radioactieve stoffen deel 6

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Kernverval en kernsplijting

Doel

We oefenen nog met de vervalvergelijkingen opstellen.

Je leert rekenen met de formule van de halveringsdikte en activiteit.

Je leert rekenen met de formule van halfwaardetijd.

Je leert wat besmetting en bestraling is.

Formules deze periode

De halveringstijd

Voor het aantal kernen

Intensiteit 

activiteit  

N=N⋅(​2​​1​​)​n​​

n=​t​0,5​​​​t​​

I=I​0​​⋅(​2​​1​​)​n​​

n=​d​0,5​​​​d​​

A=A​0​​⋅(​2​​1​​)​n​​

n=​t​0,5​​​​t​​

Als Li-6-kernen worden beschoten met neutronen ontstaat He-4 en een ander atoom. Geef de vervalvergelijking.

Als stikstof-14-kernen worden beschoten met α-deeltjes ontstaat zuurstof-15 en een ander atoom. Geef de vervalvergelijking.

Als Al-27 kernen worden beschoten met α-deeltjes ontstaat een proton en een ander atoom. Geef de vervalvergelijking.

Als een Li-7-kern wordt beschoten valt deze uiteen in twee helium-4 kernen. Met welke
deeltjes moet de lithium-7-kern hiervoor beschoten worden?

Splijtingsreactie

Als een uranium-235 kern wordt getroffen door een neutron ontstaat een uranium-236 kern die vrijwel meteen splijt in twee middelgrote kernen plus een aantal neutronen. Bij deze 

laatste reactie komt ook veel energie vrij. Bepaal voor de onderstaande splijtingsreactie hoeveel nieuwe neutronen er vrijkomen.

Splijtingsreactie

Als een uranium-235 kern wordt getroffen door een neutron ontstaat een uranium-236 kern die vrijwel meteen splijt in twee middelgrote kernen plus een aantal neutronen. Bij deze 

laatste reactie komt ook veel energie vrij. Bepaal voor de onderstaande splijtingsreactie hoeveel nieuwe neutronen er vrijkomen.

Splijtingsreactie

Als een uranium-235 kern wordt getroffen door een neutron ontstaat een uranium-236 kern die vrijwel meteen splijt in twee middelgrote kernen plus een aantal neutronen. Bij deze 

laatste reactie komt ook veel energie vrij. Bepaal voor de onderstaande splijtingsreactie hoeveel nieuwe neutronen er vrijkomen.

Splijtstof

Als splijtstof in een kernreactor wordt uranium-235 gebruikt. De kern hiervan splijt als er een neutron wordt ingevangen. Hierbij ontstaan twee nieuwe kernen en een aantal nieuwe

neutronen. Bij een bepaalde splijting ontstaan twee nieuwe neutronen en is barium-147 een van de splijtingsproducten.

Geef de reactievergelijking van deze splijtingsreactie.

Wat is doordringend vermogen?

• Hoever straling in een materiaal kan doordringen voordat deze wordt geabsorbeerd.

In een radioactieve bron bevindt zich technetium-99. In de beginsituatie is de activiteit 4,2 ∙ 10² Bq. Bereken de activiteit na 3,6∙ 10⁵ jaar.

Wat wordt er bedoelt met ioniserend vermogen van een straling?

• Straling  kan atomen ioniseren dus elektronen losslaan
• Leg uit welke straling het grootste ioniserend vermogen heeft.
• Alfastraling want z'on deeltje is groot en komt op zijn weg veel te ioniserende moleculen tegen.

In de “radioactieve slok” (behandeling van schildklier) zit de isotoop jood-131 die bèta-straling en gammastraling
uitzendt. De bèta-straling is vooral verantwoordelijk voor de beschadiging omdat deze een
groter ioniserend vermogen heeft.

1. juist
2. onjuist

In de “radioactieve slok” (behandeling van schildklier) zit de isotoop jood-131 die bèta-straling en gammastraling
uitzendt. De bèta-straling is vooral verantwoordelijk voor de beschadiging omdat deze een
groter doordringend vermogen heeft.

1. juist
2. onjuist

Van welke factoren hangt het effect dat straling heeft op je lichaam af?

• De soort straling
• de afstand tot de bron van de straling
• de tijd van blootstelling aan de straling

Geef de verval vergelijking van Galium-67

• In het begin heeft een bron met Galium-67 een activiteit van 6,9 ∙ 10⁴ Bq. Bereken de activiteit na 5 dagen.

