Вторым по распространенности пассивным радоновым детектором является обычный активированный уголь. Радон, как мы помним, прекрасно поглощается угольными адсорбентами. Типичный угольный коллектор-адсорбер-детектор (RCOA) представляет собой металлический цилиндр, вроде картриджа респиратора, закрытый сверху фильтром из стальной пластины с отверстиями порядка 70 мкм (под прицелом на картинке). Такое "решето" необходимо чтобы уменьшить доступ паров воды к углю (вода забивает поры и ограничивает адсорбцию радона). Внутри цилиндра порядка 50 грамм активированного угля с размерами частиц ~ 1 мм. Уголь в течение 1-7 дней экспонируется в атмосфере, затем закрывается крышкой с тонкой алюминиевой фольгой, препятствующей утечке радона, и не поглощающей γ-излучение. Через три часа с помощью дозиметра (лучше NaI сцинтиллятора) измеряется γ-активность (по ²¹⁴Pb и ²¹⁴Bi) и рассчитывается количество радона. Детектор может использоваться повторно - уголь просто прогревается при 110°C для десорбции газа.

​​Радон, радон. Все это беллетристика, пока не привязано к реальной жизни. Поэтому вашему внимаю очередная минутка "рассчетов на манжетах".

Итак. Допустим у нас есть дом размером 6х10м, высота стен 3 м. Все сложено из красного кирпича, полнотелого одинарного (250 мм x 120 мм x 65 мм) весом 3,5 кг/штука. Общая площадь стен = (6*3+10*3)*2 = 96 м². Площадь боковой стенки одного кирпича равна 0.01625 м². Считаем сколько нужно кирпичей: 96/0.01625=5908 кирпичей. Общий их вес равен: 5908*3,5 кг=20678 кг. В этом количестве кирпичей у нас будет содержаться 93.051 грамма урана, в пересчете на элементарный металл (среднее содержание урана в глине будем считать в среднем как 4,5 грамма на тонну). Эта масса равна 0.391 моль (93,051/238). В этом количестве вещества содержится 0.391 моль*6,02*10²³ = 2.35*10²³ атомов урана. В природной урановой среде радий содержится в отношении 1 атом на 2,78*10⁶ атомов урана. Считаем сколько у нас атомов радия в нашем доме: 2.35*10²³/2,78*10⁶= 8.47*10¹⁶ Это получится 8.47*10¹⁶/6,02*10²³=1.41*10⁻⁷ моль или умножаем на 226 г/моль = 0.000032 грамма.

Напомню, что радий очень редкий. В результате распада радий превращается в радон. Считаем какой объем радона при нормальных условиях будет находиться в равновесии с этим количеством радия (напоминаю, период полураспада радия 1600 лет, радона 3.82 дня). При установлении векового равновесия количество радиоактивных ядер обоих изотопов и их постоянные распада связаны уравнением λ1N1 = λ2N2, т.е. выходит, что объем радона = (22,4 л/моль*0.000032 грамма*3,82 дня)/226 г/моль*1600 лет*365 дней/год)=0.002738176/131984000=2.075*10⁻¹¹ л (в книгах пишут "грамм радия выделяет 0.0001 мл радона в день"). Будем считать что весь радон выйдет внезапно во внутрь помещения (объем = 3*6*10 = 180 м³), получится содержание 1.153*10⁻¹³л/м³. В метре кубическом у нас получится 5.15*10⁻¹⁵ моль = 3.1*10⁹ атомов. Число атомов радона уменьшается за одни сутки на 18,2%, можно самостоятельно посчитать изменение количества со временем. Удельная активность радона равна 5,69*10¹⁸ Бк/кг, т.е. в том самом кубическом метре у нас будет 5.15*10⁻¹⁵ моль = 1.14*10⁻¹² грамма, т.е 6486.6 Бк (6,5 кБк) ПДК радона (ВОЗ) 100 Бк/м3, т.е. в нашем модельном доме превышение примерно в 65 раз.

Ясно что большую роль будет играть плотность кирпича, наличие покрытий, эффективность работы вентиляции и проч. Даже месторождение из которого взята глина имеет значение (=содержание урана как в большую, так и в меньшую сторону). Например глубоководные глины отличаются более высоким содержанием радиоактивных элементов, чем континентальные глины, чем старше глина, тем больше в ней радия. Ну и еще глинистые породы Курской и Ульяновской областей РФ отличаются повышенной радиоактивностью. Так что по аналогии на досуге можете посчитать вес своей керамической посуды (сувениров и проч) и примерно прикинуть сколько это все выдаст радона :). А можно даже посчитать, как будет коптить гранитный щебень, если его использовать при заливке фундамента. Содержание урана в гранитных породах гораздо выше содержание оного в глине и достигает 20+ грамм на тонну. На фундамент дома 6х10 нужно, как мне подсказывают читатели из чата, порядка 12,8 тонн (~256 грамм урана, как минимум). Лидера по эмиссии радона из строительных материалов определите сами.

