​​Что протестующему беларусу - хорошо (лечебно/полезно), то бедному мигранту - смерть

Недавно беларуская химическая наука поднялась из пепла. Поднялась она для того, чтобы заклеймить позором польских пограничников, которые со своими водометами против бросающих камни мигрантов ну прям "как нацисты со своим циклоном-Б". Давайте же вместе посмотрим, что интересное скрывается за несвязным потоком данных условно официальных анализов воды из польских водометов.

Вашему вниманию 🆓 votum separatum/особое мнение от независимого химика.

​​Наше "радоновое" голосование можно считать свершившимся. По его результатам я понял что больше всего интересует читателя и постараюсь про это рассказать. Так что, начинаем серию историй про радон.

Вводно-справочная информация

Радон - это одноатомный инертный газ без цвета и запаха. При стандартных условиях его плотность (9,73 кг/м³) примерно в 8 раз превышает плотность воздуха на уровне моря (1,217 кг/м³). Это один из самых плотных газов при комнатной температуре и самый плотный из всех инертных газов. По сравнению с другими инертными газами радон лучше всех растворяется в воде. Кроме того этот газ достаточно легко адсорбируется тканями, бумагой, активированным углем и силикагелем, растворяется в маслах и из раствора в воде активно переходит в лед при замерзании, образуя клатраты. Радон образует устойчивые клатраты с рядом других молекулярных соединений, например, хорошо известен и применяется в "радоновой медицине" клатрат радона с глюкозой.

Радон является дочерним продуктом распада радия-226, который в свою очередь возникает при распаде урана-235, урана-238, тория-232. А так как упомянутые изотопы присутствуют практически во всех горных породах, то и радон присутствует везде.

Почему вдруг такое внимание этому инертному газу. А потому хотя бы, что согласно оценке Научного комитета по действию атомной радиации ООН, радон-222 и его ДПР определяют примерно 2/3 годовой индивидуальной эффективной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно 1/2 дозы от всех источников радиации вообще. Как практически единственный из природных радионуклидов, присутствующих в окружающей среде в виде газа (не считая трития и радиоуглерода), радон практически полностью формирует дозу облучения изнутри наших легких.

Легкие человека - это орган с высокой радиочувствительностью (из-за постоянно обновляющегося эпителия альвеол), поэтому риск рака легких при их облучении примерно втрое выше, чем общий риск онкологии при равномерном облучении тела. После распада радона, его дочерние продукты распада накапливаются в легочной ткани и постоянно облучают ее альфа-частицами с огромными энергиями (от 5 до 10 МэВ). Т.е. если использовать аналогию, обычная, всем привычная гамма-радиация - это пулька из детской пневматической винтовки, а альфа-радиация при распаде радона - это выстрелы из крупнокалиберного танкового пулемета.

Даже относительно невысокие уровни концентрации радона cразу же отражаются на уровне заболеваемости раком легких. По утверждению US Public Health Service, радон является второй после курения причиной заболеваемости опухолями этой локализации. При концентрации радона в воздухе ~200 Бк/м³ дополнительный риск заболеваемости раком легких составляет 220 случаев в год на 1 млн человек и линейно возрастает с увеличением содержания радона. Для сравнения, риск рака легких для некурящих и курящих составляет 34 и 590 случаев в год на 1 млн человек.

Существует также мнение, что радон, помимо хорошо известных стохастических эффектов, провоцирует также сердечно-сосудистые заболевания. Однако достоверных подтверждений пока нет. Как бы то ни было, бесспорно одно - радон является на настоящий момент самой главной проблемой защиты населения от радиоактивной угрозы. Особенно это относится к некоторым регионам, где радон активно выделяется из недр Земли и его концентрация в подвалах и на первых этажах зданий чрезвычайно велика. Это единственная радиационная угроза, одинаково актуальная для всего мира.

