Co to jest dozymetr i jak działa?

Promieniowanie jonizujące to jedno z najbardziej kłopotliwych zagrożeń, które mogą nas spotkać w razie sytuacji awaryjnej lub jakiegoś dużego, globalnego kryzysu. Wynika to nie z tego, że promieniowanie od razu człowieka zabija i dzieje się to przy każdej jego dawce. To oczywiście nieprawda.

Problem jednak polega na czymś zupełnie innym: promieniowania jonizującego nie da się zobaczyć, usłyszeć ani poczuć żadnym naszym zmysłem. Dokonanie pomiaru promieniowania (czy wręcz sprawdzenie samego faktu jego istnienia), ale także pomiar dawki promieniowania jonizującego wymaga posiadania odpowiedniego sprzętu.

Urządzenia mierzące promieniowanie jonizujące noszą nazwę radiometru lub dozymetru. Ten drugi wyskalowany jest w taki sposób, by mierzyć i podawać dawkę promieniowania a czasem również moc dawki. Dzięki temu pozwala ocenić, jaką ilość promieniowania przyjęliśmy, a w przypadku pomiaru mocy dawki również ustalenie, jak długo możemy przebywać w danym miejscu. I (obserwując zmianę mocy dawki) sprawdzenie, czy zbliżamy się, czy oddalamy się od źródła promieniowania.

W niniejszym artykule odpowiemy na pytanie: dozymetr - co to jest?

Co to jest dozymetr osobisty?

W dużym skrócie jest to nieduże urządzenie, przyrząd lub wskaźnik, służące do pomiaru dawki promieniowania jonizującego, pochłoniętej przez użytkownika. Nosi się je więc przy sobie, na przykład w kieszeni na klatce piersiowej. Chodzi o to, by dozymetr miał szansę pochłonąć dokładnie tę samą dawkę, co użytkownik, aby dawka nie była tłumiona przez jakieś dodatkowe elementy, co mogłoby wystąpić, gdybyśmy nosili go na przykład w aktówce.

W zależności od sposobu działania, może to być elektroniczne urządzenie (miernik) z elementem do pomiaru promieniowania jonizującego (w tym co najmniej beta i gamma), albo wskaźnik zawierający specjalny element, który odbarwia się pod wpływem promieniowania, niczym film fotograficzny w tradycyjnym aparacie pod wpływem światła.

Dozymetry stosowane są przez osoby pracujące w środowisku, w którym mogą być narażone na podwyższone dawki promieniowania jonizującego, a więc np. w elektrowniach jądrowych. W naszym sklepie czasami kupują je też stewardessy, bo w samolocie, na dużych wysokościach, mamy do czynienia z podwyższonym poziomem promieniowania kosmicznego.

Ze względu na to, że urządzenie powinno być noszone przez pracownika przez cały czas (bo w przeciwnym razie wyniki pomiarów nie będą do niczego przydatne), producenci zazwyczaj starają się, by było to urządzenie niewielkie i lekkie. Tylko dzięki temu może ono realnie służyć do wykrywania ewentualnego zagrożenia dla użytkowników (pracowników). Bo on nic nie daje, jeśli pozostaje w szufladzie biurka...

Do czego służy dozymetr?

Zadaniem dozymetru jest wskazywanie dawki promieniowania jonizującego pochłoniętej przez użytkownika. Z kolei celem takiego pomiaru jest upewnienie się, że użytkownik nie był narażony na promieniowanie w ilości, która może stanowić dla niego jakieś niebezpieczeństwo.

Z promieniowaniem jonizującym jest trochę tak, jak z wysoką temperaturą. Oparzenia wywołuje oczywiście wysoka temperatura, ale tylko wtedy, gdy nasze ciało ma z nią kontakt przez na tyle długi czas, by powierzchnia skóry się ogrzała. Jeśli skóra się nie ogrzeje, bo będzie wystawione na działanie wysokiej temperatury przez ułamek sekundy, w takim przypadku poparzenie nie wystąpi.