Последние из могикан пассивных детекторов радона - электретные датчики, которые тесно связаны с электростатикой. Представляют собой "бутылку" из токопроводящего полимера, который выполняет роль клетки Фарадея ионизационной камеры. В нижней части этой камеры помещается предварительно наэлектризованный (до какого-то заданного напряжения) кружок из фторопласта~тефлона. Для начала измерения достаточно открутить крышку, которая поднимает внутренний шток и дает доступ радону из воздуха к фторопласту. α-излучение радона и его продуктов распада сильно ионизирует воздух камеры. Ионизация "съедает" заряд у фторопласта (принцип работы электростатического дозиметра). Корреляция составляет примерно минус 2 В каждый день на pCi/л. Замер возможен в течении 2 дней...1 года. Вместе с камерами идет измеритель электростатического поля (таким метрологи меряют статику на заводе). Тефлоновые пластинки перезаряжаются и могут быть использованы повтороно. Детектор боится статического электричества, пыли, любых ионизирующих излучений.

Про типы пассивных детекторов радона я рассказал. Остались активные, первым из которых является т.н. ячейка Лукаса - герметичная камера, одна из стенок которой покрыта люминофором на основе допированного сульфида цинка. Под воздействием альфа-частиц люминофор начинает светится вспышками, которые фиксируются фотоумножителем, приставленным к камере.

На первый взгляд сложно. Но похожее устройство когда-то (в время, описанное в книге про радиевых девушек) продавалось как занимательная научная игрушка. Я решил немного отойти от теории и рассказать про свой опыт сборки этого удивительного, завораживающего своей работой, устройства, способного визуализировать альфа-частицы. На видео показано, как это выглядит живьем. Редкая возможность увидеть альфа-излучение живьем.

Disclaimer: детям и слабонервным не читать - присутствует пожарный ионизационный датчик, америций ²⁴¹Am, битая ЭЛТ-трубка марки 3ЛО-3И от осциллографа, люминофоры и разобранные объективы от микроскопа.

...Странное зрелище тогда предстанет перед нашими глазами. На поверхности экрана вспыхивают и гаснут маленькие неяркие звездочки. Они загораются то тут, то там, и весь экран так и кишит ими. Его поверхность была бы похожа на звездное небо, видимое в телескоп, если бы вся картина не менялась так быстро, как в калейдоскопе. Разорванные вспышки, усеивающие экран, гаснут так же внезапно, как появляются, и все, что мы видим, производит впечатление беспрестанной бомбардировки экрана микроскопическими зажигательными снарядами, вызывающими вспышку в той точке экрана, в которую они попадают.<...> Всяким наблюдателем, впервые смотрящим в спинтарископ и понимающим, в чем состоит смысл открывающегося перед ним зрелища, поневоле овладевает странное и жуткое чувство, похожее на то, которое овладевает нами, когда мы смотрим в телескоп на особенно богатые звездами участки Млечного Пути. И в том, и в другом случае мы видим перед собой бездну, в одном случае — бездну бесконечно малого, в другом — бездну бесконечно большого, и, глядя в обе эти бездны, одинаково далекие от нас и одинаково безразличные к нам, мы начинаем понимать смысл странных слов Паскаля о том, что «человек подвешен между двумя бесконечностями».

мнение М.П. Бронштейна о спинтарископе в его книге Атомы и электроны

История про спинтарископ. Хабра-чтиво

Сначала я написал про спинтарископ и визуализацию альфа-частиц на Patreon. А потом подумал что ведь Новый год скоро. А эта "ядерная" игрушка может быть прекрасным подарком взрослому ребенку как радиофобу, так и радиофилу. Так что читайте, экспериментируйте, повторяйте! Не даром же даже Daily Mirror писала, что «спинтарископ-это лучший подарок на Рождество!" 1903 года ^_^

​​Кустарщина и радон. Про "народные" способы определения

Отдохнув со спинтарископом, самое время вернуться в суровые радоновые будни. Ибо, как ни крути, realtime детекторы радона для широкого круга населения не доступны, ни c финансовой точки зрения, ни с точки зрения целесообразности. Какое-то промежуточное положение занимает детектирование продуктов радиоактивного распада (т.н. ДПР). Здесь, как и в случае самолечения, многие прибегают к поиску каких-то простых, "дедушка учил" способов детектирования. Два наиболее популярных в народе метода - это "пылесосный" метод, описанный еще в легендарной книге Ю.А. Виноградова, и метод "радоновой ловушки", впервые описанный пользователем под ником Lexis (предположительно ставшим впоследствии товарищем "Олег Айзон") на форуме РХБЗ.

Каждый из этих методов, по сути, представляет собой донельзя упрощенные лабораторные радиохимические способы определения. Метод с использованием пылесоса для прокачки воздуха через фильтр - это вариация т.н. "аспирационного метода Кузнеца", который позволяет достаточно точно оценивать концентрацию продуктов распада радона, а через них - концентрацию самого радона (в статье есть таблица с формулами и коэффициентами пересчета). Близким к методу Кузнеца являются и метод Ролле. Относительный недостаток этих методов - большой интервал времени между прокачкой и измерением. Кроме того, необходим дозиметр способный фиксировать альфа-излучение, постоянная известная (!) скорость протягиваемого через фильтр воздуха и фильтр из материала Петрянова (вроде Лепестка или какого-то FFP3 респиратора). Поработать пылесосом пару минут, протягивая воздух через марлю и получить точные данные о содержании радона, как советуют многие "эксперты" - это не более чем смешная глупость. Ну а так вполне себе рабочий способ для обывателя, студенты-радиохимики, по крайней мере справляются.

