Dozymetr Fukushima

Ten dozymetr, konstrukcji Karola, wzorowany jest na kultowym już mierniku RKS-20.03 "Prypeć" (Pripyat'), a jego nazwa upamiętnia znaną wszystkim katastrofę w japońskiej elektrowni jądrowej Fukushima Dai-Ichi z marca 2011 r.

Tradycyjnie najpierw oddaję głos Konstruktorowi:

Radiometr FUKUSHIMA służy do pomiaru promieniowania gamma w szerokim zakresie od tła naturalnego do 20 mGy/h (mSv/h) w 2 podzakresach oraz do indykacji promieniowania beta o energii powyżej 500 keV. Wzorowany był na funkcjonalności popularnego radiometru Polaron Pripyat produkcji radzieckiej.

Pomiar promieniowania gamma może odbywać się w 2 trybach:

• przy wyłączonym przełączniku high sensitivity aktywny jest licznik Xeram 3G8B, pomiar odbywa się z rozdzielczością 1 µGy/h i maksimum zakresu pomiarowego to 20000 µGy/h
• przy włączonym przełączniku high sensitivity aktywny jest licznik STS-5, pomiar odbywa się z rozdzielczością 0.01 µGy/h i maksimum zakresu pomiarowego to 600 µGy/h. Istnieje możliwość zainstalowania 1 lub 2 dodatkowych liczników STS-5, co zwiększa powierzchnię pomiarową i skraca czas reakcji.

Indykacja beta odbywa się w trybie high sensitivity po usunięciu blaszki filtra zamocowanej magnetycznie u spodu urządzenia. Blaszka jest pokryta folią ochronną, którą można usunąć (filtr wykonany jest ze stali nierdzewnej i ma wykończenie szczotkowane).

Po przekroczeniu zakresu pomiarowego przyrząd nadal będzie pokazywał wynik, ale będzie on mniej dokładny. Przekroczenie zakresu jest sygnalizowane miganiem wskazań na wyświetlaczu.

Zasilanie odbywa się z pojedynczego ogniwa li-po o pojemności 740 mAh marki Sanyo, które powinno wystarczyć na kilkanaście godzin pracy. Ładowanie odbywa się przez złącze USB typu drukarkowego. Stan naładowania akumulatora sygnalizowany jest po prawej stronie wyświetlacza.

Urządzenie ma sygnalizację akustyczną zliczeń z możliwością wyłączenia.

Surowa liczba impulsów z aktywnego detektora co sekundę jest wysyłana przez port USB za pomocą układu CH340G. Może być odczytana przez dowolny program terminala szeregowego.

Radiometr automatycznie zmienia czas uśredniania wyniku w zależności od natężenia mierzonego promieniowania. Przy szybkich zmianach odczytu potrafi szybko zmieniać wyświetlany wynik, jednocześnie zachowując zadowalająca precyzję przy dłuższych pomiarach.

Tyle tytułem wstępu, przystąpmy do testów.

Detektorami promieniowania są dwa liczniki G-M, osobne dla każdego zakresu. Pierwszy zakres to tzw. tryb high sensitivity. Obsługuje go popularny licznik STS-5, którego szerzej nie muszę przedstawiać, wspomnę jedynie, że rejestruje promieniowanie gamma od 30 keV i beta od 500 keV. Istnieje możliwość dołączenia jeszcze jednego albo i dwóch liczników tego typu, co skraca czas reakcji i ułatwia wyszukiwanie źródeł promieniowania.

W wersji podstawowej dozymetru pojedynczy licznik jest umieszczony pośrodku okienka pomiarowego, osłoniętego perforowanym plastikiem i cienką folią:

Dodatkowe liczniki można umieścić po bokach, wymaga to otwarcia obudowy i zwarcia dwóch styków, o czym jeszcze wspomnę. 

Do pomiaru promieniowania gamma na okienko zakładamy filtr ze stalowej blaszki, trzymający się na magnesach:

W trybie high sensitivity zakres pomiarowy wynosi 0,01 - 600 µSv/h z rozdzielczością 0,01 µSv/h.

Drugi zakres jest obsługiwany przez szklany licznik G-M typu Xeram 3G8B, który rejestruje promieniowanie gamma od 50 keV i beta od 2 MeV. Jest to licznik produkcji francuskiej, przeznaczony do wojskowych przyrządów dozymetrycznych. Jego nominalny zakres zaczyna się na 1 mR/h (10 µSv/h) i kończy według cytowanej poniżej specyfikacji na 1000 R/h (10 Sv/h). Tutaj uwaga - deklarowany w tej specyfikacji koniec zakresu rzędu 1000 R/h jest znacznie zawyżony, jeśli czułość wynosi 1 cps na 1 mR/h (przy 1000 R/h byśmy mieli 1 mln cps, nieosiągalne przy czasie martwym 200 µs). Możliwe jednak, że mowa o pracy w trybie prądowym, analogicznie jak w polskich licznikach  DOB-50, 60 i 80.

https://www.olx.pl/d/oferta/detektor-promieniowania-3g8b-licznik-geigera-xeram-france-CID99-ID174YhA.html?isPreviewActive=1&sliderIndex=7

Licznik Xeram 3G8B umieszczony jest prostopadle do STS-5, na jego przedłużeniu.

