Czujniki izotopowe w przemyśle

W mojej kolekcji etykiet zapałczanych (które kiedyś zbierało się jak znaczki pocztowe, a zajmowała się tym filumenistyka) znalazła się seria pt. "Izotopowe promieniowanie" z 1962 r., poświęcona zastosowaniu promieniowania jonizującego w różnego rodzaju czujnikach przemysłowych. 

Mierniki te dzielimy pod kątem zasady działania na dwie podstawowe grupy, z których każda ma swoje specyficzne zastosowanie:

• absorpcyjne - mierzą pochłanianie promieniowania w warstwie badanego materiału, czujnik znajduje się po przeciwnej stronie niż źródło, co schematycznie ukazano na w/w etykietach. Są to:
• mierniki poziomu w zbiornikach
• gęstościomierze
• mierniki przepływu w rurociągach
• wskaźniki napełnienia butli z gazem płynnym i miejsc zatkania rurociągów
• grubościomierze do blach, papieru, tkanin, szkła
• mierniki zawartości siarki w ciekłych węglowodorach
• mierniki popiołowości węgla
• wagi absorpcyjne na taśmociągach
• liczniki przesuwających się obiektów
• odbiciowe (rozproszeniowe) - mierzą promieniowanie odbite od materiału, do którego nie ma dostępu z drugiej strony. Wyróżniamy tutaj:
• pomiar cienkiej warstwy jednej substancji nałożonej na drugą, pod warunkiem, że między nimi będzie odpowiednia różnica liczby masowej
• wagi rozproszeniowe
• mierniki poziomu, rejestrujące wzrost rozpraszania promieniowania w momencie, gdy zbiornik zostaje napełniony
• wilgotnościomierze neutronowe, wykorzystujące spowalnianie neutronów na jądrach wodoru, zawartego w wodzie

Różnice w zasadzie działania mierników absorpcyjnych i odbiciowych ilustruje poniższy rysunek:

Niektóre wielkości, np. masę czy gęstość, można mierzyć różnymi czujnikami, zarówno absorpcyjnymi, jak i rozproszeniowymi, w zastosowaniach przemysłowych dominują jednak czujniki absorpcyjne:

https://www.osti.gov/etdeweb/servlets/purl/20269257

Mają one, przez swą zasadę działania, znacznie większą dokładność niż czujniki rozproszeniowe. Niekiedy jednak do badanej substancji jest dostęp tylko z jednej strony, co wymusza zastosowanie czujnika rozproszeniowego. 

***

Spośród mierników izotopowych najczęściej stosowane były różnego rodzaju mierniki poziomu, wykorzystujące absorpcję promieniowania w zawartości danego zbiornika. W zależności od układu konstrukcyjnego mogły one mierzyć poziom substancji w zbiorniku lub tylko sygnalizować jej obecność lub brak:

Oprócz detektora promieniowania (licznika G-M lub komory jonizacyjnej) istotnym elementem takiego układu był przekaźnik, sterujący zewnętrznymi systemami (napełnienia, sygnalizacji) w zależności od poziomu w zbiorniku. Przykładem takiego przekaźnika izotopowego, stosowanego w miernikach poziomu, jest UPR 11-Z-4, wyprodukowany w zakładach Polon - Zielona Góra:

Cały układ zawierał licznik G-M typu VAZ-221, wykrywający promieniowanie, jak również wzmacniacz impulsów, układ progowy i układ formowania sygnału wyjściowego. Gdy zbiornik był pusty, do licznika G-M docierała większość promieniowania ze źródła, co powodowało generowanie na wyjściu sygnału "pusty. Z kolei po napełnieniu zbiornika tylko niewielka część promieniowania była w stanie trafić do licznika G-M, a układ elektroniczny wytwarzał sygnał "pełny". Sygnalizacja stanu przekaźnika następowała poprzez zwarcie lub rozwarcie styków, które mogły włączać lub wyłączać instalację napełniającą zbiornik. O szczegółach technicznych tego przekaźnika więcej napisał Adam na swej stronie [LINK], od którego otrzymałem ten przekaźnik (pozdrowienia!).

Nie jest to oczywiście jedyny model przekaźnika izotopowego, stosowanego w polskim przemyśle. Katalogi z lat 60. oferują następujące modele (w nawiasach wartości progu zadziałania i puszczania):

• IPJ-4, IPJ-TH (0,7/0,15 mR/h)
• IPJ-5, IPJ-6, IPJ-7 (0,4/0,1 mR/h)

Inne rozwiązania czujników poziomu przedstawiono na poniższych rysunkach:

Czujniki izotopowe oprócz wskazywania poziomu, masy czy objętości danej substancji mogły również badać jej skład, głównie obecność domieszek. Najczęściej była to zawartość siarki w płynnych węglowodorach (ropa i produkty ropopochodne) oraz popiołu w węglu. Wykorzystywany był tutaj fakt, że stopień rozpraszania promieniowania w czystej ropie czy węglu o niezmiennej grubości warstwy był stały, zatem ewentualne zmiany rozpraszania pochodziły od domieszek: siarki czy popiołu. 

***

Rodzaj źródła promieniowania zastosowanego w czujnikach izotopowych zależy od mierzonego materiału. Do pomiaru cienkich warstw i powłok stosuje się zwykle promieniowanie beta (Sr-90, Tl-204, Pm-147), zaś gdy potrzebna jest większa przenikliwość promieniowania, np. przy czujnikach poziomu w zbiornikach, wykorzystuje się promieniowanie gamma (Cs-137, Co-60). Przy wyjątkowo cienkich warstwach można stosować też cząstki alfa, np. w mierniku grubości blach ZP-3 o zakresie 0,1-2,5 mm, który stosował ameryk-241 o aktywności 30 mCi. Z kolei promieniowanie neutronowe, niezbędne w wilgotnościomierzach, otrzymuje się w źródłach amerykowo-berylowych (Am-Be). 

Do detekcji promieniowania w czujnika izotopowych stosowane były praktycznie wszystkie rodzaje detektorów: liczniki Geigera-Mullera, komory jonizacyjne, liczniki scyntylacyjne i proporcjonalne. Komory jonizacyjne stosowano najczęściej przy wysokich poziomach promieniowania, ponieważ są znacznie mniej podatne na zużycie niż liczniki G-M, ceną jest jednak niższa czułość. Z kolei detektory scyntylacyjne pozwalają na rejestrowanie kwantów gamma jedynie o określonych energiach, co ma duży wpływ na dokładność pomiaru, wymagają jednak światłoszczelności i są zależne od temperatury.