Второй любимый народом способ - "электростатическая ловушка". Это скажем так, "карго-имитация" такой штуки как электростатическая камера. Суть здесь в том, что около 90 % атомов дочерних продуктов распада радона имеют положительный заряд. Оставшиеся 10 % атомов нейтральны или отрицательно заряжены (подробности на картинке). Положительно заряженные атомы притягиваются к отрицательно заряженному электроду. На таком принципе работают некоторые дешевые "измерители радона" вроде SIRAD MR106N, Radex MR107 и проч. Главный недостаток приборов в том, что на детекторе со временем накапливаются долгоживущие продукты распада (Pb-210/Po-210), cобственный фон прибора постепенно растет-растет и...welcome на свалку. Для детектирования продуктов распада как правило используется твердотельный кремниевый (Si (Li) детектор, работающий в спектрометрическом режиме (а не что-то там на трубке СБМ-20).

Домашние дозиметристы же советуют нам взять у выше упомянутых приборов то, что можно реализовать в домашних условиях (отрицательно заряженный электрод) и улавливать им ДПР, а в качестве детектора использовать любой дозиметр (вообще любой, а че?). Признаюсь, грешен, я тоже делал в молодости "радоновую ловушку". Правда не стал мудрить, и паять богомерзкие смертоубийственные генераторы-умножители Кокрофта-Уолтона, а просто купил за копейки на aliexpress генератор, который мог выдавать 600-1000В и подключил к нему электрод, по размерам совпадающий с измерительным окном моего дозиметра. И да, это устройство работало, что-то даже притягивало (ибо фон повышался). Но никаких цифр, позволяющих хоть как-то прикинуть концентрацию радона - я нигде не нашел (кроме каких-то условных "попугаев от Айзона", измерянных неизвестно чем и неизвестно как). Вывод - это все довольно опасная (если работать с самодельным умножителем напряжения без понимания что такое силовая электроника) забава. А в чистом результате - не привязанные ни к чему цифры "в попугаях", которые пригодны только для того, что бы на довольно грубом уровне оценить факт наличия радона. Лучше уж разобраться с пылесосом...

Короче, не смотри ютуб, %username%, читай книги! :)

​​ЕСЛИ ЗАХОТЕЛОСЬ ДОЗИМЕТР...

Самый часто задаваемый мне вопрос это "а что у тебя за дозиметр?". Универсального дозиметра пока нет, отдельный case → отдельный дозиметр. Начну с бюджетного сегмента, который одновременно закрывает и класс дозиметров на трубках Гейгера-Мюллера. На "черный день" у меня есть три дозиметра - Анри-01 Сосна, РКСБ-104 и РКС-20.03 Припять.

Устройства это старые, и особой ценности (антикварной) они не представляют. Их можно эксплуатировать в достаточно жестких условиях. Именно поэтому если вдруг в объявлении на барахолке стоимость таких устройств переваливает за ~40$ - это уже серьезный повод усомниться в адекватности продавца. В случае "эконом" цены - вполне годные приборы.

АНРИ-01 Сосна - это беларуский дозиметр, made in Борисовский Полупроводниковый Завод (ныне ОАО Экран). Версия АНРИ-01 имела 4 детектора СБМ-20, модификация АНРИ 01-02 - два детектора СБМ-20. Платы идентичны, т.е. возможна обратная модификация. В АНРИ отсутствует усреднение результатов, прибор просто считает количество импульсов. Можно подключить внешний датчик (схемы для СИ8Б/СБТ-11), т.к. на внешний разъем выводится 400В. Больше ни в одном бытовом дозиметре я такого не встречал. Время измерения 10 с (4 счетчика). Есть возможность с помощью прилагаемой кюветы измерять объемную активность растворов по цезию-137. Важный плюс - наличие системы самоконтроля счетчиков, позволяющий быстро проверить работоспособность дозиметра например при покупке (инструкция здесь). Слабое место - советские жидкокристаллические экраны ужасающего качества, которые массово деградировали и высыхающие электролитические конденсаторы. Сегодня и то, и другое легко заменить (на что - см. статью). Кстати в АНРИ-01 есть звуковой индикатор критического уровня заряда батареи.

Второй претендент - РКСБ-104 - тоже беларуский дозиметр, который выпускался ОАО Белвар. Имеет на борту всего 2 СБМ-20. Есть возможность переделки для включения режима поквантового счета (вопрос решается впаиванием одного диода). Можно установить 31 порог превышения для срабатывания сигнализации. Есть возможность оценивать удельную активность по цезию-137. В РКСБ-104 есть выход на внешний датчик (правда без 400В как в АНРИ-01). Выход этот был изначально предназначен для подключения т.н. "свинцового домика" для измерения объемной активности продуктов. Дополнение официально называлось "БДУС" и выглядело как свинцовый бокс, с вмонтированным датчиком СБТ-10 и внешним высоковольтным источником питания. Для тех кому лень читать инструкцию и вручную производить расчет какой-нибудь удельной активности цезия в чернике - есть
приложение "Дозиметр РКСБ-104" (apk). Неофициально РКСБ способен оценивать мощность дозы > 1 Рентгена по количеству зашкаливаний (максимум для прибора 10мР/ч, если за 8-и секундный счетный интервал набирается 2 зашкаливания = 20мР/час, 3 зашкаливания = 30мР/час и т.д.).

