Fizikai Szemle honlap |
Tartalomjegyzék |
Daróczi Csaba Sándor
MTA MFA
Jelen írás apropója egy, az Élet és Tudományban megjelent cikk [1], amelynek középiskolás szerzője az intézetünkben (MTA MFA) végzett tudományos munkájának szakmai beszámolója mellett utal egy bizonyos nanotechnológiai kísérlettel kapcsolatos áramütéses esetre is. A történet nálunk szájhagyomány útján terjed, így szolgál figyelmeztető példaként, mintegy aláhúzva a munkavédelmi rendszabályok betartásának szükségességét. De nyomtatásban látva a cikket kisebb vita támadt közöttünk, hogy vajon nem lett-e félreérthető, nem csábít-e "rosszra". Ezért az MFA Nyári Iskola szervezőjeként úgy gondoltam, hogy talán hasznos lenne a témát közelebbről is áttekinteni. Annál is inkább, mert a természettudományokkal való ismerkedést egyszerűen nem lehet túl korán kezdeni [2, 3], ami viszont magával hoz bizonyos veszélyeket.
Szóval a természettudományok kísérletes művelése veszélyes üzem. Sejthetnek ebből valamit még Hollywoodban is, különben nem születne annyi ilyen tárgyú katasztrófafilm. Persze a veszélyekkel mi, kutatók is tisztában vagyunk, hiszen mi találkozunk velük a leghamarább! De a személyes okulás egy bizonyos szint fölött önmagában nem elég, szükséges a részletes és szigorú szabályozás - amelynek minden fontos pontját korábbi balsikerű események indokolják. Ezért aki például nálunk szeretne dolgozni, akárcsak egy nyúlfarknyinak tűnő hétre is, annak tűz- és munkavédelmi oktatásban kell részesülnie, amit vizsga követ, és ez alól még a nálunk dolgozó diákok sem kivételek! A veszélyek megismeréséhez honlapunkon jó előre megadunk minden segítséget, továbbá részletes leírások olvashatók a laboratóriumok megfelelő helyein is, de munkatársaink is sokkal jobban odafigyelnek az újoncokra. Talán ennek is köszönhető, hogy az elmúlt években egyetlen ilyen természetű baleset sem fordult elő! Ám lelkileg meglehetősen nehéz azonosulni a szigorú rendszabályokkal, ha az ember nem látja maga előtt a negatív példákat. Szükség van az elrettentésre! (Alighanem még a Grimm fivérek rémtörténeteinek is volt ilyen szándékosan elrettentő célja.) Véleményem szerint nagyon fontos a legfiatalabb korú kísérletezőket is ráébreszteni a veszélyekre, és erre mi lenne alkalmasabb, mint saját megélt tapasztalataink?! Az alábbiakban tehát az én történeteimből jön egy csokor, de biztos, hogy másoknak is akad, csak vissza kell rá emlékezni! Leginkább saját elektromos eseteimből fogok idézni, még gyermek- és ifjú koromból. Munkahelyi példát sajnos nem tudok hozni - ki tudja, tán végre benőtt a fejem lágya ?