***

Mierniki izotopowe mają wiele zalet, z których najważniejsze to:

• brak kontaktu z mierzonym medium, co pozwala na pomiar substancji żrących czy o wysokiej temperaturze, np. poziom szkła w wannie szklarskiej
• możliwość pomiaru grubych warstw różnych substancji 
• możliwość pracy w warunkach wysokiego zapylenia, wilgotności, obecności toksycznych oparów
• duża dokładność
• niski pobór prądu, szczególnie wobec konkurencyjnych metod stosujących lasery, mikrofale czy inne rodzaje promieniowania

Mają też niestety wady:

• konieczność stosowania osłon przed promieniowaniem i ograniczenia w dostępie do okolicy czujnika
• brak możliwości natychmiastowego "wyłączenia" źródła promieniowania w sytuacji awaryjnej
• konieczność nadzoru inspektora ochrony radiologicznej i kontrolowanej utylizacji zużytych źródeł
• ryzyko kradzieży lub zagubienia źródła, które np. może trafić do betonu, z którego zostanie wybudowany blok mieszkalny, jak w Kramatorsku [LINK], zaś złodzieje mogą próbować otworzyć pojemnik ze źródłem, stwarzając zagrożenie napromieniowaniem i skażeniem.

Powyższe przyczyny spowodowały ograniczenie zastosowania czujników izotopowych, są one obecnie używane głównie w górnictwie, metalurgii i energetyce, czyli tam, gdzie trudno je zastąpić równie wydajnymi metodami. Stały postęp techniki pozwolił na użycie innych technologii, np. ultradźwiękowych, laserowych czy mikrofalowych, szczególnie w urządzeniach przenośnych. Do historii odeszła więc większość z poniższych przyrządów (w nawiasach aktywności użytych źródeł):

• tranzystorowy wskaźnik poziomu TWP-1 (0,7 mCi Cs-137) do pomiarów poziomu cieczy i gazów skroplonych w butlach czy gaśnicach oraz wyszukiwania miejsc zatkania rurociągów

• izotopowy miernik grubości blach ZP-3 (30 mCi Am-241) 
• izotopowy miernik grubości blach ZP-3A (30 mCi Sr-90)

• izotopowy miernik grubości tafli szklanej ZPU-201 (30 mCi Am-241)

• izotopowy miernik gęstości cieczy ZPU-200 (50 mCi Cs-137)
• izotopowy miernik gęstości cieczy ZPU-303 (250 mCi Cs-137)

• izotopowy miernik grubości ścianek rurek szklanych ZPU-307 (10 mCi Sr-90)

• izotopowy miernik średnic rurek szklanych ZPU-308 (25 mCi Tl-204)

• izotopowy miernik popiołowości węgla kamiennego IMPW-3 (2x 5 mCi Sr-90)*

• mierniki sygnalizator poziomu cieczy MS-3 i MS-4 z sondą scyntylacyjną SS-3 (brak danych)

• bezkontaktowy grubościomierz izotopowy do blach gorących IMG (blachy cienkie: Sr-90 lub Tm-170, średnie: Cs-137, grube: Co-60)
• bezkontaktowy grubościomierz izotopowy do folii i taśm cienkich IMB (Pm-147, Tl-204, Sr-90)

• przenośny izotopowy miernik poziomu PIMP-3 (500 µCi Cs-137) o przeznaczeniu takim samym jak w/w TWP-1

• izotopowy grubościomierz Beta-X (Pm-147, Tl-204 lub Sr-90, wykorzystywane do generowania promieniowania hamowania, powstającego w wyniku zderzeń cząstek beta z elektronami atomów materiału tarczowego)
• grubościomierz odbiciowy MIR-1(30 µCi Co-60)**

• izotopowy miernik grubości powłok GIL-21 (brak danych)***
• izotopowy przekaźnik rozproszeniowy IPR-2 (1 mCi Cs-137)****
• miernik blach zimnych typ 1208 (100 mCi Am-241 do 3 mm lub źródło beta-X, wykorzystujące 500 mCi Sr-90 do generowania promieniowania hamowania, służące do pomiarów grubości do 5 mm)
• izotopowa waga taśmociągowa typ 110 (Cs-137) do pomiaru małych obciążeń taśmociągu, rzędu 2-10 kg/m.
• izotopowa waga taśmociągowa 210 - zakres obciążeń 8-40 kg/m
• izotopowa waga taśmociągowa 310 - obciążenie do 140 kg/m
• przenośny miernik gramatury PMG (<10 mCi Kr-85) do pomiaru gramatury tkanin, dzianin, cerat, folii i papieru, zarówno rozpiętych, jak i zwiniętych w bele*****

• radiometryczny miernik i regulator napełnienia wałka papierosowego ZPU-1301 (Sr-90)

• gęstościomierz cieczy P-2302 (610 mCi Cs-137)
• izotopowy miernik grubości blach gorących ZPU-1203/A (<5,3 Ci Cs-137)
• miernik grubości ścianek szklanych ZPU-1308 (20 mCi Sr-90)

W powyższym zestawieniu pominąłem defektoskopy, czyli urządzenia do wykrywania nieciągłości w materiałach np. przy kontroli spawów, odlewów itp., ponieważ nie są to urządzenia zaliczane do automatyki przemysłowej czy przyrządów pomiarowych. Omówię je w osobnej notce. 

Elementy czujników izotopowych czasami pojawiają się na portalach aukcyjnych, zwykle są to albo moduły sterujące albo drobne akcesoria. Przykładem może być moduł od wagi izotopowej typu 110

Źródło - oferta sklepu Grotex - LINK

Dwukrotnie na aukcjach pojawił się PIMP-3, który może służyć jako przenośny radiometr lub dawca części, głównie liczników G-M. Zastosowanie pozostałych elementów elektronicznych od przyrządów izotopowych w praktyce dozymetrysty amatora jest ograniczone, choć mogą służyć jako postawa do własnych konstrukcji.

Na koniec jeszcze jedna uwaga. Przyrządy izotopowe, trafiające na rynek wtórny lub przeznaczane na złom, mogą stwarzać zagrożenie, jeśli nie usunięto z nich źródeł promieniowania. Szczególnie niebezpieczne są mierniki zawierające cez-137, którego czas półrozpadu wynosi 30 lat. Oznacza to, że nawet po 60 latach, które już minęły od wyprodukowania najstarszych przyrządów, źródło nadal będzie mieć 25% początkowej aktywności, co przy silniejszych źródłach grozi poważnym napromieniowaniem. Obudowy źródeł powinny być oznaczane malowanym lub naklejanym symbolem "koniczynki", często jednak brak takich oznaczeń. 

***

Jeżeli mieliście do czynienia z takimi czujnikami w swojej praktyce zawodowej lub dysponujecie dodatkowymi informacjami na ich temat, dajcie znać w komentarzach.

