HS 5.5 Stralingsbelasting

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

Stralingsveiligheid:

leerdoelen:

Aan het einde van deze les kun je:

uitleggen wat dosis, equivalente dosis, stralingsweegfactor  zijn

welke effecten straling heeft op het menselijk lichaam.

wat achtergrondstraling is?

welke maatregelingen je kunt treffen om bestraling en besmetting te voorkomen.

Stralingsveiligheid

Achtergrondstraling (kosmische straling)

Diagnosticering

Behandeling

etc.....

Stralingsziekte (cellen teveel beschadigd)

Celmutatie (beschadigde cel repareert maar is gemuteerd)

Energie en dosis

Stralingsabsorptie=absorptie energie van straling

Dosis= hoeveelheid geabsorbeerde energie per kg (J/Kg=Gy)

Schade verschilt per soort straling daarom

Equivalente dosis (Sievert (Sv))

2mSV= hoeveelheid achtergrond straling per jaar

5 Sv= dodelijk

250mSv= lange termijn effecten verschijnen

1mSv= toegestande dosis bovenop achtergrond straling

Totale stralingsenergie

waarin:

E_straling,tot = totale stralingsenergie (J)

ΔN               = aantal vervallen kernen (kernen)

E_straling      = stralingsenergie per vervallen kern (J/kern)

E​straling, tot​​=ΔN⋅E​straling​​

Stralingsdosis

waarin:

D                   = stralingsdosis (Gy)             [spreek uit als: Gray]

m                  = massa (kg)

E_{straling, tot} = totale stralingsenergie (J)

D=​m​​E​straling, tot​​​​

Bestraling en besmetting

Bestraling is dat stralingsbronnen zich buiten het lichaam bevinden.

Besmetting is radioactieve stoffen in of op het lichaam.

Welk van deze is het gevaarlijkst voor een mens

1. Uitwendige besmetting met een alfa straler
2. Inwendige besmetting met een alfa straler
3. Uitwendige besmetting met een beta straler
4. Inwendige besmetting met een beta straler

Leg uit wat dracht is

Equivalente dosis

waarin:

H    = equivalente dosis (Sv)        [spreek uit als: Sievert]

w_R  = stralingsweegfactor (-)      [BINAS T27D3]

D    = stralingsdosis (Gy)              [spreek uit als: Gray]

H=w​R​​D

Equivalente dosis

waarin:

H    = equivalente dosis (Sv)        [spreek uit als: Sievert]

w_R  = stralingsweegfactor (-)      [BINAS T27D3]

D    = stralingsdosis (Gy)              [spreek uit als: Gray]

H=w​R​​D

Equivalente dosis

waarin:

H    = equivalente dosis (Sv)        [spreek uit als: Sievert]

w_R  = stralingsweegfactor (-)      [BINAS T27D3]

D    = stralingsdosis (Gy)              [spreek uit als: Gray]

H=w​R​​D

Gevaarlijke equivalente dosis (T27D1)

H​NL​​=1,6 mSv/jaar

H​80 jaar​​=1,6⋅80

H​80 jaar​​=128 mSv

Maximale equivalente dosis

Stralingsbeschermingsnormen in BINAS T27D2 geven aan hoeveel straling men maximaal mag ontvangen.

 

Doordringend vermogen & dracht

Doordringend vermogen & dracht

Stralingbescherming

Afstand

Afschermen

Blootstellingstijd

Doordringend vermogen & dracht

Dosimeter / Badge

Stralingsgevaar

Het gevaar van radioactieve bronnen is de ioniserende werking die de het teweegbrengt. Dit is wanneer straling genoeg kinetische energie 

(hoge snelheid) heeft om een 

elektron uit een baan om een 

atoom te duwen. Daardoor 

wordt het atoom geïoniseerd, 

vandaar de term ioniserende 

straling. 

In grote biologische structuren, zoals DNA, kan het verlies van elektronen instabiliteit van de

 structuur tot gevolg hebben. 

Hierdoor werken cellen niet 

correct en kan dit zelfs in ernstige 

gevallen lijden tot kanker.

WIST JE DAT

De term ‘radioactief’ betekent letterlijk ‘actief straling uitzendend’. Straling zelf is niet radioactief, het is hetgene wat uitgezonden wordt. Straling is wel ioniserend.

De stof zelf is wel radioactief, want het zendt straling uit. Het woord "radio" is aan activiteit toegevoegd door journalisten om radioactiviteit wat makkelijker aan het algemene publiek uit te leggen in het begin van de vorige eeuw.

Bestraling en besmetting

Op twee manieren kan je schade ondervinden door straling; bestraling en besmetting.

We spreken van besmetting wanneer de radioactieve bron in en/of op het lichaam terecht komt. Je kan er dus niet van weglopen.