Продолжение следует...
Under construction статья - здесь

​​Подраздел: источники радона. Лечение в радоновых ваннах

Чудны чудовищны дела на пост-советском пространстве. Одни переживают про то, что вода может содержать огромные количества радона и принимая ванну каждый раз опасаются себе повысить радиационный фон в квартире, другие же целенаправленно ищут такие ванны и норовят в них залезть, да еще за огромные деньги.

Несмотря на то, что почти официально говорится "радоновая ванна=плацебо, подтверждений эффекта нет" и существует куча описаний последствий альфа-облучения легких и слизистых, санатории предоставляющие услуги "чернобыля для отдельно взятого человека" все так же существуют, более того - процветают и не имеют отбоя от посетителей (в основном пожилых людей). Копи, бабушка, деньги несколько лет, чтобы получить свои 0,4 бэр (4 мЗв). Кстати обслуживающий персонал в "радоновых санаториях" может хватануть up to 30 бэр (300 мЗв) за год, что кстати выше допустимого уровня облучения, принятого для работников атомной промышленности.

Как следует из рядов распада, основной тип ионизирующих частиц в случае радона - это альфа-частицы, «живые» ядра атомов гелия. Пробег α-частиц в веществе зависит от их энергии и от природы вещества, в котором они движутся. В среднем в биологической ткани он составляет ~40 микрометров (= глубина нескольких клеток эпидермиса). Из-за массивности частиц и относительно большой энергии они движутся по прямолинейным траекториям и сильно ионизируют все вокруг. Удельная ионизация составляет примерно 40 000 пар ионов на 1 см пробега (на всей длине пробега может создаваться до 250 тысяч пар ионов). Альфа-частицы не представляют никакой опасности внешнего облучения. Их легко удалить с одежды и кожи рук. Но совершенно другая картина наблюдается если источники этих излучений каким-то образом проникли сквозь защитные барьеры организма внутрь - при вдыхании воздуха с радоном и его продуктами распада, с зараженной ионами урана водой, через слизистые оболочки и кожу (наличие открытых ран).

Альфа-излучение является наиболее разрушительной формой ионизирующего излучения. Повреждение хромосом альфа-частицами может быть в 1000 раз больше, чем вызванное эквивалентным количеством гамма- или бета-излучения. Т.е. например вдыхаемая доза альфа-частиц представляет такой же риск, как и в 20 раз более высокая доза гамма-излучения полученная за счет проникающего излучения. Вот и представьте, чем вам может обернуться "отпуск в санатории "Радон". Неплохо последствия описаны в RU Wikipedia, дескать "условный сиюминутный эффект - уменьшение суставных болей и проч. - может быть оплачен очень тяжелыми последствиями в будущем (онкология, генетические повреждения)". У пожарных тушивших ЧАЭС тоже были мгновения ремиссии :'(

Лайфхак: для получения импровизированной радоновой ванны совсем не нужно ехать в "далекую белоруссию" и искать в лесах около г.п. Дятлово санаторий α-Радон. Достаточно промокнуть под дождем (особенно хорошо это делать там, где под землей находятся месторождения гранитов, фосфоритов и других горных пород описанных в статье). Продукты распада радиоактивного газа (²¹⁴Bi, ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Po, ²¹⁰Pb) неотделимо сопутствуют радону в воздухе. Дождь уносит эти пылевидные радионуклиды из воздуха и вода приобретает радиоактивность с периодом полураспада ~25 минут. Многие начинающие дозиметристы обнаруживают эту радиоактивность, протирая тряпкой любую поверхность под дождем и замеряя потом эту тряпку дозиметром. Аховые показания при этом многие принимают за последствия Чернобыльской катастрофы, Фукусимы или признаки какой-нибудь аварии на БелАЭС. На самом деле причина этому в 99% случаев все тот же радон ²²²Rn. С ним же на 1/2 связано увеличение радиационного фона во время сильных дождей. Вторая 1/2 приходится на рассеяние космических мюонов на каплях дождя с образованием вторичных электронов и тормозного гамма-излучения, но это совсем другая история.

