jako moderatora oraz techniki otrzymywania: dawnej kosztowna elektroliza obecnie tańsza destylacja wody lekkiej)
• jakie znaczenie dla procesu stygnięcia Ziemi ma zwartość w jej skorupie ciał promieniotwórczych? (rozpad promieniotwórczy generuje ciepło, brytyjski fizyk M. Jolly założył że w 1 tonie granitu rozpad naturalnych radioizotopów daje 0,00001 kalorii na sekundę, zatem z uwagi na znaczne koncentracje izotopów we wnętrzu Ziemi nasza planeta coraz bardziej się ogrzewa, teoretycznie aż do wyparowania oceanów i stopienia kontynentów; faktycznie ilość ciepła generowana przez rozpad promieniotwórczy jest kilkaset razy mniejsza i Ziemia powoli stygnie, a nie się ogrzewa)
• jaka jest różnica między atmosferą a jonosferą? (przedstawiono podział atmosfery na troposferę, stratosferę, mezosferę, termosferę, do tej ostatniej należy jonosfera, czyli obszar złożony z jonów dodatnich i swobodnych elektronów powstałych pod wpływem promieniowania kosmicznego; poruszono znaczenie jonosfery w radiokomunikacji - zabrakło wzmianki o egzosferze, ostatniej warstwie atmosfery)
• czy użycie większej ilości bomb atomowych może przyczynić się do "wyrwania kuli ziemskiej z posad" (eksplozja wulkanu Krakatau w 1883 r. wyrzuciła do atmosfery 18,7 km3 skał, z czego 6 km3 dotarło na wysokość 32 km, co wymagało energii 10^25 ergów, zaś najpotężniejsze bomby wodorowe osiągają 10 razy mniejszą energię i mogą poruszyć najwyżej 1 km3 ziemi; dla porównania objętość Ziemi wynosi 1.000.000.000.000 km3; nie ma możliwości zmiany toru ruchu Ziemi ani jej rozsadzenia przez bombę wodorową - główne zagrożenie leży nie w energii, a w skażeniach promieniotwórczych, groźnych nie tylko dla nas, ale i dla przyszłych pokoleń).

• czy wybuchy bomb wodorowych mają wpływ na zmiany pogody i na skład atmosfery? (wpływ istnieje, choć trudno go jednoznacznie stwierdzić i nie jest on jedynym czynnikiem; większą rolę ma aktywność Słońca: plamy, wyskoki, strumienie cząstek; porównanie 50 Mt bomby wodorowej z 50.000 Mt energii cyklonu z 1936 r.; rozpylone przez wybuch nuklearny radioizotopy mogą unosić się długi czas i być "zarodnikami złej pogody"; wybuchy generują kwas azotowy z azotu atmosferycznego, niszczący roślinność; pyły zawieszone w powietrzu mają wpływ na nasłonecznienie)
• co to są promienienie kosmiczne i skąd one pochodzą? (energia tych cząstek, głównie protonów, jest tak ogromna, że trudno ustalić źródło pochodzenia; porównanie energii cząstek rzędu miliarda miliardów, czyli tryliona eV, z energiami otrzymywanymi w synchrofazotronie w Dubnej: 10 miliardów eV; cząstki o najmniejszych energiach powstają w Słońcu i gwiazdach, przyspieszane w ich polach magnetycznych, silniejsze cząstki lecą przez tysiące i miliony lat stale przyspieszane w lokalnych polach magnetycznych i elektrycznych; w atmosferze Ziemi na skutek kolejnych zderzeń z atomami powietrza powstają całe kaskady cząstek, gdzie ich energia ulega rozdrobieniu; wszystkie żywe istoty "kąpią się" w tym "deszczu" od początku dziejów)
• co to jest radioaktywność i jakie są jej skutki w materii? (promieniowanie alfa, beta, gamma i rentgenowskie; szczególnie cząstki bardzo łatwo rozbijają atomy, woda rozpada się na tlen i wodór - nieścisłe, podczas radiolizy woda rozpada się na jony H+ i OH-, jedynie przy dłuższym naświetlaniu dochodzi do rozbicia na tlen i wodór; szkodliwe działanie na organizmy żywe: śmierć Henriego Becquerela, Marii Skłodowskiej-Curie i Ireny Joliot-Curie; odpowiednie zabezpieczenia skutecznie chronią, do tego stopnia, że pracownicy zatrudnieni przy radiacji mają mniej wypadków przy pracy)