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

* dane w tej i poprzednich pozycjach wg katalogu Katalog 37-R - izotopowa aparatura przemysłowa  i radiometryczna, Wydawnictwa Przemysłu Maszynowego "Wema",  Warszawa 1969

** dane w tej i poprzednich pozycjach wg katalogów Aparatura jądrowa - informator techniczny, wyd. Biuro Urządzeń Techniki Jądrowej, Warszawa brw [1961 i 1963]. Obie publikacje mam w wersji cyfrowej, osoby zainteresowane proszę o kontakt przez formularz bloga

*** opis w: "Postępy Techniki Jądrowej", nr 51/423 z 1969 r.

**** cyt. za: Postępy techniki izotopowej w nauce i gospodarce narodowej. Materiały przedstawione na krajowym sympozjum 21-25 października 1975 r, w Zakopanem, Kraków 1976, s. 51 [LINK]

***** cyt. za: A. Piątkowski, W. Scharf, Elektroniczne mierniki promieniowania jonizującego - poradnik, Warszawa 1979

Kupię sprzęt dozymetryczny

Na potrzeby mojej działalności naukowej i popularyzatorskiej nabędę sprzęt dozymetryczny, zarówno radiometry kieszonkowe (Polaron, Sosna, Biełła, Master), jak i laboratoryjne (RUST, RUM) i akcesoria do nich (sondy, przystawki, zasilacze). Nabędę też mierniki niesprawne, oczywiście w rozsądnej cenie. Nie interesują mnie tylko rentgenometry D-08 i rentgenoradiometry DP-66 i DP-75, których na rynku jest zatrzęsienie. Odpowiem na każdą ofertę, nawet jeśli z jakichś względów nie będę mógł nabyć danego sprzętu. Płatność gotówką lub przelewem, odbiór w Warszawie lub wysyłka.

Samolot atomowy

Zbudowanie pierwszego reaktora jądrowego (1942) stworzyło możliwość zastosowania energii jądrowej zarówno do generowania elektryczności i izotopów promieniotwórczych, jak i do napędu różnych jednostek. Początkowo były to okręty podwodne (USS Nautilus, 1954) i lodołamacze (NS Lenin, 1957), lecz wkrótce pokuszono się o próby zastosowanie tego napędu w lotnictwie. Wymagało to jednak pokonania wielu istotnych problemów technicznych, z których najważniejszym była masa reaktora i osłon ochronnych. Reaktor z osłonami ważył więcej, niż dałby radę udźwignąć największy z ówcześnie budowanych bombowców. Zmniejszenie osłon spowodowałoby z kolei silne napromieniowanie załogi. Charakterystyczny jest opis projektowanego samolotu atomowego z książki "Kto, kiedy, dlaczego?", wydanej w 1958 r. Przyjęto w nim, że piloci podczas 165 godzin lotów szkoleniowych ze zmniejszoną prędkością przyjmą dawkę 25 rentgenów (ok. 0.25 Sv), a następnie mogą wykonać jedno jedyne zadanie bojowe z maksymalną prędkością na dystansie ok. 6000 km, co da im dodatkowe 10 R (0.1 Sv). Potem na zawsze zakończą karierę w lotnictwie atomowym (!). Moc dawki przy prędkości 800 km/h miała wynosić ok. 0.3 R/h (300 mR/h = 3000 µSv//h =  3 mSv/h), ale przy 1300 km/h już 1 R/h. Dla porównania, tło naturalne wynosi ok. 0,15 µSv/h (0,015 mR/h), zaś w ciągu roku mieszkaniec Polski przyjmuje ze wszystkich źródeł 3,2-3,6 mSv. Warto też zauważyć, że pochłonięcie w krótkim czasie łącznej dawki 0.35 Sv może już powodować łagodną chorobę popromienną oraz skutki późne. Cóż, iście radzieckie podejście do życia - "u nas ludzi mnogo". Zresztą nie tylko radzieckie, Amerykanie eksperymentowali z działaniem wybuchów jądrowych na piechotę przebywającą w okopach, która zaraz po wybuchu musiała zajmować skażony teren, mając jedynie maski przeciwgazowe. O eksperymentach z podawaniem ludziom substancji radioaktywnych wspomnę innym razem.

Wspomniany artykuł ilustrowany był takimi oto rysunkami:

Wizualizacja radzieckiego samolotu atomowego z lat 50.

Ciężar ekranowania reaktora ustalono na 50 ton, co przekraczało udźwig dostępnych wówczas samolotów, ale zasugerowano podzielenie osłon na mniejsze fragmenty o różnej grubości, w zależności od wrażliwości na promieniowanie poszczególnych elementów płatowca. Przyjęto, że nie wszystkie mechanizmy muszą być tak dokładnie chronione, jak kabina pilota, choć nie wspomniano o uszkodzeniach, jakie radiacja powoduje w materiałach konstrukcyjnych.

Projekt hangaru amerykańskiego samolotu atomowego.

Jak wyglądała realizacja tych wizji? Amerykanie w 1952 r. zamontowali 3-megawatowy reaktor jądrowy w bombowcu Convair B-36 Peacemaker, tworząc samolot Convair X-6. Wykonano tylko jeden prototyp:



Reaktor wykorzystywał wodę zarówno jako moderator, jak i chłodziwo, które oddawało ciepło przez wymienniki do atmosfery. Reaktor nie napędzał samolotu (!), miał służyć jedynie do badania wpływu promieniowania na podzespoły maszyny i bezpieczeństwo załogi. Główny napęd stanowiło 6 typowych tłokowych silników gwiazdowych na paliwo lotnicze. Do testów zamontowano też 4 silniki turboodrzutowe, które miały być napędzane przez reaktor. Ich zasada działania była taka sama jak zwykłych silników turboodrzutowych na paliwo ciekłe. Jedyna różnica polegała na tym, że  powietrze zasysane przez turbiny było podgrzewane w reaktorze, a następnie kierowane do dyszy,  zamiast nagrzewać się od spalania paliwa bezpośrednio w komorze silnika. 

http://aviadejavu.ru/Site/Arts/Art8304.htm

Dla zabezpieczenia załogi przed działaniem promieniowania dziób samolotu wyposażono w osłonę z gumy i ołowiu o łącznej wadze 12 ton (udźwig B-36 to 40 ton). Tworzyła ona z kokpitem  zamkniętą całość, którą można było montować za pomocą dźwigu:

https://www.thisdayinaviation.com/20-july-1955/

Maszyna wylatała 215 godzin, z czego 89 z pracującym napędem jądrowym, po czym, wobec zawieszenia projektu, została złomowana w 1958 r.  (Źródło - Wikipedia).