Подробности/цифры/ссылки - смотрим в статье

Всем поклонникам радиобальнеолечения и радоновых ванн чтиво на ночь...

Необычная треш книга от Товарищества парфюмерной фабрики провизора А.М. Остроумова (1907 год). Книга небольшого размера, посвящена отвлеченным рассуждениям московского провизора о перспективах использования радия (и его солей) в косметологии и медицине. Очень "бодренькая" книга

p.s. бога ради, вы ж ее воспринимайте как книгу 1907 года (= прошло всего лишь 9 лет после открытия радия Пьером и Марией Кюри), а не как руководство к действию. Надеюсь радонотерапевты НЕ возьмут ее на вооружение. В качестве дополнительного материала рекомендую душераздирающую историю про "радиевых девушек".

Раз уж я упомянул про "радиевых девушек", будет правильным сослаться и на книгу про эту жуткую историю. Называется она "Radium Girls. Скандальное дело работниц фабрики, получивших дозу радиации от новомодной светящейся краски". Автор журналистка Кейт Мур рассказывает про трагедию, развернувшуюся в 1920-1940-х годах в США на производстве светящейся краски (ныне широко известной в узких кругах как СПД). В сообщении книга в виде fb2, версии в формате epub и mobi прикреплены к основной статье. Для тех кто предпочитает смотреть, а не читать - существует одноименный фильм. Вполне себе пособие начинающего радиофоба

​​Подраздел: источники радона. Вода и вОды

Если кто-то думал, что на курортно/санаторных ваннах история любви радона к воде закончится, то он ошибался :) Мы пойдем дальше. Надеюсь, что фильм/книга из предыдущей заметки подогрел интерес и к радию, и к его дочернему продукту - радону.

Тезисно для читателей LAB-66 повторю то, что в статье уже могли прочитать patreon-подписчики. Тезис первый: радон лучше всех остальных инертных газов растворяется в воде (~250 см³ радона в литре воды). Тезис второй: радон образуется в результате распада урана (²³⁵U, ²³⁸U), радия (²²⁶Ra), тория (²³²Th). Тезис третий: больше всего упомянутых радиоактивных ионов в таких горных породах как фосфориты, битуминозные сланцы, гранитоиды, углеродисто-кремнистые сланцы (другие минералы - здесь, радионуклиды в техпроцессах - здесь, радионуклиды в минеральном сырье - здесь).

На практике вода из подземных водоносных слоев, в зависимости от горных пород, через которые она проходит, может содержать от 20 до 44 000 Бк/м³ (1 Бк = 1 распад в секунду = 27 pCi /пикокюри/) радона. Максимумы содержания приходятся на скважины/колодцы/родники, собирающие воду из водоносных слоев проходящих в гранитах или других породах, содержащих радий (см. таблицы по ссылкам выше).Количество растворенного радона разнится в зависимости от географического положения скважины, ее глубины и температуры воды - при. нагревании растворимость инертных газов в воде уменьшается и тем значительнее, чем инертный газ тяжелее. Самая холодная вода = наиболее богата на радон.

Считается, что радон из воды - это примерно 2% от общего количества радона в помещении, хотя в случае радоноопасных регионов водопровод наоборот считается сильнейшим источником эмиссии, если вода для него берется из артезианских скважин. Выделение радона из воды происходит тем интенсивнее, чем выше площадь контакта с атмосферой и чем выше температура воды. На мытье посуды и использование душевой приходится до 98% эмиссии. Если считать, что в среднем в каком-то хозяйстве используется 1000 л воды/день, то в воздух помещения будет попадать примерно 60 pCi/сек на каждые 10 000 pCi/л радона в воде. Во время приема душа концентрация радона в помещении может подняться с 50-100 Бк/м³ до нескольких килобеккерелей на кубический метр (т.е. концентрация радона возрастает в тысячи раз). Здесь упомяну цифры из исследований проведенных в Финляндии, когда при so so уровне радона в комнатах (150-200 Бк/м³), в кухне его его уровень достигал 3000 Бк/м³ , а в ванной комнате — до 8500 Бк/м³.