Podobnie jest w przypadku promieniowania jonizującego. Jeśli moc dawki jest duża, ale przebywamy w takim miejscu bardzo krótko, pochłoniemy niedużą dawkę. A to właśnie od łącznej pochłoniętej dawki promieniowania zależą efekty zdrowotne. To jest przyczyną, dla której czas pracy osób usuwających skutki awarii w Czarnobylu był tak krótki. Dzięki temu, że te osoby były narażone na krótki okres przebywania w miejscu skażenia, w zanieczyszczonym radioaktywnymi substancjami środowisku, można było uznać, że efekty dla ich zdrowia będą ograniczone.

Jak działa dozymetr osobisty?

Jeśli chodzi o dozymetr funkcjonujący jako miernik promieniowania, to jego zasada działania jest prosta. Taki dozymetr posiada wewnątrz w charakterze czujnika najczęściej tak zwaną rurkę Geigera-Mullera, wypełnioną szlachetnym gazem, podłączoną do prądu. Gaz we wnętrzu rurki jest jonizowany przez przechodzące promieniowanie, co powoduje później wyładowania elektryczne, zliczane przez miernik. Z tego względu często takie urządzenie nosi nazwę licznika Geigera.

Na zupełnie innej zasadzie działają dozymetry w formie karty, które sprzedajemy w naszym sklepie. Posiadają one specjalny materiał, który odbarwia się wskutek przyjmowania dawki promieniowania (czyli reaguje niczym film fotograficzny na światło). Taki wskaźnik nie posiada żadnych elektronicznych elementów, a więc jest bardzo odporny na uszkodzenia i awarie. Jego dokładność i czułość są za to dużo mniejsze.

To, co odróżnia dozymetr od innych liczników, to sposób prezentowania danych, a może raczej metoda, w jakiej liczony i przedstawiany jest wynik pomiaru. Dozymetr wyposażony jest w wyświetlacz wyskalowany w jednostkach do pomiaru dawki lub mocy dawki promieniowania, którymi są tak zwane siwerty (Sv). Ze względu na wielkość tej jednostki dawki najczęściej podaje się w milisiwertach (mSv) lub mikrosiwertach (μSv).

Moc dawki podaje się z kolei w mikrosiwertach na godzinę (μSv/h) lub milisiwertach na godzinę (mSv/h). Przykładowo, na warszawskiej ulicy będzie na poziomie jednej do dwóch dziesiątych mikrosiwerta na godzinę (0,10 - 0,20 μSv/h). W samolocie zaś, na wysokości przelotowej, rzędu dwóch mikrosiwertów na godzinę (2 μSv/h). Autor niniejszego artykułu, podczas swojej wycieczki do Czarnobyla i Prypeci w marcu 2010 r. znalazł miejsca, w których moc wynosiła kilkanaście mikrosiwertów na godzinę. Czy to dużo? O tym za moment.

Dobry dozymetr będzie mieć taki zakres pomiarowy, który pozwoli uchwycić jakieś potencjalne problemy. Tego typu urządzenia wykorzystywane są w przemyśle, lotnictwie, ale także kupowane przez osoby, które chcą się przygotować na różne sytuacje awaryjne.

Ile siwertów jest niebezpieczne?

Prześwietlenie przedramienia oznacza dawkę ok. 1 mikrosiwerta. Dentystyczne -- 5 mikrosiwertów. Tomografia klatki piersiowej to 7 milisiwertów (a więc ok. 1 400 razy więcej niż dentystyczne zdjęcie rentgenowskie).

To jednak wciąż dość niewielkie ilości, w bezpiecznym zakresie. Dlatego prześwietlenia są wykorzystywane w medycynie powszechnie do kontroli i monitorowania stanu zdrowia pacjentów.