Édesapámnak volt egy próbalámpája (220 V-os izzólámpa, hozzá csatlakozó vezetékekkel), bizonyos elektromos szereléseknél a fáziskeresőt helyettesítette vele. Amolyan 4-5 éves fiúcskaként elbűvölve láttam, hogy a megfelelő helyekhez érintve világít. Nagyobb csoda volt ez, mint a villanykapcsoló! Persze nem volt szabad hozzányúlnom, apám ezt szigorúan megtiltotta. Na de nem volt mindig otthon, én pedig megfigyeltem, hogy hova is teszi a lámpáját... Első kísérletem tehát az volt, hogy ellenőrizzem a konnektorban a feszültséget. A lámpa nálam is nagyszerűen világított! Ezután, a csuda tudja hogy miért, az az elmebeteg (igen, az) ötletem támadt, hogy a talált bronz huzalokkal meghosszabbítom a próbalámpa rövidke drótjait, hogy vajon rajtuk keresztül is világít-e majd a lámpa. Ezt nemes egyszerűséggel úgy oldottam meg, hogy bal kezem hüvelyk- és mutatóujjával összefogtam az egyik vezetéket az egyik bronz huzallal, jobb kezem hüvelyk- és mutatóujjával meg összefogtam a másik vezetéket a másik bronz huzallal (khm), majd így bedugtam a konnektorba!... Az istenért, ki ne próbálja valaki! Inkább elárulom: a kísérlet sikerült, mert azt még világosan láttam, hogy a lámpa felvillant! De azon nyomban úgy megrázott valaki, hogy mindent elejtettem, még az eszméletemet is elvesztettem egy időre. Arra ocsúdtam fel, hogy a néhai lámpa maradványai ott hevernek előttem a földön, a bronz huzalokkal együtt. Azt ugyan nem tudtam megállapítani, hogy ki rázott meg, mindenesetre a nyomokat eltüntettem. Később apám roppantul csodálkozott, hogy próbalámpája hová tűnt (engem szerencsére nem vett gyanúba), az újabb lámpájával pedig nem ismételtem meg a kísérletet. Akkor még nyilván nem tudtam, hogy egy tudományos kísérletnél a reprodukálhatóságot is ellenőrizni kell ám !
Igazság szerint itt az érdem a nővéremé. (Nem emlékszem rá, hogy valaha is más elektromos tárgyú felfedezést tett volna, de ez alkalommal igen.) Egyszer csak azzal a mesével szaladt be az udvarról, hogy egy nagyon különleges felfedezést tett: ugyanis ha a nyelvét hozzáérinti az esőcsatornához, akkor nem lehet semmi mást látni, csak egy nagy vörös foltot! Kizárólag azt! Na ez olyan képtelenül hangzott, hogy már csak ki kellett próbálnom! Az öcsémmel felsorakoztunk az esőcsatornához egy-egy nyalintásra, és láss csodát - igaza volt! Különös élmény, az eszemnél voltam (fogjuk rá), fájdalmat nem éreztem, az egyensúlyomat sem veszítettem el, mindent hallottam, és ha kissé beszédhibásan is (a kinyújtott nyelvem miatt), de még beszélni is tudtam! Viszont látni csak a nagy vörös foltot láttam - mellette a Jupiter nagy vörös foltja nyugodtan elbújhatott. Az öcsém hasonlóan. Így hát most már csapatostul rohantunk apámhoz beszámolni a nagyszerű hírről! Aki miután meghallotta a történteket, egyből leizzadni látszott, és rohant intézkedni. Ha Egely György hallott volna az esetről, alighanem kész lett volna előrukkolni egy jó kis gömbvillámos magyarázattal, de apám földhözragadtabb ember lévén, inkább a villanyvezeték és az eső áztatta háztető egy lehetséges nemkívánatos kapcsolatára gondolt - helyesen. Hogy mekkora áramot szenvedtünk el, azt nem tudom, valószínűleg azért nem akkorát, mint némely pszichiátrián volt szokás alkalmazni a 20-as, 30-as években...
Azt az egyet máig sem tudom, hogy a nővérem miképp jutott erre a felfedezésre. Vajon hogyan támadhat valakinek az a különös ötlete, hogy megnyalja az esőcsatornát? (Hiába no, a tudományos ismeretszerzés útjai kifürkészhetetlenek...)