***

Po drugiej stronie żelaznej kurtyny Tupolew Tu-95LAL, działający na tej samej zasadzie, wykonał w latach 1961-1969 ok. 40 lotów testowych, w większości z wyłączonym reaktorem.

https://pl.wikipedia.org/wiki/Tu-95LAL#/media/Plik:Tu-142MR-1990.jpg

Głównym celem testów było sprawdzenie efektywności osłon z płynnego sodu, tlenku berylu, stalowych płyt, kadmu i parafiny. Skuteczność jest dyskusyjna, choć nie stwierdzono negatywnego wpływu na awionikę maszyny ani zdrowie załogi czy naukowców. Następna wersja, Tu-119, nie została nigdy ukończona z powodu anulowania programu napędu atomowego w lotnictwie.

https://elpoderdelasgalaxias.wordpress.com/2013/01/31/tupolev-tu-119-enough-madness/

Przyczyną były coraz większe koszty oraz rosnący potencjał międzykontynentalnych pocisków balistycznych, powodujący odchodzenie od bombowców strategicznych. Inny atomowy samolot - Miasiszczew M-60, projektowany w latach 50., nie wyszedł poza fazę planów - znających rosyjski odsyłam do źródeł.

https://www.globalsecurity.org/wmd//world/russia/m-60.htm

Silnik wykorzystujący reaktor jądrowy próbowano zastosować również do napędu rakiet, które dzięki takiemu rozwiązaniu mogłyby przebywać w powietrzu przez bardzo długi czas, czekając tylko na skierowanie przeciwko określonemu celowi. Wydawać by się mogło, że wraz z zakończeniem zimnej wojny projekt podzielił losy innych tajnych broni. Tymczasem w Rosji opracowano rakietę  9M730 "Buriewiestnik", której nieudany test w 2019 r. wywołał spore zaniepokojenie na całym świecie [LINK],  a kolejna próba w roku 2020 spowodowała nieznaczne podniesienie poziomu promieniowania również w Polsce.

https://www.russiadefence.net/t7211-burevestnik-nuclear-powered-cruise-missile

Radiometr uniwersalny RUST-2 S (sieciowy)

Jakiś czas temu omawiałem radiometr uniwersalny RUST-2, wcześniejszą wersję popularnego RUST-3 z krajowych zakładów POLON w Bydgoszczy. Tym razem trafiła mi się jego wersja oznaczona literą "S", wprowadzona do produkcji w 1972 r. Modyfikacja oznacza dodanie możliwości zasilania z sieci prądu zmiennego 230V. Sprzęt ma z boku gniazdo na wtyczkę podobną do popularnej "ósemki" stosowanej w radiach, magnetofonach, zasilaczach i innych domowych sprzętach RTV. Bolce jednak są grubsze i mają przekrój prostokątny, takie jak w starszych pedałach do maszyn do szycia Łucznik (nowsze mają jeden styk w poziomie, drugi w pionie). Nie mam takiego kabla (może od starego gramofonu Suphaphon GZC-110 by pasował?), zatem sprzęt przetestowałem na zasilaczu, podpinając się do styków baterii.

Przy zasilaniu bateryjnym radiometr pracuje na napięciu 9V (6 baterii R-20), zmierzony przeze mnie pobór prądu ok. 100 mA. 

Miernik ma typowe gniazdo słuchawkowe, stosowane też w DP-66, DP-75, RG-1 i RK-67 (oprócz wczesnych). Możemy do niego podpiąć słuchawkę miniaturową SM-73 od w/w mierników, a jeśli potrzebujemy odsłuchu na głośnik, producent oferował przystawkę głośnikową PS-1S:

Co do walorów użytkowych, to poza ułatwieniem pracy laboratoryjnej i większą wagą (3,8 kg zamiast 3,5) pozostałe parametry przyrządu są takie same jak w przypadku wersji bateryjnej. Generalnie radiometr ma taką wartość, jak podłączona do niego sonda pomiarowa. Jeśli mamy tylko sondę SGB-1P (3 liczniki STS-6 / SBM-19), to jego użyteczność jest porównywalna z "żelazkiem" RKP-1-2 o mniejszej manewrowości i ze skalą jedynie w impulsach na minutę (cpm). 

Co innego, gdy dysponujemy sondami scyntylacyjnymi (np. SSA-1P), neutronowymi (SSNT-1 i 2), okienkowymi (SGB-2P) itp. Generalnie RUST-2 jest przydatny dla bardziej zaawansowanych użytkowników, gdyż źle ustawiając napięcie pracy sondy (zakres 375-1575 V regulowany skokowo co 25,50, 75, 100 lub 125 V) można ją uszkodzić. Różne sondy mają też różny dopuszczalny zakres mierzonych impulsów - sonda licznikowa SGB-1P służy do pomiaru skażeń beta i gamma, stąd powinna pracować na najniższym zakresie, z kolei sondy scyntylacyjne powinny być używane na zakresie x1000 (użycie sond z licznikami GM powoduje duży uchyb ze względu na czas martwy tuby). Przy sondach scyntylacyjnych napięcie należy ustawiać zgodnie z kartą badania danej sondy, biorąc wartości z rubryki "napięcie mierzone bez obciążenia" - więcej w instrukcji do RUST-3:

Filmik z pracy urządzenia - sprawdzałem go na małych aktywnościach - granit, szkło uranowe, ekstrakt z popiołu drzewnego, elektroda torowa:

Przyrząd miał jeszcze ulepszoną wersję RUST-2S-2, wprowadzoną w 1975 r. Oprócz skali w cps zamiast cpm miernik był dodatkowo przystosowany do pracy w trudnych warunkach środowiskowych. Niestety nie mam informacji, ile wyprodukowano egzemplarzy poszczególnych wersji, wiem jedynie, że wszystkich radiometrów RUST-2 powstało 400 szt. Omawiana tutaj wersja RUST-2S pojawiła się jak do tej pory (2022) tylko raz, podstawowy model RUST-2 zaś 3 razy.