Z badań wynika, że najmniejsza roczna dawka promieniowania, po której przekroczeniu notuje się jakikolwiek wpływ na ryzyko zachorowania na raka, to 100 mSv (sto milisiwertów). Zaś dawka, która powoduje objawy choroby popromiennej, jeśli została przyjęta w krótkim czasie, to aż czterysta milisiwertów (400 mSv).

Więcej informacji na ten temat znajdziesz w opublikowanym przez nas jakiś czas temu kompendium wiedzy na temat dawek promieniowania jonizującego.

Czym jest promieniowanie jonizujące?

Jest wiele rodzajów promieniowania jonizującego. Różnią się one od siebie wieloma aspektami, ale jeden mają wspólny: oddziałują na materię w taki sposób, że powodują jej jonizację.

Promieniowanie alfa jest najbardziej niebezpieczne, ponieważ niesie ze sobą najwięcej energii a zatem w interakcje z materią wchodzi w największym stopniu. Promieniowanie alfa to duża cząstka składająca się z dwóch protonów i dwóch neutronów i pod tym względem jest identyczna z jądrem atomowym helu. Na szczęście to promieniowania jest bardzo szybko wychwytywane przez materię: odzież, naskórek, ale także powietrze. Zagraża naszemu zdrowiu głównie wtedy, gdy kawałek materiału emitującego kwanty promieniowania alfa dostanie się do naszego organizmu, na przykład do płuc, w formie cząstki pyłu.

Co ważne, niektóre dozymetry nie wykrywają promieniowania alfa, ono bowiem bywa pochłaniane już przez materiał ich obudowy! Niektóre mają specjalną osłonę rurki Geigera-Mullera, którą trzeba zdjąć, aby umożliwić pomiar promieniowania alfa.

Promieniowanie beta jest z kolei strumieniem elektronów lub pozytonów, poruszających się z prędkością światła. Widać od razu, że ten rodzaj promieniowania jonizującego charakteryzuje się mniejszym stopniem oddziaływania na materię, bo jest po prostu lżejszy. Promieniowanie beta jest jednak bardziej przenikliwe (czyli trudniej je zatrzymać).

Promieniowanie gamma a także promieniowanie rentgenowskie (promienie X) z kolei to po prostu specyficzny rodzaj promieniowania elektromagnetycznego o wysokiej energii, o najkrótszej długości fali. Promieniowanie gamma jest jeszcze bardziej przenikliwe i w zasadzie jest uznawane za jedno z najbardziej niebezpiecznych.

Dozymetry zazwyczaj mierzą zarówno promieniowanie gamma, rentgenowskie oraz promieniowanie beta. Autor artykułu zabrał kiedyś swój dozymetr na pokład samolotu i musiał tłumaczyć się na lotnisku, dlaczego to urządzenie zaczęło piszczeć podczas przejazdu przez sprzęt do prześwietlania bagażu podręcznego.

W środowisku skażonym wskutek opadu radioaktywnego do czynienia będziemy mieli ze wszystkimi rodzajami tego promieniowania, emitowanymi przez kawałki cząstek zawierających materiały promieniotwórcze, powstałe w momencie wybuchu. Ich udział będzie się jednak zmieniać wraz z upływem czasu. Dopiero gdy poziom promieniowania (a więc moce przyjmowanych dawek) spadnie, będzie można sobie pozwolić na dłuższy czas ekspozycji w takich miejscach.

Ze względu na czynniki opisane powyżej, największe zagrożenie wiąże się z wdychaniem takich cząstek. Zagrożenie wynikające z tego, że te cząstki osiądą na naszej odzieży jest znacznie mniejsze, jeśli po powrocie do bezpiecznego miejsca odzież zdejmiemy a skórę i włosy dokładnie umyjemy. Jeśli zaś radioaktywne cząstki znajdują się w wodzie, to o ile nie uległy one w niej rozpuszczeniu, usuniemy je prostym filtrem z wkładem do usuwania zanieczyszczeń mechanicznych.