Очень похож по своему функционалу на беларуский РКСБ-104 украинский дозиметр РКС-20.03 Припять. Он выпускался киевским заводом "Радиоприбор" (ныне ОАО «Меридиан» им. С. П. Королева). РКС-20.03 не позволяет к себе подключить внешний детектор, зато имеет сетевой блок питания. А еще Припять динамически реагирует на фон и имеет с завода поквантовую звуковую индикацию регистрации частиц (прибор удобно носить в кармане со включенным звуком). Из интересных опций - функция проверки заряда батареи с выводом на экран (как у АНРИ-01 со звуком). В приборе используется два счетчика СБМ-20. Прибор может считать удельную активность 10/100 минут. Видимо поэтому Ю.А. Виноградов советовал РКС-20.03 у которого родные счетчики СБМ-20 заменены на слюдяные СБТ-10/Бета-5 использовать для оценки объемной активности продуктов.

Такой вот парад дозиметров-ветеранов получился. Если кратко для себя резюмировать, то: АНРИ-01 - 4 счетчика и подключение слюдяных детекторов, РКСБ - сигнализатор порогов и "до 1 Рентгена по зашкаливаниям", ПРИПЯТЬ - 100 минутное измерение объемной активности продуктов и звуковой поиск "из коробки".

​​ДОЗИМЕТРЫ С ТОРЦЕВЫМИ СЧЕТЧИКАМИ

Предыдущая заметка закрыла позицию цилиндрические счетчики Гейгера-Мюллера и тему "дозиметр для начинающих". Теперь переходим к торцевым детекторам из слюды, которые подходят для "продолжающих". Именно этот вид детекторов подходит для определения альфа-излучения, если вы вдруг измеряете радон "пылесосным" методом Кузнеца/Ролле. Хотя естественно захватывают датчики и все остальное (β/γ излучение, причем неплохо). В плане зоопарка дозиметров я руководствуюсь концепцией СИП = СигнализаторИзмерительПоисковик, т.е. считаю что у радиофоба должен быть хотя бы один дозиметр каждого типа. Приборы на трубках ГМ - неплохи как сигнализаторы, а вот приборы на торцевых ГМ - лучшие измерители и замены им не предвидится.

К сожалению в случае торцевых датчиков не получится поднять из небытия какой-нибудь ретро-дозиметр. И дело не столько в отсутствии таких моделей, сколько в такой вещи как "старение детектора". Сквозь слюдяное окно постепенно диффундируют газы из воздуха и у тех же СБТ-10А/СБТ-11 либо происходит разгерметизация с полной потерей счета, либо счетчик выдает дико повышенный фон. Поэтом вместо копания на барахолках приходится присматриваться к современным детекторам Бета (см. статью Торцевые слюдяные детекторы радиации. FAQ). Сейчас промышленность выпускает разные модели с торцевыми датчиками, но у меня лишь два претендента на престол лучшего современного "носителя блинов" - это Радекс РД1008 & Радиаскан 701А. Справедливости ради отмечу и другие варианты, которые существуют в природе, но широкому кругу читателей я бы их советовать не стал:

‣ СНИИП АУНИС МКС-03СА ([+]датчик Бета-5, голосовое озвучивание цифр [–] цена)
‣ СНИИП АУНИС МКС-02СА1 (Бета-1 как в Радиаскан 701, [+] голосовое озвучивание цифр, [–] цена)
‣ Аксельбант ЭКСПЕРТ-М2 МКС-83Б ([+] Бета-5 + возможность подключать внешний детектор, [–] очень странная форма и габариты, полуживая поддержка),
‣ АТОМТЕХ МКС‑АТ6130 (Бета-2 как у Радекс РД1008, [–] цена), 
‣ Экорад ДРГБ-01 «ЭКО-1М»([+] СБТ-10А/Бета-5 + возможность подключать внешний детектор с еще одним СБТ-10, [–] цена, размер),
‣ Экорад МКГ-01-10/10 (СБТ-10А+СИ34Г+внешний детектор с теми же датчиками, [–] цена).
‣ Polimaster ДКГ-PM1621 (Бета-1 как в Радиаскан 701, [–] нет на рынке, только вторичка, нет поддержки).

Не буду писать про не прошедших отбор, лучше пару слов о любимцах (развернуто - в статье).

В походных/экстремальных условиях лучший - Радекс РД1008. Минималистичный и крепко сбитый ("со штормовыми спичками всегда в потайном кармане рюкзака"), энергоэффективный (до месяца работы на одной АА батарейке), чувствительный (два торцевых счетчика). Есть вибросигнал. Прекрасно работает в роли сигнализатора - при включенном оповещении пищать/вибрировать прибор начинает с первой секунды, в зависимости от потока частиц = самый быстрый β-сигнализатор из существующих на рынке. К минимализму и высокой автономности не хватает какой-нибудь из IP (IP67?). Естественно что при таком подходе пришлось пожертвовать красотой и цифровыми опциями, вроде работы с ПК.