Bieg własny detektora

Jednym z bardziej istotnych parametrów detektorów promieniowania (liczników Geigera-Mullera, komór jonizacyjnych, detektorów scyntylacyjnych) jest tzw. bieg własny, czyli impulsy niepochodzące od mierzonego preparatu. Na bieg własny składa się wiele czynników, przede wszystkim tło naturalne, czyli promieniowanie kosmiczne i  promieniowanie pochodzące z Ziemi, jak również promieniowanie elementów detektora i jego osłon.
 Dlatego też przy pomiarach bardzo małych aktywności buduje się specjalne osłony, mające ograniczyć wpływ tła naturalnego. Przyjmuje się, że kilka centymetrów ołowiu odcina większość promieniowania z Ziemi i składową miękką promieniowania kosmicznego. Dalsze zwiększanie grubości osłony nie powoduje już wyraźnego wzrostu efektywności osłony, a przy dużych grubościach daje o sobie znać promieniowanie domieszek zawartych w ołowiu. Dlatego też ołowiu używa się raczej na zewnętrzne osłony lub zastępuje żelazem. Na wewnętrzną warstwę, izolującą od zanieczyszczeń ołowiu i żelaza, najlepsze są metale, które można otrzymać w stanie bardzo czystym, np. rtęć czy bizmut. Przykładową osłoną może być np. 5 cm ołowiu, 20 cm żelaza i 2 cm rtęci.
Na tzw. domki pomiarowe wykorzystuje się często takie materiały, jak sezonowany ołów i stal - pierwszy pochodzi z ołowianych sztab, służących za balast rzymskich okrętów, drugi np.z pancerzy okrętów wojennych zatopionych przed 1945 r. Oczywiście pojawia się tu konflikt z interesami archeologów, przeciwnych niszczeniu zabytków szkutnictwa Antyku. Trudno się jednak dziwić zakusom fizyków, skoro ołów wytopiony 2000 lat temu nie zawiera tylu domieszek, co wytapiany współcześnie (skażenie atmosfery i gruntu produktami prób nuklearnych i awarii reaktorów), a ewentualne krótkożyciowe domieszki zdążyły dawno ulec rozpadowi.

Innym sposobem na eliminowanie tła promieniowania jest stosowanie układów antykoincydencyjnych - próbka i miernik otoczone są innymi detektorami zliczającymi impulsy pochodzące z zewnątrz, a układ antykoincydencyjny liczy tylko te impulsy, które nie pojawiły się jednocześnie w głównym liczniku i którymkolwiek z liczników zewnętrznych. Jest to szczególnie przydatne do wyeliminowania składowej twardej promieniowania kosmicznego, która wywołuje impulsy w wielu licznikach jednocześnie.

Innymi czynnikami składającymi się na bieg własny detektora mogą być zakłócenia elektromagnetyczne, złe kontakty, szumy wzmacniacza, zmiany temperatury, wstrząsy, wahania napięcia zasilającego i wiele innych. Część z nich można wyeliminować (stała temperatura, stabilizacja napięcia zasilającego, wysoka jakość komponentów), inne należy po prostu uwzględniać w prowadzonych pomiarach. Zaleca się mierzyć bieg własny przed serią pomiarów, w trakcie pomiędzy poszczególnymi partiami próbek oraz po całym dniu pracy, kiedy pomiar biegu własnego można "zapuścić" na noc, a zebrane dane użyć następnego dnia. Jeżeli chodzi o napięcie pracy licznika Geigera, to powinno być ustalone w 1/3 plateau licznika, zaraz za progiem Geigera - wzrost napięcia powoduje zwiększenie biegu własnego, po przekroczeniu progu na końcu plateau miernik ulega wzbudzeniu i zaczyna sam generować impulsy.

Przykładowe wartości biegu własnego popularnych liczników G-M:

1. SBT-11A - 0.25 imp./s (15 imp./min.)
2. SBT-9 - 0.17 imp./s (10,2 imp./min.)
3. SBM-19 - 2 imp./s (120 imp./min.)
4. SBM-20 - 1 imp./s (60 imp./min.)
5. SI38G - 0.008 imp./s (0.45 imp./min.)
6. STS-5 - 27 imp./min (0.45 imp./s)
7. LND 712 - 10 imp./min (osłona 50 mm Pb + 3 mm Al)
8. BOB-33 - 27 imp./min (0.45 imp./min, osłona 20 mm Pb)

Porównanie różnych tub GM:

Oryginalne metryczki radzieckich liczników - bieg własny to sobstwiennyj fon, niestety nie podano go we wszystkich specyfikacjach:

SBM-20

SBM-19

SBT-10, SBT-10A, SBT-11, SBT-11A

STS-5

SBT-9, SBT-10, SBT-10A, SBT-11, SBT-11A

Metryczki licznika BOB-33 produkcji Przemysłowego Instytutu Elektroniki:

Zestawienie specyfikacji liczników cylindrycznych produkcji polskiej:

Cyt. za: A. Piątkowski, W. Scharf - Elektroniczne mierniki promieniowania jonizującego, Warszawa 1979.

Liczniki okienkowe produkcji węgierskiej, amerykańskiej i polskiej:

Cyt. za: ibidem

Więcej specyfikacji i porównań TUTAJ

"Castle Bravo"

Źródło - Departament Energii USA, https://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Castle_Bravo_Blast.jpg

1 marca 1954 r. na atolu Bikini Amerykanie zdetonowali bombę termojądrową "Shrimp" (Krewetka), w której zamiast płynnego deuteru i trytu znanego z pierwszej bomby (Ivy Mike) zastosowano stały deuterek litu, łatwiejszy do przechowywania i transportu (nie wymagał stosowania ekstremalnie niskich temperatur i wysokiego ciśnienia). W takiej bombie eksplozja następuje w kilku fazach. Najpierw tradycyjny ładunek jądrowy (uranowy lub plutonowy) dostarcza odpowiedniej temperatury i strumienia neutronów. Następnie neutrony powodują powstanie deuteru i trytu z deuterku litu, a temperatura umożliwia syntezę tych izotopów w jądra helu z wydzieleniem ogromnej energii. Dodatkowo bomba obudowana jest płaszczem ze zubożonego uranu, pełniącym funkcję reflektora neutronów w pierwszej fazie wybuchu oraz dodatkowego materiału rozszczepialnego w drugiej fazie. Bomby takie mają nazwę fission-fusion-fission (rozszczepienie-synteza-rozszczepienie).

Siła eksplozji osiągnęła 15 Mt zamiast spodziewanych 5, gdyż w reakcji tworzenia trytu z litu zawartego w deuterku litu brały udział oba izotopy - Li-6 i Li-7, czego nie przewidziano. Eksplozja spowodowała silne skażenie całego atolu, którego mieszkańcy zapadli na chorobę popromienną. Sprawę próbowano wyciszyć, lecz sprawa napromieniowania załogi kutra rybackiego "Piąty Szczęśliwy Smok" (będącego 140-170 km od epicentrum) zwróciła uwagę opinii międzynarodowej na konsekwencje eksplozji. Mieszkańców atolu ewakuowano, choć wielu z nich zmarło lub cierpiało na długofalowe skutki choroby popromiennej. Władze USA zostały zmuszone do wypłacenia odszkodowań zarówno mieszkańcom, jak również własnym naukowcom i załogom okrętów, znajdującym się zbyt blisko epicentrum. Skandal wywołał tzw. Projekt 4.1 w którym eksperymentowano na ludziach i zwłokach, aby zbadać efekty działań promieniowania i opadu radioaktywnego.