• czym rozbija się jądra atomowe? (najpierw bombardowano jądra azotu cząstką alfa by otrzymać tlen i proton, następnie jądra litu bombardowano protonami, uzyskując rozpad na dwie cząstki alfa, w 1938 r. rozbito jądro uranu, co nazwano rozszczepieniem)
• co to jest synchrofazotron? (ogólnie o akceleratorach, historia powstania i różnice w zasadzie działania: cyklotron - przyspieszanie polem elektrycznym, fazotron ma elektromagnes zamiast magnesu stałego, synchrofazotron ma stały magnes i zmienne pole elektryczne - brak konsekwencji, bo w następnym zdaniu jest mowa o tym, że w synchrofazotronie zmienne jest i pole elektryczne i magnetyczne;  najpotężniejszy synchrofazotron w Dubnej osiąga 10 GeV, zaś potężniejszy, radziecki na 50 GeV, jest budowany)
• dlaczego nie buduje się reaktorów termojądrowych, lecz tylko reaktory jądrowe wykorzystujące uran? (konieczność wytworzenia wysokich temperatur, niezbędnych dla syntezy jąder lekkich; omówienie zamknięcia plazmy w "butelce magnetycznej"; reaktory o znaczeniu przemysłowym zostaną zrealizowane mniej więcej za 10 lat (!) i  wówczas będą stopniowo zastępować reaktory uranowe)
• jak wygląda pierwszy polski reaktor jądrowy? (reaktor Ewa, uruchomiony 14.06.1958 r., moc 2000 kW, hala reaktora 20x30x16 m, paliwo pręty fi 6 mm i długości 50 cm pokryte aluminium, najmniejszy wsad niezbędny do rozpoczęcia pracy reaktora 6,5 kg, czas pracy ciągłej bez wymiany paliwa 600 dni; wykorzystanie do badania wpływu promieniowania na różne ciała, a także organizmy zwierząt, produkcja izotopów: jodu-131, fosforu-32, siarki-35, węgla-14, trytu i złota-198, a także kobaltu, talu, tulu, irydu)

• jakie korzyści może przynieść nauce bombardowanie Księżyca pociskami atomowymi? (możliwość zbadania składu skał księżycowych poprzez analizę widma rozbłysku wybuchu; projekt nie będzie realizowany z uwagi na groźbę skażenia, utrudniającą późniejsze badania geofizyczne)
• czy wybuch bomby termojądrowej na Księżycu może być niebezpieczny dla ludzi na Ziemi? (bezpośrednio nie, efekt wybuchu byłby 1,5 mld razy słabszy niż w odległości 10 km, rozbłysk 625 razy jaśniejszy niż Syriusz, ale 36,6 raza mniej jasny niż Księżyc w pełni; brak możliwości wytrącenia z orbity, gdyż masa Księżyca jest tylko 81 razy mniejsza niż Ziemi; ryzyko wytworzenia odłamków, których prędkość przekroczy 2,37 km/s i opuszczą Księżyc, a niektóre spadną na Ziemię jako meteoryty)
• czy rakieta jądrowa będzie niezbędna do lotu człowieka na Księżyc? (już dziś mamy rakiety na paliwo chemiczne, mogące wynieść człowieka na Księżyc, większy problem to powrót na Ziemię; obecnie astronautyka nie jest w stanie wykorzystać nie tylko napędu jądrowego, ale i pełni możliwości paliw chemicznych z uwagi na wytrzymałość cieplną materiałów i kwestie chłodzenia; jeśli radzieccy astronauci powitają 50. rocznicę rewolucji październikowej na Księżycu (!), to dzięki rakietom chemicznym, a nie jądrowym)
• w jaki sposób można wykorzystać energię jądrową w rakietach? (rakieta cieplna - reaktor jądrowy podgrzewa gaz roboczy, wyrzucany następnie przez dyszę; rakieta jądrowa prosta - wykorzystuje energię kinetyczną produktów rozszczepienia, porównana do bomby jądrowej wybuchającej w zwolnionym tempie)