Oba liczniki osłonięte są wspólnym filtrem, warto więc zaznaczyć z boku obudowy środek każdego z detektorów, aby zachować optymalną geometrię układu pomiarowego dla każdego zakresu. 

W tym drugim trybie pomiaru zakres wynosi 1 - 20.000 µSv/h z rozdzielczością 1 µSv/h.

***

Dozymetr jest prosty w obsłudze - uruchamiamy go czerwonym przyciskiem power, a następnie wybieramy zakres, włączając lub wyłączając tryb high sensitivity. Możemy też włączyć dźwiękową sygnalizację impulsów. 

Testy początkowo prowadziłem z podstawową wersją, wyposażoną w jeden licznik STS-5. W tej konfiguracji dozymetr reaguje na wszystkie źródła, nawet te najsłabsze, choć przy nich na wzrost wyniku trzeba trochę poczekać. Spadek wyniku po odsunięciu źródła jest trochę za wolny, na szczęście pomiar szybko zresetujemy, włączając i wyłączając dozymetr.

Jeśli chcemy zamontować dodatkowe liczniki G-M, musimy otworzyć obudowę - jej połówki są połączone na wcisk, nie trzeba odkręcać śrub widocznych od spodu obudowy (trzymają one płytki drukowane).

Na płytce drukowanej (tej większej) znajdujemy 6-pinowe złącze programatora. Obok niego są trzy styki: dwa bliżej złącza programatora zwieramy przy zamontowaniu dwóch liczników, a dwa bardziej oddalone przy trzech.

Pola zwieramy przylutowując krótki odcinek cienkiego przewodu, musimy mieć do tego precyzyjną lutownicę i trochę wprawy w lutowaniu. Lepszym rozwiązaniem byłoby zastosowanie przełącznika DIP albo zworki - konstruktor jednak przyjął, że dodatkowe liczniki montuje się raz. 

Zamiast liczników STS-5 możemy też zastosować SBM-20, minimalne różnice w wymiarach między licznikami nie sprawiają problemu przy montażu:

Dodatkowe liczniki wyraźnie przyspieszają reakcję miernika, zwłaszcza na słabe źródła, dają też wyższy odczyt od niskoaktywnych źródeł powierzchniowych (szkło kryształowe, granit):

W tej konfiguracji dozymetr testowałem na targu, gdzie służył do szybkiego stwierdzenia, czy dane znalezisko "świeci". Dzięki niemu szybko zidentyfikowałem koszyczek ze szkła chryzoprazowego, a chwilę później nieco mniej aktywny wazonik z niebieskiego szkła uranowego:

W tym drugim przypadku pomiar rósł powoli, ale wyraźnie w kierunku 0,2 µSv/h, a następnie oscylował między 0,2 a 0,25 µSv/h. Pomiary potwierdziłem za pomocą okienkowego SCM-3, a następnie w domu resztą mojego instrumentarium. Dozymetr Prypeć dał odczyt beta+gamma rzędu 1 µSv/h przy szkle chryzoprazowym i 0,6-0,7 µSv/h przy niebieskim.

***

Zasilanie odbywa się z wbudowanego akumulatora litowo-polimerowego o pojemności 740 mAh. Stan akumulatorka pokazuje wskaźnik o trzech segmentach z prawej strony wyświetlacza. Akumulatorek ładujemy przez port USB z wtykiem tzw. drukarkowym (USB-B). Ładowanie może się odbywać podczas normalnej pracy dozymetru, trwanie ładowania sygnalizuje czerwona dioda charging:

Gniazdo USB służy również do współpracy z komputerem, wysyłając co sekundę bieżącą częstość zliczania, tak samo jak w innych konstrukcjach Autora (UDAR-2, SCM-3, SR-2, DRD-1). 

Jeżeli chodzi o wymiary i masę, to dozymetr Fukushima jest tylko minimalnie grubszy i dłuższy niż Prypeć, za to nieco od niego lżejszy (256 g vs 284 g). 

Tak więc, do futerałów, gdzie "Prypeć" wchodzi idealnie, "Fukushimę" trzeba trochę wcisnąć i może odrobinę wystawać:

Czas na podsumowanie. Dozymetr Fukushima jest bardzo ciekawą alternatywą dla wysłużonej Prypeci, szczególnie z racji możliwości zamontowania dodatkowych liczników, zwiększających powierzchnię pomiarową, a także znacznie rozszerzonego zakresu. Przydatna jest także funkcja współpracy z komputerem przez port USB.

Plusy:

• dobra czułość nawet na słabe źródła
• szeroki zakres pomiarowy
• możliwość zamontowania dodatkowych 1-2 liczników STS-5
• prosta obsługa
• współpraca z komputerem

Minusy:

• przy tylko jednym liczniku STS-5 wynik spada trochę za wolno

Jeżeli jesteście zainteresowani nabyciem tego radiometru, proszę o kontakt przez formularz bloga!