Elektroskop i promieniowanie

Elektroskop, znany nam wszystkim z lekcji fizyki, jest przyrządem do wykrywania ładunków elektrycznych. Ładunki jednoimienne odpychają się, zatem jeśli naładujemy metalowy pręt z obrotowo zawieszonym ramieniem, wówczas ramię odchyli się od niego z siłą proporcjonalną do wielkości ładunku. Naładowany elektroskop utrzymuje ładunek dopóki go nie rozładujemy np. przez dotyk ręką co  sprowadza ładunki do ziemi. Pozostawiony bez interwencji, ulegnie stopniowemu samorozładowaniu, zależnemu m.in. od wilgotności powietrza (wilgoć przyspiesza), ale też od obecności promieniowania jonizującego. W ten sposób odkryto promieniowanie kosmiczne - naładowany elektroskop wynoszony rozładowywał się szybciej na pokładzie balonu lecącego wysoko nad ziemią niż na poziomie morza. Elektroskopu używano też do pomiaru natężenia promieniowania przed wynalezieniem licznika Geigera-Mullera w 1928 r. W specyficznym zastosowaniu znajdował się dużo dłużej - jako dozymetr indywidualny typu elektrooptycznego, np. polski DKP-50. Dozymetry te - o kształcie długopisu - były po prostu elektroskopami z włosowatym wskaźnikiem, ładowanymi w specjalnym pulpicie DP-23p albo rentgenoradiometrach DP-66 i DP-75. Promieniowanie powodowało stopniowe rozładowanie elektroskopu i przesuwanie wskaźnika po skali wyskalowanej w rentgenach (0-50R). Dozymetry musiały mieć wysoką sprawność (niska upływność) by ograniczyć samorozładowanie (na poziomie 2%/dzień). 

Mając różne źródła promieniowania można porównać czas samorozładowania elektroskopu. U mnie w korzystnych warunkach elektroskop rozładowuje się w 3 godziny. Do elektryzowania najlepsza jest szklana pałeczka i... kot :) Można też użyć wełny, własnych włosów, pałeczki z siarki itp. Mój egzemplarz elektroskopu jest nieco sfatygowany, ale spełnia swoją rolę:

Gry do elektroskopu przyłożymy np. skalę od paliwomierza lotniczego, rozładowanie nastąpi dużo szybciej - w niecałe 30 minut:

Podręczny zestaw źródełek

Gdy zajmujemy się dozymetrią i uzbieramy więcej mierników, często chcemy porównać ich czułość na poszczególne rodzaje i energie promieniowania oraz skontrolować zgodność wskazań. Fabryczne źródła kontrolne nie są u nas tak łatwo dostępne jak za granicą, zatem jako źródła promieniowania musimy wykorzystać przedmioty codziennego użytku. Poniżej proponowany zestaw:

1. Związki potasu - chlorek, jodek, azotan - potas naturalny zawiera śladową ilość radioaktywnego potasu-40, który znajduje się też w naszych ciałach, emisja jest bardzo słaba, więc może służyć do testowania mierników o dużej czułości, np. z okienkiem mikowym. Wystarczy woreczek strunowy zawierający ok. 100 g.
2. Elektroda wolframowa torowana (czerwona) - im grubsza, tym większa moc dawki, zalecam 3 a nawet 4 mm - emisja alfa, gamma i beta, testowanie wszystkich typów dozymetrów, mała energia promieniowania, więc niektóre mierniki z plastikową obudową mogą nie wychwycić, emisja gamma + beta jest 10 x większa niż sama emisja gamma - ułatwia to kontrolowanie wyników pomiaru. Można przechowywać w dowolny sposób. Do nabycia w marketach budowlanych.
3. Ssiatka żarowa do lamp gazowych (koszulka Auera) - zastosowanie jak wyżej, tyle że jest to źródło powierzchniowe, dobre do testowania czujników o większej powierzchni czynnej albo mierników z szeroko rozstawionymi detektorami (RKSB-104, niektóre wersje Sosny). Koszulki występują w wersji miękkiej, wypalanej dopiero po założeniu na lampę - te są wygodne, dostosowują się do kształtu np. obudowy sondy, można nimi owinąć miernik itp. Są też starsze koszulki wypalane fabrycznie, ich aktywność jest podobna, lecz lubią się kruszyć i pękać, powodując skażenie, zatem nie polecam. Koszulki miękkie należy włożyć w woreczek strunowy, aby uniknąć pozostawiania drobin bawełny nasyconej ThO2. Do nabycia na targach, często ze starymi lampami gazowymi do nakręcania na butle, rzadziej na Allegro. 
4. Szkło uranowe - niewielka aktywność, nawet przy większej zawartości uranu i grubszych warstwach z uwagi na tłumienie wewnątrz źródła, promieniowanie dość miękkie, zatem łatwo tłumione przez plastikowe obudowy mierników. Niektóre wyroby wykazują aktywność nieznacznie przekraczającą tło
5. Ceramika z polewą barwioną solami uranu - j.w., tylko moc dawki nieco wyższa. 
6. Tarcze starych zegarków ze świecącą farbą radową - do nabycia na targach, gdzie sprzedają złom zegarmistrzowski. Wykazują dużą rozpiętość w aktywności, więc mogą służyć do porównywania wskazań różnych mierników. Emisja gamma 2x mniejsza niż łączna emisja gamma + beta. Dozymetry z plastikową obudową mogą być niewrażliwe na promieniowanie tarcz z małą ilością farby. Tarcze przechowywać należy w woreczkach strunowych albo foliować, by uniknąć osypywania się farby świecącej. Z uwagi na ekshalację radonu należy je przechowywać w szczelnie zamkniętych pojemnikach. Kompletne zegarki wykazują mniejszą ekshalację, ale jednocześnie niższą moc dawki. Koszt kilka zł dla tarcz, zegarki od kilkudziesięciu do nawet kilkuset zł.
7. Kompasy Adrianowa z farbą świecącą - zastosowanie i uwagi j/w, moc dawki większa, między 0.5 a 1.5 gammy, przydatne do testowania mierników z grubszymi obudowami sond, np. rentgenometr pokładowy DPS-68. Nieszczelności obudowy grożą skażeniem od kruszącej się farby, zatem środki ostrożności muszą być ściślejsze. Koszt między 10 a 50 zł. Należy uważać na kompasy produkcji radzieckiej, gdyż nie są aktywne (srebrna igła, uszy do paska w plastiku obudowy), aktywność  wykazują polskie - igła czarna, uszka z mosiężnego drutu mocowanego do plastiku obudowy. 
8. Medaliony "zdrowotne" Quantum Pendant - zawierają tor-232, tylko w postaci bardziej skoncentrowanej niż w siatkach żarowych - niewielki krążek na rzemyku - w dodatku dostępne w wolnym handlu, np. na Allegro lub Aliexpress.