• kiedy będzie można zbudować rakietę fotonową? (rakiety diabatyczne, gdzie część paliwa ulega przemianie w promieniowanie i adiabatyczne, gdzie całość ulega przekształceniu; rakieta adiabatyczna długo nie będzie możliwa do skonstruowania; projekt rakiety diabatycznej, wykorzystujący "lampę jądrową", gdzie przebiega kontrolowana reakcja nuklearna, a powstałe w efekcie wysokoenergetyczne cząstki zderzają się z atomami gazu w lampie i pobudzają je do świecenia; problem z uzyskaniem idealnego lustra i przezroczystego szkła celem uniknięcia nagrzewania się lampy; start niemożliwy z powierzchni Ziemi i z niskiej orbity gdyż taki silnik zapali wszystko w odległości 1000 km)
• co to są atomowe konserwy? (produkty konserwowane radiacyjnie; ta metoda nie zawsze zastąpi pasteryzację, ale niekiedy pozwala na konserwację produktów, których nie da się konserwować inaczej, np. mięsa i świeżych jarzyn; mięso w plastikowej szczelnej torbie otrzymuje dawkę 10.000 R i może być przechowywane w temperaturze pokojowej przez wiele miesięcy; jarzyny potrzebują 5-6 razy mniejszej dawki; bezpieczeństwo - 5.000 szczurów jadło tylko żywność napromieniowaną i to dawkami 5-10 razy większymi niż niezbędne do sterylizacji, nie zauważono negatywnych skutków;  wartości smakowe łatwiej utrzymać, zamrażając produkt przed napromienianiem; budowa ośrodka w USA z reaktorem, przez który przepływa płynny ind, który staje się radioaktywny i może napromieniowywać żywność; metoda utrwalania radiacyjnego nie wyprze innych, ale je uzupełni)

Tom IV (1961)

Literatura, Teatr, Film, Muzyka, Malarstwo, Wierzenia i przesądy, Psychologia, Historia, Geologia, Geografia, Botanika, Zoologia, Nauka o człowieku, Medycyna, Chemia, Fizyka, Cybernetyka, Technika i wynalazki, Astronomia, Astronautyka, Polityka

• czy promienie Roentgena są szkodliwe? (omówiono podział promieniowania rentgenowskiego według energii i przenikliwości, następnie przedstawiono lekką, ciężką i przewlekłą postać choroby popromiennej, zapewniono o środkach ochronnych i przestrzeganiu dawek przy medycznym zastosowaniu promieniowania; jednostkę rentgen określono jako jednostkę energii promieniowania, co nie jest ścisłe)
• co to jest operacja sterylizacyjna? (oprócz metod chirurgicznych wymieniono też naświetlanie jąder/jajników promieniowaniem rentgenowskim; zalecenia - względy natury lekarskiej, społecznej i eugenicznej)
• co to jest promieniowanie jądrowe? czy to prawda, że można je wykorzystać do konserwowania żywności i czy to nie jest szkodliwe dla zdrowia ludzkiego? (promieniowanie powstałe wskutek rozszczepienia jądra substancji promieniotwórczych naturalnych lub sztucznych - nie tylko, a rozpad promieniotwórczy, który przecież nie jest rozszczepieniem?; do konserwacji żywności używa się promieniowania kobaltu-60, jednak produkty tracą smak (!), a także i wygląd; najlepsze efekty przy konserwacji mięsa i ryb; ziemniaki i cebula tracą zdolność kiełkowania; owoce tracą smak; pewne gatunki win ulegają sztucznemu dojrzewaniu i nabierają przyjemnego smaku oraz mocy (!); wpływ takiej żywności na zdrowie dopiero jest badany, ale do tej pory nie zauważono negatywnych skutków)
• dlaczego promieniowania jądrowe działają szkodliwie na różne materiały? (odmienne działanie na metale i niemetale; w graficie neutrony wybijają atomowy węgla z sieci krystalicznej, które hamując na innych atomach ogrzewają niewielki obszar wokół siebie do 10.000 st. C - tzw. ostrze cieplne; metale zmniejszają aż 30 razy przewodnictwo elektryczne i cieplne, tracą ciągliwość, następuje stwardnienie jak przy obróbce na zimno, stają się kruche, następuje spęcznienie; tworzywa sztuczne są bardziej wrażliwe: pękają wiązania polimerów i łączą się w odmienny sposób, sztywniejąc w sposób nieodwracalny)