Интересный источник радона - это и различные минеральные воды, особенно из горных районов («Боржоми», «Нарзан» и другие, ибо сильно насыщенная минералами вода и радон как правило неразлучны). В начале 20 века маркетологи делали на этом особый акцент, на радиоактивности (см. картинку к заметке). Сейчас, в послечернобыльское время, такой рекламы конечно не встретишь. Но ионы радиоактивных металлов никуда не делись, ведь у радия (²²⁶Ra) период полураспада 1602 года, не говоря уж про уран, где ²³⁵U - 0,7 млрд лет, а ²³⁸U - вообще 4,4 млрд лет. Так что "лечить" минеральные воды будут еще долго.

Хорошая новость в том, что аэрация (барботаж воздуха сквозь слой воды и другие методы) может серьезно, min на порядок, снижать содержание радона в воде. Помимо аэрации очистка воды от радона возможна с применением различных адсорбентов. Ведь основная цель очистки воды от радона - предотвратить его попадание в помещение. А что касается употребления воды с радоном внутрь, то кипячение ее в открытой посуде мгновенно снижает концентрацию радона в ней почти до нуля. Работает и выстаивание, причем это касается как минеральной/родниковой воды, так и обычной воды из-под крана. В общем и целом выходит, что в случае вкусовых качеств и автономности артезианские скважины выигрывают у открытого водозабора, а вот в случае радона - очень сильно проигрывают, особенно в радоноопасных районах (о них отдельная заметка).

Посвящается всем друзьям, приятелям и подписчикам из Казахстана...

Устал - отдохни. Но тогда ты никогда не будешь вождем мировой революции - говорил Че Гевара, и был безусловно прав. Вот и я, в ожидании важных-нужных технических документов решил от радона немного отдохнуть. И накропать очередную medium-публицистику. На сей раз посвящена она казахам и одному интересному пищевому продукту долгосрочного хранения...

​​РАДОН /МИНСК&БЕЛАРУСЬ)

Недавно, после публикации про курт light один читатель заметил, что беларусам интереснее радон. Дорогие мои беларусы, да! В знак признательности за такой интерес- читайте про радоноопасность нашей "Маці родная, Маці-Краіна!" и города-героя.

Тот кто читал мой отчет знает, что радон - это только горные породы. Других источников поступления нет. И вот выходит, что с геологической точки зрения около 40% территории Беларуси являются потенциально радоноопасными. Связано это как с неглубоким залеганием генерирующих радон кислых и сильно выветреных пород кристаллического фундамента (граниты и проч, перечисление смотреть в таблицах статьи), так и с участками развития озерно-ледниковых и моренных радоногенерирующих отложений которыми богата наша страна. Коптят и активные зоны тектонических нарушений (разломов). Исходя из имеющихся геолого-геохимических данных можно сказать, что радоновые эманации распространены в Беларуси повсеместно, хотя максимум эмиссии формируется преимущественно в трещиноватых зонах кристаллических пород фундамента и ориентирован по направлению к земной (дневной) поверхности.