Izotopy wokół nas - tor-232

Tor-232 jest najpowszechniejszym na Ziemi pierwiastkiem niemającym żadnych stabilnych izotopów - występuje w skorupie ziemskiej w ilości 12 ppm (dla porównania uran 1.8 ppm).  Do minerałów toru należą głównie monacyt i toryt. Ulega rozpadowi alfa, rozpoczynając torowy szereg promieniotwórczy. Czas połowicznego rozpadu wynosi aż 14 mld lat, zatem aktywność właściwa toru jest niewielka. Dające się zmierzyć promieniowanie beta pochodzi od produktów rozpadu - aktynu-228 (2.124 MeV), bizmutu-212 (2.252 MeV) oraz ołowiu-212 (0.57 MeV).

Tor jako pierwiastek o wysokiej temperaturze topnienia (1755 st. C) znalazł zastosowanie m.in. w siatkach żarowych do lamp gazowych, tzw. koszulkach Auera. Koszulka z bawełny nasyconej dwutlenkiem toru z dodatkiem 1% dwutlenku ceru rozżarza się w płomieniu gazowym, dając intensywne światło o ciepłym odcieniu. Obecnie z uwagi na ryzyko skażenia w wyniku uszkodzenia takiej koszulki tor jest zastępowany itrem i cyrkonem.

 Dwutlenek toru stosowano też w wolframowych elektrodach do spawania metodą TIG - radioaktywność toru ułatwiała zapłon łuku elektrycznego i poprawiała jakość spoiny. Z uwagi na uwalnianie niewielkich ilości toru do otoczenia i spoiny obecnie stopniowo wycofuje się elektrody torowe. 

Innym zastosowaniem było szkło do wyrobu soczewek obiektywów - dodatek toru poprawiał właściwości optyczne. Obiektywy takie produkowano głównie w Japonii, choć i niemieckie Biometary z NRD czasem wykazywały zawartość toru. 

Tor-232 po absorpcji neutronu i kilku przemianach promieniotwórczych ulega przemianie do uranu-233 (naturalnie występującego w ilościach śladowych), który może służyć jako paliwo rozszczepialne w reaktorach jądrowych. Jest więc tzw. materiałem paliworodnym, tak samo jak uran-238, i może być stosowany w reaktorach powielających.

Jak się ostatnio przekonaliśmy, nieokreślony związek toru posłużył do produkcji "zdrowotnych" medalionów "Quantum Pendant", których aktywność, porównywalna z pojedynczą siatką Auera, jest na tyle wysoka, że nie powinny być noszone na skórze, zwłaszcza przez dłuższy czas. Poniżej filmik ze spektrometrią dla wątpiących:

Dozymetr Master-1 - nowsza (większa) wersja

Dozymetr Master-1 był już przeze mnie omawiany, natomiast dziś chciałbym zwrócić uwagę na jego nowszą i większą wersję. Miernik tak samo wykorzystuje 1 tubę SBM-20, mierzy w trybie 36 sekund i ma zakres do 9,99 µSv/h. Jest trochę cięższy - 90 g (zamiast 60) - dłuższy: 14.2 cm (12.5) szerszy: 6 cm (4.2), grubość podobna, tylko bardziej jednorodna, bez rozdęcia na tubę G-M. 

Zasilanie z 4 baterii guzikowych L1142 1.5 V (przy klapce baterii oznaczenie  6 V), ale przy takim napięciu zasilania świruje wyświetlacz wyświetlając podczas pomiaru wszystkie segmenty, zaś przy zasilaniu starymi bateriami o wypadkowym napięciu 3-4 V wskazuje normalnie. 

Aby się upewnić, czy to nie efekt oporu między bateriami, nacisku na styki itp. podpiąłem zasilacz regulowany, zaczynając od napięcia 6V i redukując je stopniowo do 3. Efekt ten sam. Nie wiem, czy to cecha mojego egzemplarza czy też jakiś defekt, gdyż starszy, mniejszy Master-1 wymagał 4 baterii L1142 (o połowę cieńsze niż popularne AG-13). Wg instrukcji miernik może z 1 kompletem pracować 300 godzin, resurs przewidziano na 6 lat. Co do zasilacza - mam nowy (ZT-1500S), z pomiarem napięcia i natężenia oraz regulacją w zakresie 1.5-13.5V (presety 3, 6, 9, 12V i możliwość regulacji ich +/- 1.5V). 

Jeżeli chodzi o czułość, to łapie betę od Sr-90 i słabą gammę od elektrod torowych, siatek Auera i medalionów Quantum Pendant, natomiast słabo reaguje na emisję szkła uranowego i ceramiki. Przy próbie pomiaru silniejszych punktowych źródeł (55 µSv na powierzchni, np. skala od DP-63A) miernik po prostu się zatyka - pomiar ustaje, wynik się nie zmienia. Odsunięcie źródła na 2 cm przywraca bieg pomiaru. Źródła o podobnej mocy dawki, ale powierzchniowe (tarcza paliwomierza) nie wywołują tak silnego efektu, choć pomiar też wydaje się zwalniać. Z drugiej strony czego wymagać od tak prostej elektroniki? Błąd pomiaru wynosi 30%, a wynikający z różnic energii promieniowania względem cezu-137 (0.662 MeV, wzorzec kalibracyjny) błąd wynosi nie więcej jak 45% dla energii 0.05 - 0.662 MeV i nie więcej niż 15% dla energii od 0.662 do 1.5 MeV. Instrukcja wymienia też niestabilność wyników pomiaru przy pracy nieprzerwanej w czasie 6 godzin na poziomie nie więcej niż 10%. Czyli praktycznie mamy indykator pozwalający stwierdzić, czy coś świeci, czy bardzo świeci.

Do miernika dołączone jest tekturowe pudełeczko i instrukcja obsługi. W instrukcji oprócz technicznych danych miernika i krótkich wskazówek eksploatacyjnych zawarto również sposób kalibracji miernika przy użyciu odpowiednich źródeł. Nie wyjaśniono natomiast, co oznacza wyświetlający się napis "Data" na wyświetlaczu - zob. wyżej.

Węgiel C-14 i badanie radiowęglowe

Węgiel C-14 znany jest przede wszystkim z zastosowania w metodzie datowania radiowęglowego, ale skąd on się bierze w żyjących organizmach?