• w jakim promieniu od miejsca wybuchu bomby atomowej o takiej samej sile wybuchowej, jaką miały bomby zrzucone na Hiroszimę i Nagasaki zagrożony jest człowiek przez promieniowanie cieplne i falę podmuchu? (sam podmuch razi bezpośrednio z odległości 300 m przy eksplozji 600 m nad ziemią, jak w Hiroszimie, ale niesione podmuchem przedmioty mogą powodować obrażenia do 3 km; promieniowanie cieplne może oparzyć nawet z odległości 3,3 km, aczkolwiek zależy to od indywidualnej wrażliwości - w Hiroszimie przy odległości 1 km jedni mieli pęcherze, inni tylko zaczerwienienie)
• w jaki sposób wykorzystuje się energię jądrową do poruszania np. statku? (reaktor podgrzewa wodę, która zamienia się w parę, mogącą napędzać statek bezpośrednio lub pośrednio, poprzez generator elektryczny, dostarczający prąd dla silników; jako lepsze chłodziwo reaktorów, zwłaszcza małych i lekkich, przewidzianych dla lotnictwa, zasugerowano chłodziwo o wyższej temperaturze pracy, np. ciekły sód)
• skąd się bierze energia Słońca? (omówienie dwóch typów syntezy jądrowej: cykl protonowy z gwiazd chłodnych, gdzie lekki wodór łączy się w deuter, a następnie deuter w hel; cykl węglowy z gwiazd gorących, w tym Słońca, gdzie do syntezy zachodzi za pośrednictwem jąder węgla, będących swego rodzaju katalizatorami)
• w jaki sposób można wykrywać wybuchy jądrowe? (fale dźwiękowe, opad promieniotwórczy, jonizacja powietrza, fale radiowe, fale sejsmiczne; promieniowanie świetlne - dodałbym jeszcze promieniowanie neutronowe)
• czy można zabezpieczyć się przed promieniowaniem kosmicznym? (promieniowanie pierwotne ma taką energię, że zabezpieczyć przed nim może dopiero 1 m ołowiu, a i tak część przeniknie; nad Ziemią mamy pasy radiacji o mocy dawki 4 R/h przy normie dla człowieka 0,3 R/tydzień, ale dzięki zakrzywieniu w polu magnetycznym Ziemi można je ominąć nad równikiem; na Księżycu rzadka atmosfera nie chroni przed promieniowaniem kosmicznym; dawka 600 R jest śmiertelna w 95% przypadków; skutkom natychmiastowym choroby popromiennej możemy zapobiec, nie mamy jednak lekarstwa na skutki genetyczne)

Tom V (1972)

Wszechświat, Ziemia, Rośliny, Zwierzęta, Człowiek, Moralność i obyczaje, Religie i wierzenia, Teatr, Muzyka, Ciekawostki, Ciekawostki kulinarne, Sport, Fizyka, Technika i wynalazki. Architektura i budownictwo, Morze, Ekonomia, Podbój kosmosu, Mały kalendarz Astronomiczny, Pytania z ostatniej chwili

• jak się wykrywa nowotwory? (RTG, scyntygrafia)
• czy izotopy znalazły zastosowanie w sporcie? (zastosowanie radioizotopu do zbadania aktywności poszczególnych partii mięśni u sztangisty Louisa Martina, który w ciągu 0,3 s podniósł ciężar 125 kg)
• o czym mówi zasada nieoznaczoności? (nie możemy jednocześnie oznaczyć położenia cząstki i jej pędu)
• jakie mamy cząstki elementarne? (hiperony, nukleony, mezony, leptony rozpisane w tabeli)

• w jaki sposób odkryto pierwiastek 104 i czy są możliwości otrzymywania dalszych pierwiastków? (bombardowanie plutonu-242 jonami neonu-22; spekulacje, że jądra pierwiastków powyżej 105 powinny być bardziej stabilne, najtrwalsze powinny być pierwiastki 114 i 126, zaś być może ostatnim możliwym do uzyskania będzie 126 - pierwiastek 104 przez pewien czas miał podwójną nazwę rutherford-kurczatow, ostatecznie jednak w 1999 r. ustalono nazwę rutherford, zaś obecnie znamy już pierwiastek 118 - oganeson )
• co to jest antymateria? (wyjaśnienie antycząstek; antymateria nie istnieje na Ziemi ani w naszej Galaktyce, a jej spotkanie mogłoby mieć złe konsekwencje dla istot żywych)
• czy wykorzystujemy energię termojądrową? (rozpisanie możliwych reakcji termojądrowych i warunków, w których taka reakcja jest możliwa; badania nad plazmą; obecnie wykorzystanie energii termojądrowej nie jest możliwe)
• jakie wprowadza się nowe metody łowienia ryb? (oprócz wabienia lub płoszenia za pomocą światła i prądu elektrycznego zaproponowano przywabianie przez ciepło reaktora jądrowego, umieszczonego na dnie morza)
• czy owczarki alzackie przegrają z izotopami w zakresie wykrywania wad w gazociągach? (w warszawskiej gazowni zatrudniono psy, które węszyły w poszukiwaniu miejsc ulatniania się gazu z podziemnych rurociągów, dodanie radioizotopów do przesyłanego gazu pozwoliłoby zastąpić psa dozymetrem; podobne metody zastosowano do badania szczelności rurociągu "Przyjaźń" oraz uszczelnień turbogeneratorów chłodzonych wodorem)