A próbalámpás kaland utáni években nem fordítottam hátat az elektromosságnak, de a 220 V helyett egy darabig megelégedtem az apám zseblámpájából kölcsöncsórt laposelemekkel. (Hogy mennyit szidta a Perion gyárat!) Akkoriban ment a tv-ben Öveges József sorozata, azokat a kísérleteket is igyekeztem elvégezni. Röpke pár év alatt fabrikáltam először is elektromágnest, majd működőképes dudát, csengőt, telefont, villanymotort, detektoros rádiót stb. De eljött az idő, amikor komolyabb erőforrás után kellett néznem, már csak azért is, mert nagyon megtetszettek az elektromos hegesztőtrafók szikrái . A trafókról is volt már bizonyos elképzelésem, a vasmag + tekercs témában meg kifejezetten otthon éreztem magam (8-9 évesen...). Szóval megkaparintottam egy nagy darab, kiszuperált relé vasmagját, és egy roncs transzformátor csévetestét jó sok dróttal, és ebből készítettem el a saját hegesztőtrafómat. Csupán 1 db tekercs volt rajta (minek feleslegesen bonyolítani a dolgokat), amolyan össze-vissza tekercseléssel, az átütési szilárdsága pedig gondosan a laposelemek igényéhez igazítva... Elképzeléseim szerint a tekercset majd egyszerűen sorba kötöttem volna (mit volna, kötöttem is!) az egyik hálózati vezetékkel.
Akkor még nem sokat tudtam arról, hogy akad itt minimum 2 nagyon fontos biztonságtechnikai szempont: 1. a szekunder tekercs legyen a primertől elkülönült és elszigetelt, és 2. a feszültsége (menetszáma) legyen nagyságrendileg kisebb a bejövő 220 V-nál (primer tekercsénél).
Elmondhatom, hogy engem csak hébe-hóba vágott meg a cucc, ellenben minden alkalommal levágta az automatát, vagy kiverte a biztosítékot. Olybá tűnt, hogy az én hegesztési igényeimhez valahogy nem elég erős ez a 220 V ! (Vajon mi történik, ha egy komolyabb távvezeték is akad a közelünkben ?) Mindenesetre akkor már felfogtam, hogy az elektromos rázásért valamiképp az én rossz "trafóm" a felelős, továbbá az is a baja, hogy rosszul gazdálkodik a 220 V-tal. Így hát nem erőltettem tovább a dolgot, hanem megpróbáltam utánaolvasni a trafóknak. Sikerült is, de nem mondhatnám hogy a tankönyvekben (viszont éljen a Természettudományi Kislexikon! ), ugyanis az iskolában, másokhoz hasonlóan, csak 13-14 évesen találkoztam először az elektromossággal. (Mondhatni túl későn, már alig számított.)
Hamar eljutottam oda, hogy különféle (általam gyártott) trafókkal szikráztattam, nagy kapacitású kondikkal durrogtattam, immár átlátván a magasabb szempontokat, de aztán főleg erősítőket és tranzisztoros rádióvevőket készítettem. Életre keltettem néhány, az áruházból rendkívüli kedvezménnyel megvásárolt üzemképtelen rádiót, amiért is a falunkban hírem ment, így egyre gyakrabban hoztak hozzám javíttatni is hasonlókat. (Volt, hogy olyan "kis hibás" autórádiót is, amelynek belsejében, talán egy zárlat miatt, szisztematikusan szénné égett minden. Én, mint "szakember", ingattam is a fejem rendesen!) Alapvetően már a tranzisztor korában cseperedtem fel, de azért valamennyire beletanultam az elektroncsövek világába is.