Nasza planeta jest ustawicznie bombardowana przez promieniowanie kosmiczne, składające się głównie z protonów (90%) i cząstek alfa. Cząstki te tworzą tzw. promieniowanie pierwotne, które na skutek zderzeń i rozbijania atomów gazów atmosferycznych tworzy promieniowanie wtórne (neutrony, miony, mezony). Neutrony reagują z azotem, tworząc węgiel C-14 i wodór. Węgiel ten utlenia się w atmosferze i trafia do wszystkich organizmów żyjących na Ziemi. W organizmach żywych jego zawartość jest stała, gdyż jest ustawicznie pobierany i wydalany. Z chwilą śmierci organizmu (rośliny, zwierzęcia) ustaje dopływ "świeżego" węgla C-14, zaś ten zawarty w organizmie ulega powolnemu rozpadowi. Okres półrozpadu wynosi 5730 ±40 lat, zatem mierząc zawartość C-14 w próbce można ustalić datę śmierci organizmu (ścięcia drzewa, wykonania wyrobu skórzanego, płóciennego itp.). Zawartość C-14 w atmosferze jest zmienna, zależy m.in. od aktywności promieniowania kosmicznego, zatem do obliczeń trzeba wprowadzić pewne poprawki. Po upływie 10 okresów półrozpadu (50 tys. lat) zawartość C-14 jest na tyle mała, że datowanie tą metodą nie jest możliwe. 

Metody radiowęglowej użyto m.in. przy badaniu Całunu Turyńskiego, który podczas badania w 1988 r. datowano na lata 1260-1390, zatem dużo późniejsze niż czasy Chrystusa. Sprawa wywołała głośne kontrowersje - obrońcy autentyczności Całunu sugerowali, że poddano badaniu a) tkaninę z miejsca reperowanego w średniowieczu, b) skontaminowanego dotykiem licznych wiernych oglądających Całun  c) nasyconego tlenkiem węgla podczas pożaru w 1532, d) zawierającego nieusuniętą pleśń z lat późniejszych.

W kwestii krzywej kalibracyjnej, zdolności rozdzielczej badania i innych kwestii szczegółowych odsyłam tutaj http://www.adamwalanus.pl/datowanie/p4.html

W przyszłości datowanie metodą radiowęglową może być utrudnione z powodu skażenia środowiska  izotopami sztucznie powstałymi w wyniku wybuchów nuklearnych i awarii jądrowych - węgiel C-14 powstaje w wyniku bombardowania azotu neutronami, zatem każda eksplozja atomowa wprowadza ogromną ilość C-14 do środowiska. Eksplozje mogą mieć zarówno charakter lokalny (bomby rozszczepialne), jak i globalny (bomby termojądrowe, wodorowe), wprowadzając kolejny zmienny czynnik oprócz wahań aktywności promieniowania kosmicznego. Dodatkowo zawartość C-14 może się diametralnie różnić w różnych rejonach Ziemi. Ustalenie krzywej kalibracji w tych warunkach może być po prostu niemożliwe.

Ciekawostka - pracując przy archiwizacji fotografii usłyszałem pytanie "Czy do datowania fotografii używamy badania węglem C-14 ?"  :)

Czas połowicznego rozpadu

Jednym z bardziej istotnych parametrów charakteryzujących izotopy promieniotwórcze jest czas połowicznego rozpadu (okres półrozpadu, okres połowicznego zaniku, halflife, t 1/2 etc.). Oznacza on czas, po którym połowa jąder atomów pierwiastka promieniotwórczego ulegnie rozpadowi. Rozpad promieniotwórczy ma charakter statystyczny, a jego szybkość zależy od tzw. stałej rozpadu, różnej dla poszczególnych izotopów.

Czas półrozpadu może wynosić ułamki milisekund, jak w przypadku najcięższych, syntetycznych pierwiastków transuranowych, a może wynosić tysiące i miliony lat. W przypadku niektórych pierwiastków, czas półrozpadu jest tak długi, że przyjmuje się, że są one trwałe. 

Oprócz fizycznego czasu półrozpadu, który nie zależy od warunków zewnętrznych (temperatura, ciśnienie, atmosfera, katalizatory), istnieje też czas biologicznego półtwania, określający prędkość wydalania danego izotopu z organizmu. W przypadku np. cezu-137 jest on szybszy, gdyż cez gromadzi się w mięśniach (powinowactwo do potasu), skąd jest szybciej wypłukiwany niż np. powinowaty do wapnia stront-90, lokujący się w kościach. 

Przyjęło się, że po 10 okresach półrozpadu można uznać, że cały izotop uległ rozpadowi - jego zawartość spadnie do 0,097%. A teraz sprawdźmy to, mnożąc przez 10 podane niżej przykłady najczęściej spotykanych izotopów:

• bizmut Bi-214 - 20 minut, powstaje w atmosferze jako produkt rozpadu radonu-222
• itr Y-90 - 64.4 godziny, produkt rozpadu strontu-90
• radon Rn-222 - 3.82 dnia, piwnice, kopalnie, wydzielany przy rozpadzie Ra-226
• jod I-131 - 8 dni, diagnostyka izotopowa, radioterapia, skażenie po wybuchach nuklearnych
• iryd Ir-192, 74 dni, defektoskopia
• polon Po-210 - 138 dni, dym papierosowy, antystatyczne szczoteczki do winyli, szkolne spintaryskopy
• kobalt Co-60 - 5.7 lat, źródła kontrolne, czujniki przemysłowe, naświetlania medyczne
• tryt H-3 - 12.33 lat, współczesne świecące zegarki, kompasy i celowniki do broni wojskowej
• stront Sr-90 - 28 lat, lotnicze czujniki oblodzenia, źródła kalibracyjne, skażenie po wybuchach nuklearnych
• cez Cs-137 - 30 lat, odgromniki iskrowe, źródła kalibracyjne, skażenie po wybuchach nuklearnych
• ameryk Am-241 - 432,2 lat - jonizacyjne czujki dymu
• rad Ra-226 - 1599 lat, stare świecące zegarki, kompasy i wskaźniki lotnicze, igły do brachyterapii
• węgiel C-14 - 5730 lat, powstaje w atmosferze pod wpływem promieniowania kosmicznego
• pluton Pu-239 - 24 tys. lat, bomby jądrowe, stare czujki dymu, generatory termoelektryczne
• uran U-235 - 700 mln lat, paliwo jądrowe 
• potas K-40 - 1.2 mld lat, wszystkie związki potasu (nawozy, żywność)
• uran U-238 - 4.5 mld lat, uran naturalny, szkło i ceramika uranowa
• tor Th-232 - 14 mld lat, siatki żarowe do lamp gazowych, elektrody spawalnicze, obiektywy fotograficzne, "zdrowotne" medaliony Quantum Pendant