• jaka będzie energetyka przyszłości? (paliwa kopalne kończą się, atom dał nadzieję na wydajne źródło energii, ale obecny stopień opanowania procesów jądrowych nie dał odpowiedniego rezultatu - uranu-235 jest zbyt mało, zaś wykorzystanie uranu-238 wymaga rozwiązania jeszcze wielu problemów: obniżenie kosztów produkcji energii w reaktorach, opanowanie budowy nowych typów reaktorów, stworzenie przemysłu radiochemicznego, zabezpieczenie ludności itp.; kontrolowanej syntezy termojądrowej jeszcze nie opanowano; pewne nadzieje rodzi antymateria - jak widać w 1972 r. widoczne już było rozczarowanie atomem, dalekie od optymizmu z lat 50.)
• czy drobnoustroje mogą transportować pierwiastki promieniotwórcze? (drobnoustroje rozkładające skały uwalniają zawarte w nich pierwiastki, w tym radioaktywne, które następnie absorbują i akumulują, mogą je też przenosić; skały leżące 2-6 mm pod powierzchnią ziemi i podlegające powierzchniowemu wietrzeniu mają większą koncentrację izotopów niż te leżące 15 cm pod ziemią)
• kto po raz pierwszy zastosował na okrętach napęd parowy, motorowy, turbinowy i atomowy?

W moim domu, w obszernej biblioteczce, z której ochoczo korzystałem, znajdowały się tylko dwa pierwsze tomy - mocno sfatygowany tom I w miękkiej okładce, oraz lepiej zachowany tom II, oprawny w płótno.  

https://allegro.pl/oferta/kto-kiedy-dlaczego-14943899167

Już nie pamiętam, czy książki te podsunął mi ojciec podczas choroby, czy też sam po nie sięgnąłem, szukając nowych źródeł wiedzy. Byłem wtedy w III klasie podstawówki i te nieco przestarzałe publikacje wciągnęły mnie bez reszty. Choć reprezentowały stan wiedzy z końca lat 50. i to jeszcze okraszony propagandą epoki, to podstawowe zagadnienia przedstawiono w sposób bardzo obrazowy, nawet dla zupełnego laika. Miałem też oczywiście sporo nowszych książek popularnonaukowych, jednak brakowało im pogłębienia tematu. Miały liczne ilustracje i mało tekstu, pozostawiały więc silny niedosyt. Z kolei "Kto, kiedy, dlaczego" odpowiadało na pytania za pomocą swego rodzaju esejów czy nawet gawęd,  w razie potrzeby popartych obliczeniami.

Książki te wywołały też konflikt młodego nerda z rówieśnikami: nie udało mi się zainteresować kolegi zagadnieniami budowy reaktora - wolał komiksowe obrazki, zaśmiewając się idiotycznie i sprowadzając na siebie zarzut bycia dziecinnym. Obrazki oczywiście są śmieszne, ale stanowią zaledwie dodatek do tej kopalni wiedzy, jaką były książki "Kto, kiedy, dlaczego":

Pozostałe tomy (III-V) trafiły w moje ręce dopiero na studiach, gdy z sentymentu postanowiłem kupić komplet tego wydawnictwa. Przez dłuższy czas jednak stały na półce, gdyż miałem sporo nowych lektur, a oprócz fizyki zajmowałem się też innymi aktywnościami (fotografia, strzelectwo, urban exploring, turystyka rowerowa). Dopiero niedawno postanowiłem jeszcze raz przejrzeć wszystkie tomy i poświęcić im niniejszy wpis. 

Obecnie nie traktowałbym tych książek jako jedynego źródła wiedzy, aczkolwiek nadal są cenną lekturą uzupełniająca. Dzięki nim możemy poznać stan wiedzy w tamtych latach, a także specyficzne podejście do niektórych zagadnień (np. pomysł na wystrzelenie odpadów radioaktywnych w przestrzeń kosmiczną). Warto też zwrócić uwagę na pytania, jakie nadsyłano do wydawnictwa - widać, że żywo interesowano się atomistyką, choć głównie w aspekcie potencjalnych zagrożeń.

Jeżeli korzystaliście z tych publikacji lub macie uwagi co do przestawionych treści, dajcie znać w komentarzach!

***

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

Sonda zanurzeniowa SGB-2Z

Rodzina sond licznikowych SGB została opracowana pod koniec lat 60. w ówczesnym Biurze Urządzeń Techniki Jądrowej, przekształconym następnie w Zjednoczone Zakłady Urządzeń Jądrowych "Polon". Wraz z sondami scyntylacyjnymi SSU i SSA zastąpiły one pierwszą generację sond - licznikowe LGM i LGO oraz scyntylacyjne LS. Główną różnicą między tymi rodzinami sond był rodzaj połączenia - w pierwszej generacji stosowano kabel wielożyłowy i wtyk o kilku stykach, w drugiej jeden przewód koncentryczny, którym doprowadzano zarówno sygnał, jak i wysokie napięcie. 