А вот для домашней/школьной ☢ лаборатории & автоматизации лучший - Радиаскан 701А. Превосходное ПО для ПК, с множеством настроек, журналом, экспортом данных и др. 701А самый маленький из имеющихся на рынке дозиметров с торцевым слюдяным счетчиком (размер пачки сигарет). В дозиметре огромное количество настроек (от ручной установки времени измерения до включения/выключения по расписанию - подробнее здесь), OLED+звуковая/световая индикация (расплата - 8 часов работы от 2хААA, но прибор может работать от USB повербанка). Несмотря на то, что 701А стоит дешевле РД1008 и имеет датчик с меньшей площадью слюды, имхо производитель выжал 101% из возможностей Бета-1. Например, имея более в два раза меньшую площадь слюдяного окна прибор может обнаруживать низкие активности за счет грамотной обработки данных. Важно и живое сообщество - многие youtube-радиофобы используют именно 701А, плюс разработчики регулярно выпускают обновления прошивки.

Представьте ситуацию, беларусы. В соцсетях или "ураждебных телеграм-каналах" проскочила информация про выброс на БелАЭС. Паника, шумиха, неразбериха, взбудораженные "родительские чатики" в viber. Большинство сразу бросается искать и покупать дозиметр. Притом что миллион раз уже сказано, что дозиметр/тонометр/термометр - это три прибора которые "кровь из носа" должны обязательно быть в каждом доме. Но в 99% случаев, пока гром не грянет...

Будем считать, что к несчастью грянул. И хлынул народ на барахолки (потому что официальные магазины - душераздирающее зрелище). Почти со стопроцентной уверенностью скажу, что продавцы чутко отреагируют на ситуацию и взвинтят цены на все имеющее надпись "дозиметр" на борту. Такое мы периодически наблюдаем (таксисты, которые вывозили людей во время взрыва в метро и проч). В такие моменты, когда человеком руководит паника, а не разум, откровенный хлам продается в три-пять-десять раз дороже чем стоит.

Хотя в нормальных условиях, “готовь сани летом”, можно без спешки приобрести достойный прибор за вполне приемлемые деньги, пусть и придется потрудится и пошерстить российские/украинские интернет-магазины и барахолки. Почему именно их, а не местные ресурсы? А потому что местные ресурсы - это really какая-то ужасная "советская консерва". Вашему вниманию открытый обзор/разбор дозиметрического оборудования, которое я нашел (на декабрь 2021) на самых популярных беларуских барахолках.

Диагноз - "кровь из глаз". Беларуский вторичный рынок дозиметров — это либо “копеечные пустышки-показомеры”, либо "дубовые" приборы для сотрудников АЭС. И все это примерно за одну и ту же стоимость в +/- 100 BYN (~40$~3000RUR~1100UAH). Такое впечатление, что в массовом сознании беларуского продавца-барахольщика слово “дозиметр” — синоним 100 BYN :) За эти самые 100 BYN можно купить, и “елочные игрушки” аля “Берег” или “Полесье”, и радиоактивный "генератор радона в доме" ДП-63 и даже “ловца тепловых нейтронов” с куском кадмия внутри вроде ДКС-04.

А вот более или менее современных дозиметров, которые можно было бы с легким сердцем применять в быту и нету. Что делать - читаем в статье на Medium.

Радиоактивные ювелирные и поделочные камни и самоцветы

Несмотря на обилие в русскоязычном интернете статей на эту тему, как правило везде муссируется одна и та же пара фактов. Возможно взятых из какой-то газеты 1990-х годов и прочно засевших в массовом сознании. На самом деле так же как радиоактивен гранит, так же может быть радиоактивен и камень из ожерелья, везде одинаковые элементы. Степень радиоактивности зависит от концентрации и изотопа, присутствующего в минерале. Чаще всего очень сильно и сильно радиоактивны минералы, содержащие уран и торий. Средне- и слабо радиоактивны минералы полиметаллического состава, содержащие "редкие земли", вроде церия, празеодима, лантана, самария, неодима. Радиоактивность минералов оценивается в единицах GRapi (1 мкР/ч = 10 GRapi). На картинке камни, которые очень радиоактивны (фонят > 500 000 GRapi) c указанием основной причины в скобках. Читателю может быть известен стисиит, ибо он своими вкрапления может портить такую уникальную вещь как чароит.

Чароит - шедевр Природы-художницы

В предыдущей заметке я упомянул чароит. Уникальный минерал, камень с неповторимой текстурой и фантастическими переливами. Единственное на Земле месторождение чароита находится в Мурунском массиве в Якутии. Как ни странно, но чароит чаще всего упоминают авторы, пишущие про ☢-украшения. Хотя в моей "большой таблице радиоактивной ювелирки" этот камень отмечен как очень слабо радиоактивный. В чем же дело? Камень-то довольно прост - гидратированный смешанный силикат, слабо светящийся бледно-голубым цветом под UVC. Из примесей минерал может содержать Al, Fe, Mn, Sr, Ba. Рядом с чароитом сосуществуют очень слабо радиоактивные канасит и тинаксит. Здесь просто неоткуда взяться радиации.