Az elektroncsöves kapcsolásokban bizonyos dolgok másképp vannak, például gondosodni kell fűtőáramról is, meg több száz voltos anódfeszültségről, de összességében mégis esztétikusan egyszerűek voltak a tranzisztorosokhoz képest. A szóban forgó alkalommal édesanyám egyik volt munkatársnője (egy nyugdíjas nénike) egy Néprádiót hozott javíttatni, amelyet előzőleg alaposan kiporszívózott . Akkor már egy pillanatra sem hittem, hogy a pornak valami kulcsfontosságú szerepe lehetne a működésében - inkább valamelyik huzal elszakadására tippeltem (nyert). A hibakeresés és javítás tehát nem tartott soká, legfeljebb ha fél órát. De miután összeszereltem a rádiót, feltűnt, hogy egy csavart kifelejtettem. Pechemre, nem a hátlap csavarja volt, hanem a rádió belsejében volt hivatott rögzíteni egy kondit. Gyarló az ember, különösen, ha már profinak hiszi magát. Nem volt kedvem újra szétszedni az egészet, gondoltam így is vissza tudom csavarni, hátulról óvatosan benyúlva... (A kézügyességemre sosem volt panasz.) Továbbá a készülék kikapcsolását is feleslegesnek éreztem, hiszen az adott kontaktus úgysem volt különösebb feszültség alatt. Na most a szitu a következő: bal kézzel "könyékig" bent vagyok a bekapcsolt rádió belsejében, ahol a mutató és a középső ujjammal megpróbálom vakon a helyére bizgatni a csavart, hogy közben ne is érjek hozzá valami nagyobb feszültségű ponthoz, esetleg egy forró elektroncsőhöz, de ha mégis, akkor sem szabad ám hirtelen mozdulatot tenni... Hát mit mondjak, nem sikerült! Életemben akkorát még nem vágott rajtam az áram, mint akkor! Az anódfeszültség kondijának minden energiája utat talált az egyik ujjamon át - még egy kis lyukat is égetett belé! Egész hátralevő nap látszólag a zsebemben hordtam a bal kezem. (Annyira elzsibbadt, hogy megemelni sem tudtam...)
A következő egyetemi előfelvettként esett meg néhányunkkal, akik a katonaságnál ugyanazon az orosz gyártmányú R140-es rádióállomáson teljesítettünk szolgálatot. A rádióállomás lelke egy tehergépkocsira szerelt, 1,5 kW maximális kimenő teljesítményű (és 4-5 kW hőt kisugárzó) rövidhullámú hibrid (elektroncsövek plusz félvezetők) adóvevő berendezés volt. A hadgyakorlaton egy HAD16 nevű 16 kW-os aggregátor gondoskodott az ellátásáról. Nos, az antennarendszer kitelepítésével végeztünk úgy 4-5 óra alatt, még éppen időben, mert már sötétedett. Kezdődhetett (volna) a munka intelligensebb része, vagyis az adóvevő számos rezgőköri kondijának, induktivitásának és potméterének behangolása a műszerek visszajelzései és a megkívánt átviteli frekvenciák függvényében. Így hát az állomás pk (parancsnok) utasítást adott a készülék bekapcsolására. Ámde ebben a pillanatban a belső életvédelmi egység leváltott. Valami nem tetszett neki. (De mi?) Visszakapcsoltuk hát, majd újra megpróbáltuk "beizzítani" az adóvevőt. Ugyanaz. Ekkor az egyik honvédtársam parancsot kapott, hogy tartsa nyomva a belső életvédelmi gombot, hogy az ne tudjon leváltani... (Hajaj!) Újabb indítási kísérlet, mire fel leváltott a külső életvédelmi egység. (Ezek az oroszok... mindenre gondoltak!) Újabb honvéd, újabb parancs, ő meg tartsa nyomva a külső életvédelmi egység gombját! Következő indítási kísérlet - erre levált az aggregátor automatája! (Azért ez már valami, ugyanis 3×380 V × 40 A csúcsterhelésre volt méretezve...) Ekkor jött az én parancsom: tartsam nyomva az aggregátor reléjét, hogy az se válthasson le! A következő indításnál ámulatba ejtő dolog történt az orrom előtt: mintha csak egy óriás a vasmarkába fogta volna, a teljes sebességgel pörgő, és minimum fél tonnás aggregátor 2 másodperc alatt úgy lefulladt, hogy minden műszere végkitérésbe ment, az aggregátor maga pedig fél kerekére emelkedett!