Do nowych sond opracowano też odpowiednie radiometry - przenośny RUST-2 i stacjonarny URL-1, które wyparły starsze RUS-4 i RUS-5*. Później wypuszczono kolejne mierniki - URL-2, URS-3, RUST-3 - przeznaczone do tej drugiej generacji sond (SGB/SSA/SSU). Większość z nich pozostaje w użyciu do chwili obecnej

Sondy SGB określano jako licznikowe, czyli wykorzystujące licznik G-M, a nie detektor scyntylacyjny. Rodzina obejmuje następujące modele, z których część (zaznaczone *) należy już do trzeciej generacji, powstałej w połowie lat 70.:

• SGB-1P (3 liczniki cylindryczne)
• SGB-2P (3 liczniki okienkowe)
• SGB-3P (6 liczników cylindrycznych)
• SGB-1D (1 licznik cylindryczny)
• SGB-2D (1 licznik cylindryczny miniaturowy)*
• SGB-1R (1 licznik okienkowy)
• SGB-2R (1 licznik okienkowy ze zmodyfikowanym frontem pozwalającym na zbliżenie próbki na odległość 2 mm)
• SGB-3R (1 licznik okienkowy)
• SGB-1Z
• SGB-2Z*

Skupmy się na dwóch ostatnich. Sonda SGB-1Z jest sondą zanurzeniową, służącą do pomiaru aktywności cieczy w otwartych zbiornikach wodnych. Wykorzystuje szklany licznik G-M typu BAK-65 lub GAK-65 w drucianej osłonie z ciężarkiem na końcu, zapewniającym pionowe położenie sondy podczas zanurzenia. 

Sonda ta jest wymieniana w V tomie Katalogu automatyki i aparatury pomiarowej MERA z 1968 i Katalogu 37R - izotopowa aparatura przemysłowa i radiometryczna z 1969 r. Rozwinięciem SGB-1Z była opracowana w 1975 r. sonda SGB-2Z, którą dzięki uprzejmości Czytelnika mogę tu przedstawić. 

Tak samo jak poprzedni model, sonda ta służy do pomiaru aktywności cieczy nieagresywnych chemicznie.

Podobnie jak omawiana rok temu sonda dozymetryczna SGB-2D, sonda zanurzeniowa SGB-2Z należy do wspomnianej trzeciej generacji sond, opracowanych w połowie lat 70. jako modyfikacje drugiej generacji. Różnice w stosunku do SGB-1Z obejmują kształt korpusu sondy, sposób zabezpieczenia licznika G-M, a także sam licznik. Prześledźmy je kolejno. 

Zacznijmy od korpusu, mieszczącego układ elektroniczny sondy. Korpus jest monolitem ze stali nierdzewnej, bez połączeń gwintowanych za wyjątkiem pierścienia mocującego osłonę licznika. 

Licznik osłonięto ściśle przylegającą ażurową rurką ze stali nierdzewnej zamiast kosza z grubego drutu. 

Jest to licznik całoszklany B12H produkcji brytyjskiej firmy 20th Century Electronics (po 1978 r. Centronic Ltd), montowany też w niektórych wersjach radiometru Series 900 Mini Monitor [LINK]

https://lampes-et-tubes.info/rd/rd002.php?l=e

Przeznaczony jest do pomiaru promieniowania gamma od 60 keV do 1,5 MeV oraz wykrywania wysokoenergetycznego promieniowania beta. Licznik ma cokół oktalowy i przypomina krajowe liczniki BAK-65 produkcji Przemysłowego Instytutu Elektroniki [LINK], stosowane w SGB-1Z. 

https://lampes-et-tubes.info/rd/rd002.php?l=e

Specyfikacja licznika wg instrukcji obsługi sondy:

• gęstość powierzchniowa ścianki - 30-35 mg/cm2
• powierzchnia czynna - 28 cm2
• bieg własny - poniżej 1,7 cps
• napięcie pracy - 400 V
• długość plateau - 100 V
• maksymalna częstość zliczania - 3000 cps

Parametry podawane przez firmę Centronic nieco się różnią:

• gęstość powierzchniowa ścianki - 25-35 mg/cm2
• napięcie pracy  - 375 V
• bieg własny - 30 cpm (0,5 cps) [LINK]

Licznik jest zamontowany w korpusie sondy w sposób gwarantujący wodoszczelność całego układu (bez dodatkowej osłony) do głębokości 0,5 metra - podstawka oktalowa, do której podłączamy licznik, osadzona jest w tulei metalowej, zalewanej żywicą po osadzeniu licznika. Bardzo to utrudnia wymianę licznika, szczególnie gdy jest pęknięty, jak w moim egzemplarzu:

Z tego powodu instrukcja rekomenduje wymianę licznika przez specjalistyczne placówki, np. Zakłady Obsługi Technicznej ZZUJ Polon.

