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