Потенциально наиболее радоноопасными районами являются участки Гродненской и Минской областей в местах высокого залегания пород фундамента белорусского кристаллического массива (смотрим на карту). В административном отношении этот район вытянут от Мостов на западе и до Слуцка на востоке, и с юга на север от Слонима до Морино, а также Микашевичско-Житковичский кристаллический выступ и Брестская впадина. Аномальные содержания радона в почвенном воздухе надразломных зон установлены на Скидельском, Рогачевском, Дубровенском и Горецко-Шкловском участках и Мозыре (в воздухе зон активных разломов - от 15,0-46,0 кБк/м3 при среднефоновых концентрациях около 1,0 кБк/м3). Стоит отметить отдельно очень высокие концентра­ции радона в почвенном воздухе разломов Горецко-Шкловского участка, секущих мощную (до 1,2-1,3 км) толщу осадочных пород в централь­ной части Оршанской впадины. Отмечен и аномальный радон в поч­венном воздухе надразломных зон в пределах Воложинского грабена. В общем открываем карты и смотрим попадает ли ваша дача в радоноопасные зоны (полный размер - здесь).

Если отдельно упомянуть про город-герой Минск, то здесь тоже есть разломы, проходящие через весь город. Первый - по линии Щемыслица - Уручье и проходит примерно через Курасовщину, Минск-Южный, р-н тракторного завода, Степянку. Второй - параллельно линии Семково - Сосны, примерно через р-н ул. Енисейской, р-н ул. Кошевого, пл. Победы и вторая его часть от пл. Независимости, вдоль ул. Тимирязева, через Веснянку и дальше. Карта из статьи в помощь. Пе­ресекая территорию города с юго-запада на северо-восток и с юго-востока на северо-запад, эти разломы создают серьезную опасность радонового загрязне­ния воздуха жилых и производ­ственных помещений, находящихся на фронтире, особенно если учесть, что ширина зон эманирования вдоль этих разломов достигает 1,0—1,5 км. В то время, когда исследования радона в Минске еще проводились (1990-е годы) более высокие концентрации радона наблюдались в почвенном воздухе зоны разлома Щемыслица-Уручье (среднее около 6,0, максимальные - 18,0-22,0 КБк/м³) по сравнению с концентрациями в зоне разлома Сосны-Семково (среднее около 3,0, максимальные - до 10,0 КБк/м³), что свидетельствует о более высокой активности разлома Щемыслица-Уручье. Так что берите на заметку ;)

От автора: Если мне задают вопрос, который наталкивает на мысли о "синдроме больного здания" (плохое самочувствие в новой квартире, странные симптомы в определенной комнате/части комнаты), то первыми претендентами на проверку становятся отнюдь не порча и сглаз, не торсионные поля и пришельцы, а банальнейшие формальдегид и радон. Мировое токсикологическое комьюнити с подходом солидарно.

УРАНОВЫЕ "РУДНИКИ" БЕЛАРУСИ

Если писать про "Беларусь&радон", то очень сложно не вспомнить про месторождения урана. Как мы все помним уран в процессе своего распада образует радий, а радий в процессе распада генерирует свою «эманацию» - радон. Именно благодаря урану все минеральные строительные материалы насыщают помещения радоном. Так что вдогонку теме радоноопасности Беларуси я хотел бы еще сказать об урановых запасах нашей страны. Они хоть и не велики, но в качестве "маркеров радоноопасных территорий" могут выступать вполне.

Итак, в общей сложности в Беларуси выявлено более 600 рудных аномалий урана. Изучение возможности добычи началось еще в далеких 1960-х годах в СССР, как правило все «урановые» работы были засекречены. Потом какие-то исследования велись в 1990-х годах, когда вдоль границы с Украиной было пробурено свыше 600 скважин. Но с развалом СССР работы прекратились.

На сегодняшний день установлено, что все перспективные площади и месторождения урановых руд относятся к двум генетическим типам–эндогенному и экзогенному.

Эндогенные проявления (Долгиновское и Раевщинское) - жилообразные залежи в гранитах в пределах Белорусского кристаллического массива. Долгиновское месторождение приурочено к Кореличской зоне глубинных разломов, в пределах которой установлены две жилы гранитных пегматоидов. Уран представлен в виде минералов: коффинит, уранофан, уранинит, настуран, браннерит, урановые черни. Средневзвешенное содержание урана составляет 0,3 %, тория 0,017 %. Прогнозные ресурсы урана составляют порядка 700 т. Глубина залегания 217,7-220,2 м. Раевщинское месторождение локализуется в зоне Минского разлома в породах кристаллического фундамента. Урановые минералы представлены вкрапленностью окислов урана, урановых черней, большим количеством сорбционных форм урана, сложных гидроокислов (уранатов). Средневзвешенное содержание урана равно 0,337 % . Прогнозные ресурсы урана - около 1000 т.