Ponieważ licznik B12H wykazuje wrażliwość na światło słoneczne i to zmienną w zależności od egzemplarza, dlatego instrukcja zaleca osłonięcie go nieprzezroczystym materiałem przy pomiarach na małej głębokości lub bez zanurzania w cieczy.

Wspomniałem, że wodoszczelność samej sondy jest zapewniona tylko do głębokości 0,5 m. Przy zanurzeniu na większą głębokość (max 9 m) trzeba założyć dodatkową osłonę ciśnieniową z polietylenu. Mocujemy ją gwintowanym pierścieniem z podkładką.

Pierścień ten mocuje też metalową osłonę licznika w korpusie sondy podczas pracy bez osłony ciśnieniowej:

Nakładka ciśnieniowa ma gęstość powierzchniową 80-90 mg/cm2 i zmniejsza czułość sondy na promieniowanie beta. Z założoną nakładką licznik wykrywa tylko cząstki o energii powyżej 2 MeV. Spadek czułości dla źródeł kontrolnych przedstawia się następująco:

• roztwór Tl-204 74 Bq/cm2 
• bez osłony - 0,095 cps/Bq/cm2
• z osłoną - nie wykrywa
• roztwór Sr90+Y-90 74 Bq/cm2 
• bez osłony - 0,8 cps/Bq/cm2
• z osłoną - 0,25 cps/Bq/cm2
• źródło płaskie SR-90+Y-90 (podłoże 1,5 mm Al o wymiarach 100x150 mm i strumieniu cząstek 930 1/s) w odległości 35 mm od głównej osi sondy:
• bez osłony 14 cps
• z osłoną 6,5 cps

Spadek czułości dla roztworu Sr-90 jest więc trzykrotny, zaś dla źródła powierzchniowego z tym izotopem dwukrotny. 

Jak wspomniałem, korpus jest gładkim monolitem i nie ma żadnych niepotrzebnych połączeń gwintowanych, za wyjątkiem pierścienia do przykręcania osłony licznika. Wyprowadzenie przewodu wygląda tak - zwraca uwagę obrotowe jarzmo do zamocowania linki służącej do manewrowania sondą w wodzie podczas pomiaru z mostu, łodzi, pomostu itp.:

Pozwala to uniknąć bardzo szkodliwego ciągnięcia za przewód. Podobne rozwiązanie, tylko z jednym uchwytem, zastosowano w sondzie dozymetrycznej SGB-2D [LINK].

Z uwagi na specyficzne przeznaczenie - pomiar aktywności cieczy - sonda musi być łatwa w dekontaminacji. Resztki izotopów, pozostałe na korpusie licznika i jego osłonie, będą podwyższać bieg własny sondy i zafałszowywać pomiar. Podstawową metodą dekontaminacji jest płukanie w wodzie bieżącej. Jeśli płukanie nie daje rezultatu, sondę trzeba zanurzyć w 5% roztworze kwasu cytrynowego na 10 minut, po czym przepłukać czystą wodą. W razie utrzymywania się skażeń proces powtórzyć, nawet wielokrotnie. 

***

Sondę SGB-2Z wraz z wcześniejszym modelem SGB-1Z wykonano w liczbie 300 egzemplarzy, jednak nie mam danych, ile z tej liczby przypada na poszczególne modele. Prezentowany egzemplarz ma bardzo niski numer (003P) i pochodzi z pierwszego roku produkcji (1975). Z uwagi na uszkodzenie licznika sondę przedstawiam go "na sucho", jako ciekawy przykład "trzeciej generacji" sond ZZUJ Polon.

Jeżeli dysponujecie licznikiem do tej sondy albo innymi rzadkimi przykładami sond produkcji ZZUJ Polon, dajcie znać w komentarzach!