 Hoeveel % van de kernen van Jood-125 is er nog over na 3 jaar?

Een plaat van beton heeft een dikte van 0,044 m. Er worden fotonen gebruikt met een energie van 0,1 MeV. Bereken hoeveel % straling van de bron wordt doorgelaten. 

In een radioactieve bron bevindt zich één soort radioactieve kernen. Deze vervallen tot stabiele dochterkernen. De halveringstijd van dit radioactieve verval is 22 uur. In de beginsituatie is de activiteit 

3,8 ∙ 10³ Bq. Bereken de activiteit na 88 uur.

Een aluminium plaat heeft een dikte van 14,5 cm. Er worden fotonen gebruikt met een energie van 2,0 MeV. Bereken hoeveel % straling van de bron wordt doorgelaten. 

Een blok beton heeft een dikte van 6,8 cm. Er worden fotonen gebruikt met een energie van 0,1 MeV. Bereken hoeveel % straling van de bron wordt doorgelaten. 

Zink-65 heeft 3,0·10²¹ radioactieve kernen. Hoeveel kernen heeft zink na 1,5 jaar

Stel je de volgende situatie voor. Je werkt bij de geheime dienst van land X en je moet een tegenstander in land Y uitschakelen met behulp van een radioactieve isotoop. Deze isotoop kan in een reactorcentrum in land X gefabriceerd worden. De isotoop moet vervolgens naar land Y gesmokkeld worden om daar met het eten van de tegenstander vermengd te worden. Welke van de isotopen op de volgende dia komt dan het meest in aanmerking voor het plan? Licht je antwoord toe.

Welke van de isotopen  komt dan het meest in aanmerking voor het plan? Licht je antwoord toe.

• Wolfraam-185; bètastraler met een halveringstijd van 74 dagen.

• Thallium-209; bètastraler met een halveringstijd van 2,2 minuut.

• Lood-210; bètastraler met een halveringstijd van 22,3 jaar.

• Polonium-209, alfastraler met een halveringstijd van 200 jaar.

• Polonium-210; alfastraler met een halveringstijd van 138 dagen.

• Polonium-211; alfastraler met een halveringstijd van 0,5 seconde

• Wolfraam-185 en Polonium-210 vanwege de halverijngstijd. 
• Wolfraam-185 heeft dan de meeste voorkeur omdat dat vervalt in alfastraling en dat heeft een groter ioniserend vermogen.

Americium 243 heeft 3,0·10²³ radioactieve kernen. Hoeveel kernen heeft Americium na 9,8 · 10³  jaar

Geef de vervalvergelijking van Radium-226

Schrijf op hoe een proton er in de vervalvergelijking uitziet.

Schrijf op hoe een neutron er in de vervalvergelijking uitziet

Schrijf op hoe een α deeltje er in de vervalvergelijking uitziet

Schrijf op hoe een β- deeltje er in de vervalvergelijking uitziet.

Schrijf op hoe een β+ deeltje er in de vervalvergelijking uitziet.

Geef de vevalvergelijking van Titaan-44

Geef de vevalvergelijking van chloor-38

Schrijf op wat bestraling en besmetting is.

Als je een bolletje van een radioactive stof inslikt dat alfastraling en gammastraling uitzendt. Welke van deze twee stralingssoorten is dan het schadelijkst voor je gezondheid?

• Alfastraling is het gevaarlijkst. Die richt alle schade namelijk aan in de spijsverteringsorganen terwijl gammastraling de schade juist uitsmeert over een groot gebied. Een deel van de gammastraling verlaat je lichaam en kan dan dus ook geen schade aanrichten. Dat is gunstig voor jou maar jammer voor je omgeving.

Het doorstralen van voedsel met gammastraling gebeurt op grote schaal. Het doel hiervan is het doden van bacteriën waardoor het voedsel langer houdbaar blijft. Toch bestaan in consumenten kringen bezwaren tegen deze manier van houdbaar maken van voedsel.  Wordt het bestraalde voedsel zelf radioactief?

• Nee! Want de gammastraling ioniseert de atomen. Maar de kernen van de atomen worden hierbij met rust gelaten. Er ontstaan bij het bestralen dus geen instabiele atoomkernen in het voedsel. Anders gezegd: het voedsel wordt niet radioactief.