Экзогенные проявления - это лентообразные залежи выявленные в углисто-глинистых карбонатных и песчаных породах – Малиновско-Октябрьская и Лельчицкая площадки с месторождением урановых руд Боровое. Обе площадки связаны с южной частью Припятского прогиба. Руды представляют собой обогащенные ураном карбонатные глины, известковые породы, содержащие твердые битумы и сульфиды. В рудах наблюдается присутствие мышьяка до 0,1 %. Глубина залегания - от 130 до 250 м. Содержание урана – 0,04 %. Прогнозные ресурсы урана составляют 28500 т. Месторождение Боровое (Лельчицкая площадка) - это в основном сульфидно-углистые прослои и глины, залегающих среди песков или слабосцементированных песчаников. Основной источник урана - урановые черни. Содержание урана колеблется от 0,2 % до 1,3 %. Прогнозные ресурсы урана – 3500 т.

На мой взгляд, для добычи такие месторождения пока не интересны, может быть, с натяжкой, только Лельчицкая площадка. Я, как радиофоб, надеюсь что до этого никогда не дойдет, потому что представляю сколько горячих частиц с альфа-излучением будет генерировать такая воображаемая добыча, пыль и т.п. Но пока же информацию вполне можно использовать как маркеры для конкрентных радоноопасных территорий.

Жителям Бреста, Брестского и Малоритского районов посвящается...

Все знают что Беларусь пострадала от аварии на ЧАЭС, все слышали про зону отчуждения, кто-то даже успел съездить на экскурсию в Припять. Но при всем этом гораздо меньше сказано/показано/найдено беларуских аномалий α-излучения (в т.ч. советского наследия). Про историю, о которой пишу я, сейчас помнят наверное только старожилы города Бреста, да немногочисленные опытные краеведы.

В этой истории есть все - урановая руда для советских обогатительных заводов, сверхсекретный объект "Серп"/"Почтовый ящик 14587", радиоактивное загрязнение в центре областного центра, не состоявшийся местный референдум, накопительные брелки-дозиметры на "ликвидаторах" как в 1986, радон... и, наконец, заброшенный безызвестный ядерный могильник в беларуской глубинке.

По прошествии почти 17 лет после дезактивации "бресткого уранового пятна" самое время вспомнить как это было. И предположить как там дела обстоят сейчас...

P.S. открытая 🆓 публикация.

После кульминации в виде рассказов про урановые аномалии Бреста не грех и перейти к детекторам радона. Начну с самых простых, пассивных устройств, которые называются "пленочные трековые детекторы" (под прицелом на картинке). Из-за простоты и относительной дешевизны такие детекторы распространены в США/Канаде. По сути такой детектор - это коробка, внутри которой размещен кусок (10х10 мм) полимерной пленки. Чаще всего используется т.н. CR-39, полимер широко используемый в линзах очков. α-частицы возникающие при распаде радона пробивают полимер и формируют в нем т.н. "треки", похожие на метеоритные кратеры. После выдерживания экспозиции (1-12 месяцев) пленку из детектора извлекают, травят в горячем растворе щелочи (NaOH) и под микроскопом считают количество "α-кратеров" (хотя есть и экспресс-методы). Количество "пробоин" на единицу площади прямо пропорционально интегральной концентрации радона (Бк*ч/м³). Пленки нечувствительны к влажности, температуре, β- и γ-излучению. Детектируемый минимум радона - 30 Бк/м³.

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.