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

* Istniała też konstrukcja przejściowa - radiometr RUS-5a wraz z sondami LS-5a (scyntylacyjna) i LGM-5a (licznikowa), które miały przyłącze na wtyk koncentryczny, ale jednocześnie niewiele się różniły od starszych sond LS-5 i LGM-5 z przewodem wielożyłowym do radiometrów RUS-4 i RUS-5. Wspominam o tym gwoli ścisłości, dla uproszczenia wykładu możemy przyjąć, że radiometry RUS współpracowały ze starymi sondami LGO/LGM/LS, zaś RUST/URL z nowszymi SGB/SSA/SSU.

***

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

Sygnalizator promieniowania EKO-S/p

Firma Polon-Ekolab, wywodząca się z gdańskiego oddziału ZZUJ Polon, na początku lat 90. produkowała serię kieszonkowych indykatorów promieniowania, oznaczonych EKO-S. Występowały one w trzech wariantach. Pierwszy, wypuszczony w krótkiej prototypowej serii i oznaczony EKO-S/k, omawiałem w styczniu [LINK]. Teraz dzięki uprzejmości Czytelnika mogę przedstawić drugą wersję, oznaczoną EKO-S/p. Tak ściślej, to przyrząd na obudowie nosi oznaczenie "EKO-S", jednak strona producenta podaje nazwę EKO-S/p [LINK]

Na stronie Polon-Ekolab znajdziemy też krótki opis przyrządu, który zacytuję w całości:

Przeznaczenie: Sygnalizator Progowy Przenośny typ EKO-S/p jest przyrządem radiometrycznym przenośnym z licznikiem Geigera-Müllera, przeznaczonym do wykrywania promieniowania jonizującego X i gamma oraz do sygnalizowania przekroczenia ustawionego poziomu mocy dawki.

Zastosowanie: do wykrywania pola promieniowania jonizacyjnego o podwyższonym natężeniu i do sygnalizowania  przekroczenia strefy  ograniczonego czasu przebywania:

• przy  defektoskopii izotopowej
• serwisie urządzeń izotopowych
• transporcie materiałów radioaktywnych [LINK].

Miernik wykorzystuje ten sam układ elektroniczny co EKO-S/k, tylko w innej obudowie. Podobnie jak poprzednik, dozymetr miał dźwiękową i świetlną sygnalizację impulsów oraz alarm progowy. Próg był ustawiany fabrycznie, zgodnie z zamówieniem, a wartość progu umieszczano na nalepce. Prezentowany egzemplarz ma próg 200 mR/h (2 mSv/h), czyli dość wysoki. 

Dostępne specyfikacje tego przyrządu podają niższe progi: 5, 10, 25 i 100 µSv/h, czyli 0,5, 1, 2,5 i 10 mR/h:

W. Gorączko, Ochrona radiologiczna, Poznań 2011, s. 224

Detektorem promieniowania jest radziecki miniaturowy licznik G-M typu SBM-21, znany z poprzedniej wersji EKO-S oraz innych zminiaturyzowanych sygnalizatorów i dozymetrów. 

Parametry pracy licznika:

• napięcie progu: 260-320 V
• napięcie pracy: 350-475 V
• długość plateau: 100 V
• nachylenie plateau: 0,15%/V
• max częstość zliczania:  650 cps
• bieg własny: 0,2 cps
• amplituda impulsu: 50 V
• czułość na promieniowanie gamma Cs-137: 6,5-9,5 imp/µR przy 10 µR/s

https://www.gstube.com/data/2399/

Całość sygnalizatora jest wykonana dość chałupniczo - zwróćcie uwagę na obudowę głośnika, przyciętą brzeszczotem, aby pasowała do obudowy:

Obudowa zaś to dość popularny model, użyty chociażby w testerze SNT-1 firmy Satnet, służącym do wykrywania przewodów pod napięciem, elementów metalowych oraz kontroli ciągłości obwodu

https://archiwum.allegro.pl/oferta/detektor-satnet-wykrywacz-przewodow-snt-1-i11394985091.html

Zasilanie odbywa się z czterech akumulatorków Ni-Cd 1,2 V o pojemności 400 mAh, które powinny starczyć na 20 godzin pracy.

Gniazdo ładowarki, tak jak i włącznik, znajduje się na bocznej powierzchni obudowy:

Przyrząd, podobnie jak inne sygnalizatory serii EKO-S, przedstawiłem jako ciekawostkę i cenny obiekt kolekcjonerski. Jego przydatność w "domowej dozymetrii" jest niewielka  z uwagi na mały licznik G-M, o małej czułości na niskoenergetyczne promieniowanie. 

Jeśli dysponujecie innymi modelami sygnalizatorów firmy Polon-Ekolab albo macie uwagi co do powyższego wpisu, dajcie znać w komentarzach!

***

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