А все дело в том, что в очень редких случаях в чароит попадают включения минерала стисиита, который сильно радиоактивен, за счет 26% тория-232. Так что понять не продали ли вам стисиит вместо чароита поможет только дозиметр. Кстати про торий-232 я писал в заметке Радиоактивность старой фототехники .

Про неоднозначный циркон...

Поступил вопрос по поводу отсутствия в таблице радиоактивных самоцветов циркона. Хотя слухи про радиоактивность этого камня есть. Циркон - это силикат циркония ZrSiO4, содержащий 1-4 % гафния. Минерал не радиоактивен, но иногда может содержать следовые количества урана, а если камень содержит 1 нCi/г урана-238, то он будет содержать и 1 нCi/г каждого из 13 дочерних продуктов распада (β+γ). Поэтому циркон можно держать в уме, как "минерал со слабой радиоактивностью" (GRapi=3773,15). Чаще радиоактивен только один тип циркона, т.н. "метамикт": α-частицы из урана бомбардируют кристаллическую решетку циркона и разрушают ее (процесс метамиктизации). В результате снижается показатель преломления, твердость, удельный вес камня, изменяется цвет (метамикты обычно зеленые, коричневые, черноватые). Самоцвет превращается в обычное изотропное стекло. К счастью циркон-метамикт встречается довольно редко. Если вдруг у вас цирконы упомянтуых цветов - проверьте их дозиметром (лучше правильным).

​​Искусственно радиоактивные драгоценные камни

Я думаю читатель читает это все и думает "о чем он пишет вообще?", тут от ЗП к ЗП бы протянуть, а не рассуждать про драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни. Мне же примером служат сотрудники НИИ растениеводства, которые умирая от голода в блокадном Ленинграде, не ели свою коллекцию семян и клубней, собранных легендарным Вавиловым, а занимались вопросами сохранения семян. Наука должна быть ценностно нейтральной. Поэтому продолжаем про радиоактивные самоцветы.

Тот кто внимательно посмотрел перечень природных радиоактивных ювелирных камней смог заметить, что самых привычных - алмазов, бриллиантов или топазов в таблице нет. А значит, в теории, можно спокойно вздохнуть и закупиться к праздникам на десяток карат. Но не тут то было.

В далеком 1905 году уже знакомый читателю Уильям Крукс, изобретатель спинтарископа, решил закопать алмаз в порошок бромида радия. Камень пролежал там 16 месяцев и из бесцветного стал зеленым. Этот опыт открыл путь к получению радиационно модифицированных камней с уникальными расцветками, отсутствующими в природе (или встречающимися крайне редко). Зеленые же "радиевые" алмазы, по словам коллекционеров, до сих пор путешествуют по миру и несут свою радиоактивность ценителям...

По прошествии десятков лет после опыта Крукса радий уже никто не рисковал использовать для обработки камней. Для этой цели начали применять другие источники излучения - гамма-установки на базе кобальта-60, рентгеновские установки, ускорители протонов и даже ядерные реакторы с потоком нейтронов. Например в Индии центр атомных исследований имени Бхабхи "жарит камни" с 1970-х годов. В Таиланде Бюро по атомной энергии облучило в период с 1993 по 2003 год 413 кг различных драгоценных камней. В странах СНГ широко применяется способ облагораживания с помощью рентгеновского облучение. Естественно, все упомянутые процессы осуществляются бесконтрольно и никто не афиширует покупателю факт радиоактивности.

Наиболее часто облучаемый драгоценный камень - топаз, после обработки он становится синим. Синий топаз очень редко встречается в природе, т.е. если видите такой камень в ювелирном салоне - будьте уверены, он обработан нейтронами. Алмазы обычно облучают, чтобы они стали желтыми, сине-зелеными или зелеными. Кварц облучают чтобы получить аметист. Бесцветные бериллы при облучении становятся желтыми (т.н. золотые бериллы/гелиодоры). Жемчуг облучают (как правило, гамма-излучением кобальта-60) для получения серо-синего или серо-черного цветов. Большинство черного жемчуга, доступного на рынках в конце 20 века, было получено либо с помощью облучения, либо с помощью химической окраски. Сводную таблицу облучаемых камней и их цветов смотрим по ссылке. Примеры радиационно облагороженных камней на картинке в конце заметки.

На сегодня в зоне риска находятся: голубой топаз, цветной алмаз, красный турмалин, дымчатый кварц. Все остальные разновидности драгоценных камней встречаются довольно редко. В прошлом в продаже иногда появлялись черные/зеленые радиоактивные бриллианты, но сейчас их практически не встретить. Так что обращайте внимание на голубой топаз «London Blue» (после нейтронов там фонят изотопы Sc-46 и Tl-182) с темным/сероватым оттенком, и слишком фиолетовые аметисты.