Er zijn twee soorten besmetting. Wanneer een persoon radioactieve stoffen in het lichaam heeft opgenomen (bijv. radioactieve stofdeeltjes) spreken we van inwendige besmetting. Van uitwendige besmetting is sprake als de radioactieve stoffen zich op het lichaam of kleding bevinden.

We spreken over bestraling wanneer de radioactieve bron zich buiten het lichaam bevindt, en het lichaam hier schade aan ondervindt. De straling zelf is niet radioactief. Je kan er ook van weglopen, hierdoor verzwakt de straling.

Besmetting is daarom over het algemeen gevaarlijker dan bestraling!

Ioniserend vermogen

Om de elektronen uit hun banen te kunnen duwen, moet de straling wel een ioniserende vermogen hebben. 

Alfa-straling, met zijn grote massa en lading heeft het grootste ioniserende vermogen. 

Bèta-straling, met zijn kleine massa en negatieve lading heeft een matig ioniserend vermogen.

Gamma-straling heeft vergeleken met alfa-straling een lager ioniserend vermogen.

Röntgenstraling is een vorm van gamma-straling, met een lagere energie.

Energie en stralingsdosis

We kunnen de stralingsdosis ook berekenen. Deze is afhankelijk van de energie van de straling en de massa van het lichaamsdeel.

waarin:

D                  = stralingsdosis (Gy)

E_{straling, tot} = totale stralingsenergie (J)

m                  = massa (kg)

De totale stralingsenergie is gelijk aan de energie van een kern maal de totale hoeveelheid vervallen kernen.

waarin:

E_{straling, tot} = totale stralingsenergie (J)

ΔN                = aantal vervallen kernen (kernen)

E_straling       = stralingsenergie per vervallen kern (J/kern)

De stralingsenergie per kern is voor veel isotopen te vinden in BINAS T25. In de laatste kolom staat de soort straling met de energie van de straling.

BELANGRIJK

De stralingsenergie wordt weergegeven in de eenheid MeV, dat staat voor mega-elektronvolt. De elektronvolt (eV) is gelijk aan: 1 eV = 1,602·10^-19 J, zie BINAS T5 onder de naam "elektronvolt (energie)". 

Dus is 1 MeV gelijk aan 1,602·10^-19 ·10⁶ = 1,602·10^-13 J.

D=​m​​E​straling​​​​

E​straling, tot​​=ΔN⋅E​straling​​

Equivalente dosis

Met deze stralingsdosis kunnen we de equivalente dosis uitrekenen, die een beter beeld geeft van de hoeveelheid straling die een persoon ontvangen heeft. 

Alfastraling heeft een hoog ioniserend vermogen en is daardoor 20x schadelijker dan beta- en gammastraling. De totale dosis per afzonderlijke straling is weergegeven in de formule:

waarin:

H    = equivalente dosis (Sv) 

w_R = stralingsweegfactor (-)

D    = stralingsdosis (Gy)

De factor w_R is de zogenaamde stralingsweegfactor. Deze factor is gelijk aan 1 voor gamma- en betastraling en gelijk aan 20 voor alfastraling. Al deze factoren zijn te vinden in BINAS T27D3.

Voor veiligheid zijn er stralingsbeschermingsnormen opgesteld. Dit is de maximale effectieve dosis in millisievert per jaar die is toegestaan. Deze normen zijn te vinden in BINAS T27D2.  

H=w​R​​D

Badge / Dosimeter

Een badge of dosimeter is een klein meetinstrument dat mensen opgespeld krijgen op plekken waar met radioactief materiaal gewerkt wordt. Een badge maakt gebruik van het feit dat elk type straling een ander doordringend vermogen heeft. 

In de afbeelding hiernaast zien we een doorsnede van de badge. Het linker deel van de badge laat alle soorten straling door. Het middelste deel laat bèta- en gammastraling door en het rechter deel alleen gammastraling.

De straling die doorgelaten wordt komt dan tegen een film aan die verkleurt afhankelijk van de hoeveelheid straling. Door de verkleuring op de drie plekken te vergelijken kan je van elk type straling achterhalen aan hoeveel straling de badge (en dus de persoon die het draagt) heeft blootgestaan. 

Waardoor is straling schadelijk voor mensen?

Opg 74 t/m 80

+random controle

Wat is dracht?

leg het verschil uit tussen besmetting en bestraling.

T2: Sleep het voorbeeld naar de juiste stralingsbeschermingsmaatregel.

de stralingsduur beperken

beschermende kleding dragen

achter beschermende wanden werken

afstand houden tot de stralingsbron

dikke betonnen muur

een dosismeter meet de ontvangen straling

een hekwerk om de kerncentrale

een lodenschort dragen