Így hát újra kellett indítani az aggregátort is (nem lett baja). Ekkor időszerűnek láttuk megtekinteni, hogy voltaképpen mi a fene is történhet az adóvevő nagyfeszültségű tápegységének belsejében . Ezért az állomás pk kicsavart egy biztosítékot, valami apróbbat, valamelyik visszajelző áramkörhöz tartozót. Újabb indítási kísérlet: az aggregátor reléje levált (azt már akkor békén hagytuk, nehogy újra kelljen majd indítani azt is). De ami a lényeg: a körülbelül kockacukornyi lyukon át olyan fény árasztotta el a gépkocsi belsejét, mintha fényes nappal lenne! Áááááá, szóval valami zárlat! (Ugye milyen hamar kitaláltuk ?) Kivettük a nagyfesz tápegység egyenirányító paneljét (körülbelül 40 cm minden oldala), rajta 36 db sorba kötött vaskos dióda, mátrix elrendezésben. (Khm, ez egy másik "Mátrix"!) A bakelit alaplemez tényleg elég szenesnek tűnt, így hát nekiálltunk az elszenesedett részt levakargatni. Egy röpke óra alatt meg is voltunk vele. Visszatettük, aztán jött az utolsó próba: És működött! Nagyot nőtt a szememben az orosz haditechnika, már ami a szinte elpusztíthatatlan méretezését illeti. De ugyanez nem vonatkozik az emberekre, mi nagyon is könnyen meghalhattunk volna! - Igaz, legalább parancsra.
Az idézett esetek mindegyike olyan, hogy simán agyonüthetett volna az áram! Persze az ember meg is úszhatja, mert nagyon sok körülményen múlik, hogy milyen lesz az áramütés végső kimenetele. Számít a feszültség, az áramerősség, az áram frekvenciája (ha váltó), időtartama, teljesítménye, az érintkezési helyek, az áram útvonala testünkben, de még a fizikai és lelki állapotunk is! A legveszélyesebbek azok az esetek, amikor az elektromos áram útja a szívünket keresztezi, ugyanis ilyenkor fennáll a lehetőség, hogy a szív azonnal megáll. De ha még ezt el is kerüljük, akkor is szenvedhetünk izomgörcsöt, bénulást, súlyos égést, az elektrolízis révén fejlődő gázoktól embóliát stb. Vannak alattomos kémiai hatások is, amelyek esetleg csak 1-2 nap múlva okoznák a halálunkat, amikor már szinte el is felejtkeztünk az egészről! Szóval a témával nagyon fontos volna még gyerekkorunkban megismerkedni. Hallom, mostanság már munkavédelemből is lehet érettségizni. Ennek ellenére, legalábbis a magyar nyelvű Internet egyáltalán nem hemzseg a témába vágó érdekes és részletes művektől. Hosszas keresgélés után a PilisCentrum.hu honlapján találtam a leginformatívabb és olvasmányos leírást [4], Áramütés címmel, de sajnos a szerző megjelölése nélkül. Egy másik írást is nagyon ajánlok a figyelmükbe Ifj. Zátonyi Sándortól [5], aki érdekes kísérletekkel együtt ír az elektromosság veszélyeiről. Az ilyen segítségek nagyon hasznosak lehetnek abban, hogy a kísérletezni vágyó fiatal elkerülje a buktatók zömét, és természettudományos fejlődése magasabb sebességre kapcsoljon. Hogy némelyikük mennyire szerteágazó problémahalmazon is át tudja így magát verekedni, arra remek példa Schronk Edina, aki kacskaringós munkájáról nemrég pont itt, a Fizikai Szemlében számolt be [6]. Edinával az MFA egyik nyílt napján találkoztam, ahol bekukucskálhatott laborjainkba. Mások előtt is nyitva áll ez a lehetőség, ahogyan az MFA Nyári Iskola nevű középiskolás tudományos kutatótábor is, amelyre ezúttal is nagy szeretettel várjuk a kutatni vágyó diákokat, az általunk is művelt tudományos témákban [7]!