Уменьшение ассортимента связано с тем что часто цвета, вызванные искусственным облучением исчезают при воздействии света или небольшого нагрева. Самый известный пример, это бесцветные или розовые бериллы, которые становятся темно-синими при облучении (бериллы Maxixe). Их новый цвет легко исчезает под воздействием яркого солнечного света, поэтому практического ювелирного применения такие камни не получили...

P.S. С другой стороны, в теории условный дозиметрист вполне может развернуть сервис "радиационной трансмутации" самоцветов, используя КИ от советских дозиметров ДП-1 etc. (писал про них здесь). А то и даже «London Blue» попытаться получить, смешав подходящий альфа-излучатель с бериллием для получения потока нейтронов...

☢ ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ !!!

Не зря я утомлял своего читателя информацией про слюдяные счетчики Гейгера, урановую пыль и выбор лучшего дозиметра. Была на то причина 👇

Что может дарить бОльшее ощущение безопасности чем всевозможная фурнитура и товары для рукодельниц - бисер, бусы, кабошоны и т.п.. Но именно здесь объявилась неожиданная "дичь", ставящая под удар школьниц, женщин в декрете, пенсионерок.

⚠ Во многих магазинах Минска торгующих швейной фурнитурой, бусами и бисером было зафиксировано наличие радиоактивных объектов с аномально высоким (в 25+ раз > нормы) потоком β-частиц.

Коллеги, которым я показывал образцы бижутерии просто не верили своим дозиметрам. Попытки связаться с продавцами и предложения исключить из продажи радиоактивные артефакты не нашли понимания. Поэтому решено придать случай огласке. Ассортимент опасной бижутерии не изменился после предупреждения, а грядут праздники и покупка подарков.

Возможно информация актуальна для подобных магазинов Украины/РФ. Будьте бдительны, соседи!

Если я усну и проснусь через сто лет и меня спросят, что находится на стыке электроники, химии, радиации и искусства, то я отвечу - тиратрон. Старый добрый ионный газоразрядный (электровакуумный) коммутатор тока. Простая радиолампа, внутри стеклянной колбы которой находятся инертные газы, водород или пары ртути.

С художественной точки зрения мы много потеряли, перейдя от разноцветных радиоламп к полупроводниковым приборам. На мой субъективных взгляд светодиоды не могут обеспечить тот уровень эстетического удовольствия, который обеспечивают такие вот лампы как на картинке.

Пары ртути в ионизированном состоянии испускают ультрафиолет (все видели и знают цвет кварцевых ламп). Скомбинировав ультрафиолет и ионы уранила в стекле, можно получить невероятный эффект. Что успешно и реализовано в редких (приму в дар!) ртутных газотронах типа Eimac RX21 (на боковой стенке видны шарики ртути) или KU-81. Но с технической точки зрения урановое стекло здесь не из-за красоты, а благодаря низкому термическому расширению.

Хабра-отчет по "минскому урановому инциденту".
+ не слишком удачная "копирайт-копия" статьи на Ferra.ru

Первоначальный вариант тизера к статье про урановое стекло. При масштабировании под размер 1200х630 терялась читаемость, поэтому пришлось выбрать другую картинку. По просьбе трудящегося прикрепляю оригинал картинки. Под кнопкой-ссылкой версия в формате PDF специально для продавцов бижутерии.

Challenge: тот кто первым правильно назовет все датчики и дозиметры присутствующие на картинке - получит от меня +1 в карму на Хабре (если конечно он там зарегистрирован).

​​Я надеялся "закрыть урановым стеклом" тему радиации в 2021, но мне это не удалось. Потому что возник вопрос "а у мужа часы с тритием, постоянно на руке, бета-излучение?".

Да, действительно. Есть у нашего родненького обычного водорода братец-изотоп, с двумя дополнительными нейтронами - тритий или ³Н. В природе этот изотоп получается при бомбардировке атмосферного азота нейтронами около 4 Мэв). В искусственных условиях - в реакторах, тритий второй по количеству сброса в воздух/воду изотоп (после инертных газов), образующийся при штатной работе АЭС.

Обладая способностью распадаться (период полураспада 12,4 лет) изотоп генерирует атом гелия-3 и бета-частицу с макс.энергией 18,6 Кэв (средняя ~6 КэВ) . Энергии этой достаточно, чтобы вызвать свечение люминофора внутри часов, но недостаточно, чтобы пробить покровное часовое стекло. В этом плане тритий абсолютно безопасен и проработает верой и правдой 25 лет.

Хуже если часы разбились (особенно около открытого огня). Тритий сгорает, образует сверхтяжелую воду. При вдыхании человеком паров такой, сверхтяжелой, воды 98–99 % ее активности всасывается в дыхательных путях, выдыхается около 1–2 % активности. Также пары сверхтяжелой воды легко проникают через кожу (скорость всасывания ≈ скорости всасывания через легкие). В организме все это "добро" будет циркулировать примерно пару-тройку недель (период полувыведения 10-12 дней), облучая его изнутри. Опасность внутреннего облучения газообразным тритием примерно в 1000 раз меньше, чем тритиевой водой

С одной стороны энергия бета-частицы достаточно мала (пробег частицы в воздухе ~ 6 мм, через верхний слой кожи она пройти не сможет). Но с другой стороны внутри организма, где нет барьеров в виде кожи, энергии может хватить для того, чтобы вызвать повреждение ДНК плюс не забываем про сопутствующее распаду разрушение молекулярных связей (замена водородного атома гелием-3, который образуется в результате распада).

