Les 2.2 - herhaling H5 + H10

Herhaling

Lesplanning:

1. Herhaling H5 + H10
2. Oefenopgave radon-219
3. Zelfstandig werken:
   - Gemengde opdrachten
   - examenopgave 
   - begrippenweb
4. Filmfragment: kodak
5. Vragen
   Evt. Klassikale herhaling H9

Welk soort straling is het schadelijkst?

De (equivalente)

dosis

D(Gy)=​m(kg)​​E​str​​(J)​​

Oefenopgave

In sommige granaten is wat uranium aanwezig. Deze stof wordt gebruikt vanwege zijn hoge dichtheid. Als een granaat op het slagveld ontploft, zal het aanwezige uranium verpulveren of verdampen en als stof of damp in de lucht aanwezig zijn. Veronderstel dat een soldaat een stofdeeltje inademt dat U-236 bevat. Dit stofdeeltje nestelt zich in een longblaasje.

1. Leg uit dat de activiteit van het U-236 tijdens een mensenleven nauwelijks afneemt.

Een stofdeeltje dat door een soldaat wordt ingeademd heeft een activiteit van 2,2 × 10⁻⁶ Bq. Bij het verval van één uraniumkern komt een energie van 6,7 × 10⁻¹³ J vrij. Deze vrijkomende energie wordt in 0,18 × 10⁻⁹ kg omringend weefsel geabsorbeerd.
  2. Bereken de equivalente dosis die het bestraalde weefsel in een jaar ontvangt.

A = 2,2 × 10 -6 Bq

E deeltje = 6,7 × 10 -13 J

❶

De massa van het weefsel is:

m = 0,18 μg = 0,18 × 10 -9 kg

Δt = 365 × 24 × 60 × 60 = 3,1536 × 10 7 s

❶

ΔN = A × Δt

ΔN = 2,2 × 10 -6 × 3,1536 × 10 7 = 69,379 deeltjes.

❶

E str = ΔN × E deeltje

E str = 69,379 × 6,7 × 10 -13 = 4,6484 × 10 -11 J

❶

D = E str / m

D = 4,6484 × 10 -11 / (0,18 × 10 -9 ) = 0,25824 Gy

Volgens BINAS zendt U-236 alfastraling uit. De stralingsweegfactor is dus gelijk aan 20.

H = w × D

❶ H = 20 × 0,25824 = 5,2 Sv

Oefenopgave

De kunstmatig gemaakte kobaltisotoop Co-60 wordt in de geneeskunde gebruikt voor bestraling. Een kern van Co-60 vervalt tot een kern van Ni-60 onder uitzending van een elektron. Behalve een elektron ontstaan bij het verval van een Co-60 kern ook twee γ-fotonen: één met een energie van 1,17 MeV en één met een energie van 1,33 MeV. De γ-straling van een Co-60 bron wordt gebruikt voor bestraling van een kankergezwel. Dit gezwel wordt gedurende 12 minuten bestraald met een Co-60 bron die een activiteit heeft van 45 MBq. Het gezwel heeft een massa van 36 g en absorbeert 15% van de energie van de uitgezonden γ-fotonen. 

Bereken de dosis die het kankergezwel in 12 minuten ontvangt. 

t = 12 min = 720 s
E_verval = 1,33 + 1,17 = 2,5 MeV = 4,005*10⁻¹³ J
A = 45 MBq

m = 36 g

absorptie = 15 %

E = A * t * E_verval = 45*10⁶ * 720 * 4,005*10⁻¹³ = 0,012976 J

15% --> E = 0,00194643 J

H = 1 * 0,00194643 / 0,036 = 0,054 Sv

Oefenopgave radon-219

Bij een ongeluk ademt iemand 3,6·10⁻⁸ μg van het radioactieve gas
radon-219 in. Door de relatief korte halveringstijd vervalt 40% van
het radon in zijn longen voordat hij het heeft kunnen uitademen.