Так что если вдруг вас угораздило разбить тритиевые часы, какой-нибудь советский разрядник с тритием (вроде Р-22, или Р-26) или китайский тритиевый брелок - постарайтесь как можно быстрее покинуть место "аварии" и позволить тритию распределится в воздухе. Тритий легче воздуха, будет подниматься вверх и рассеиваться. В качестве антидота при отравлении тритием можно принимать...барабанная дробь...обычную воду (up to 3-4 л/день).

p.s. возвращаясь к легководным АЭС. С высокой долей вероятности можно предположить, что превышения по тритию будут обнаружены в "зонах влияния" (подземные воды, приземный слой атмосферы, ближайшие открытые водоемы) многих работающих в штатном режиме АЭС. Содержание трития в жидких сбросах атомных станций в пару-тройку раз превосходит содержание там других радионуклидов (хотя бы здесь чиновнички не врут, когда говорят что в сбросах АЭС нет урана/плутония/цезия/стронция). Печально то, что идентификация ³Н сложна из-за низкой энергии излучения (=нужны чувствительные жидкостные сцинтилляционные детекторы).

​​Особое мнение. Вейпы и компоненты их пара

За прошедший год в общей сложности 17 раз у меня спросили что-то вроде "а вейпы вредны?" Согласитесь, надо дать ответ "парильщикам" :)

Если кратко, то 99% токсинов из табачного дыма в паре электронных сигарет отсутствуют. Т.е. переход на электронные сигареты оправдан хотя бы из-за отсутствия канцерогенных нитрозаминов. Но если вы никогда не курили то покупать вейп тоже не стоит.

Проблема в термическом окислении глицерина и пропиленгликоля, жидкостей из которых генерируется пар. За последние пару-тройку лет было проведено множество исследований, посвященных токсинам в паре. Если подытожить, то получится следующее. При невысоких температурах (примерно до 200 °C), на низкой мощности работы вейпа, гликоли почти всегда испаряются без каких-либо последствий. При повышении температуры выше 200 °C в присутствии кислорода происходит преобразование безобидных глицерина/пропиленгликоля во всякое непотребство:

Глицерин → окисление: дигидроксиацетон/глицеральдегид (в итоге дает формальдегид), дегидратация: глицидол/гидроксиацетон/3-гидроксипропаналь. Гидроксиацетон → формальдегид и ацетальдегид, 3-гидроксипропаналь → акролеин. Бонусом может образовываться муравьиная кислота, аллиловый спирт, уксусная кислота.

Пропиленгликоль → окисление: гидроксиацетон (в итоге дает формальдегид+ацетальдегид)/лактальдегид (дает акролеин), дегидратация: ацетон/аллиловый спирт/пропаналь. Бонусом могут образовываться муравьиная и уксусная кислоты.

Как видно состав паров далеко не сахар, но и рядом не стоял с какими-нибудь ароматическими соединениями из сигаретного дыма. Самые ядреные в аэрозоле вейпа формальдегид (перечитываем статью) и акролеин (сильный слезоточивый и раздражающий агент). Отмечу что вещества указаны качественно ("что"), оценить их количественно ("сколько") - не реальная задача из-за огромного разнообразия вейпов и склонности владельцев к постоянной модификации своих устройств. В общем эффективность окисления гликолей зависит от мощности вейпа, скорости потока воздуха (=скорость затяжки), от объема воздуха (=объем затяжки), от площади спирали и от динамики ее разогрева (медленно/быстро). Скорость разложения растет с ↑ рабочей мощности устройства (быстрый сильный нагрев) и с ↑ продолжительности затяжки (избыток кислорода). Контроль за температурой - это залог безопасного "парения".

Если считать что у нас идеальный вейп, с идеально подобранными температурными режимами и с идеальной скоростью потока, то и здесь полной безопасности не достичь. Некоторые исследователи (ссылки в статье) склоняются к мнению, что основную роль в образовании токсичной органики может играть материал из которого сделана спираль нагревателя. Наиболее распространенные варианты - это нихром и фехраль (он же "кантал"). Нихром при нагреве на поверхности образует пленку из оксида хрома, а фехраль - из оксида алюминия. А эти два оксида могут быть хорошими катализаторами (здесь к месту бы посмотреть мою книгу Адсорбенты и носители катализаторов).

Благодаря сложному составу сплавов на поверхностях спиралей формируются полиметаллические катализаторы, очень эффективные в деле низкотемпературного окисления гликолей. При повышенных температурах и избытке кислорода образует пористые оксиды и никель, и даже титан, не говоря уж про нержавейку AISI 316. И пусть на ресурсах посвященных вейпам пишут про опасность от вдыхания наночастиц оксидов металлов с паром - это все чушь, основная угроза для вейпера - альдегиды образующиеся в результате каталитического окисления.

Что можно сделать? А например дооксилять токсины до относительно безвредных соединений, вроде углекислого газа. Или же как-то пытаться "отравить" вредный катализатор, образующийся на спирали. В общем, нужна НИОКР.