    1. Leg uit of hier sprake is van bestraling of besmetting. 
 

Bij het verval van radon-219 komt er een stralingsenergie van 6,824 MeV vrij. Het vervalproduct vervalt vrijwel meteen hierna met een stralingsenergie van 7,365 MeV.

   2. Alle straling die vrijkomt wordt binnen het lichaam geabsorbeerd. Leg uit
       waarom.

   3. Bereken de effectieve lichaamsdosis die de longen ontvangen hebben. Ga hierbij
       uit van een massa van 12 g van het bestraalde oppervlak van het longweefsel. 

Gegeven:

radon-219

m_radon = 3,6·10⁻⁸ μg 

40% vervalt in longen

E_verval = 6,824 + 7,365 = 14,189 MeV

m_longweefsel = 12 g

H = ?

Zelfstandig 

voorbereiden toets

Keuze uit:

• Eindopgaven H5 of H10
• Begrippenweb  
• Examenopgave 
  - inwendige bestraling
  - wijnfraude

00:05

Kijkvraag

Hoe heeft Kodak ontdekt dat er een radioactieve bom was getest?

05:17

Kijkvraag

Hoe heeft Kodak ontdekt dat er een radioactieve bom was getest?

Herhaling 

H9 

trillingen en golven

https://www.columbusmagazine.nl/zuid-amerika/ecuador/quito/foto/1094369/schommelen-op-4km-hoogte

Tips 

bij het onderwerp trillingen & golven

• Kijk goed of het een u,t- of een u,x-diagram is.
• Schets de staande golf waaraan je rekent.
• Frequentie f bepaalt de toonhoogte van het geluid.
• De geluidssnelheid is afhankelijk van het materiaal en de temperatuur. 

Trillingen

Een periodieke beweging om een evenwichtstand.

• Amplitude (A in m)
    hard/zacht
• Frequentie (f in Hz)
    hoog/laag
• Trillingstijd (T in s)

Trillingen

f=​T​​1​​

Hiernaast zien we het oscilloscoopbeeld van een toon op een muziekinstrument. De tijdsbasis is 0,2 ms/div. Bereken de
frequentie van deze toon.

Lopende golven

• Longitudinaal & transversaal
• golfsnelheid en golflengte

v=​T​​λ​​=λ⋅f

Lopende golven

Lopende golven

• u,t- diagram
• u,x-diagram

Lopende golven

• fase
• tegenfase
• faseverschil
• gereduceerde fase

Oefenopgave faseverschil

Hiernaast is schematisch een bron weergegeven die geluidsgolven uitzendt. De ruimte waarin deze golven zich verplaatsen is gevuld met CO2

In de punten P en Q wordt het geluid waargenomen met behulp van twee microfoons die aangesloten zijn op een oscilloscoop. Dit levert het beeld hiernaast op.

1. De twee signalen in het oscilloscoopbeeld vertonen een faseverschil. Leg op grond daarvan uit of de microfoon in P aangesloten is op kanaal 1 of op kanaal 2.

In de bovenste afbeelding zien we dat er 1,25 golven tussen microfoon P en Q passen.

Kanaal 2 loopt 1,25 trillingen achter op kanaal 1.

Kanaal 1 komt dus overeen met P en kanaal 2 met Q.

Voor het bepalen van de geluidssnelheid in koolstofdioxide worden de microfoons verplaatst. De afstand tussen P en Q is nu
1,19 m. De frequentie van de geluidsbron is regelbaar. Bij verschillende frequenties wordt het gereduceerde faseverschil tussen P en Q bepaald. 

2. Bepaal met dit figuur de geluidsnelheid in koolstofdioxide.

Het gereduceerd faseverschil is gelijk aan 0 bij de volgende frequenties: 440 Hz en 660 Hz

en bij 880 Hz. Bij elke 220 Hz past er dus één extra golf tussen de punten.

❶

Als we terug redeneren, dan zien we dat er bij f = 220 Hz één golf tussen P en Q past.

Er geldt dan:

λ = 1,19 m

f = 220 Hz

❶ v = λf

❶ v = 1,19 × 220 = = 2,62 × 10 2 m/s

Staande golven

• Grondtoon en boventonen:
  snaar, open buis en gesloten buis

Een aan één kant open klankkast resoneert in zijn 2e boventoon met een stemvork van 1200 Hz. Het is 40⁰C. Bereken de lengte van de klankkast.

Logaritmes

De halveringsdikte van loodglas voor gammastraling met een bepaalde fotonenergie is 3,0 cm. Hoe dik moet een raam van loodglas zijn om 99% van een bundel van deze γ-straling te absorberen?

d1/2 = 3,0 cm 

99 % tegenhouden 

Io= 100%

I = 1 % 

I=I​o​​⋅(​2​​1​​)​d/d​1/2​​​​

1=100⋅(​2​​1​​)​d/3,0​​

d1/2 = 3,0 cm 

99 % tegenhouden 

Io= 100%

I = 1 % 

I=I​o​​⋅(​2​​1​​)​d/d​1/2​​​​

1=100⋅(​2​​1​​)​d/3,0​​

0,01=(​2​​1​​)​d/3,0​​

Regels logaritmen 

y=a​x​​

x=​a​​log(y)

​a​​log(u)=​​b​​log(a)​​​b​​log(u)​​

0,01=0,5​d/3,0​​

y=a​x​​

x=​a​​log(y)

​3,0​​d​​=​0,5​​log(0,01)

Regels logaritmen 

y=a​x​​

x=​a​​log(y)

​a​​log(u)=​​b​​log(a)​​​b​​log(u)​​

​3,0​​d​​=​0,5​​log(0,01)

​0,5​​log(0,01)=...

----------------------------------

Regels logaritmen 

y=a​x​​

x=​a​​log(y)

​a​​log(u)=​​b​​log(a)​​​b​​log(u)​​

​3,0​​d​​=​0,5​​log(0,01)

​0,5​​log(0,01)=...

​a​​log(u)=​​b​​log(a)​​​b​​log(u)​​

​log((0,5))​​log((0,01))​​=6,644

----------------------------------

Regels logaritmen 

y=a​x​​

x=​a​​log(y)

​a​​log(u)=​​b​​log(a)​​​b​​log(u)​​

​3,0​​d​​=​0,5​​log(0,01)

​3,0​​d​​=6,644

Regels logaritmen 

y=a​x​​

x=​a​​log(y)

​a​​log(u)=​​b​​log(a)​​​b​​log(u)​​

​3,0​​d​​=​0,5​​log(0,01)

​3,0​​d​​=6,644

d=3,0⋅6,644=20cm

Examenopgave Samarium - 153

Samarium-153 komt niet in de vrije natuur voor. Het wordt gemaakt door samarium-152-kernen te beschieten met een bepaald soort deeltjes.
Met welk deeltje moet een samarium-152-kern beschoten worden om samarium-153 te vormen?

1. Alfadeeltje
2. Betadeeltje
3. Gamma foton
4. Neutron

Samarium-153 zendt zowel β⁻-straling als γ-straling uit. Het kan daarom zowel voor een behandeling tegen tumoren gebruikt worden als voor een

scan.

Geef de vervalreactie van samarium-153. 

Samarium hecht zich beter aan geïnfecteerd botweefsel dan aan gezond botweefsel. Daarom kan er tijdens de behandeling ook een scan gemaakt worden van de hond waarin zieke botdelen als lichte vlekken te zien zijn.
Welk soort straling wordt gebruikt om een scan te maken?

1. β⁻-straling, want deze straling heeft een klein doordringend vermogen
2. β⁻-straling, want deze straling heeft een groot doordringend vermogen
3. γ-straling, want deze straling heeft een klein doordringend vermogen
4. γ-straling, want deze straling heeft een groot doordringend vermogen

Het medicijn, met productiedatum 3 juni 9.00 uur, wordt aangeleverd in een flesje met een inhoud van 15 mL. 

Bepaal de halveringstijd van samarium-153.

 

De activiteit van het geleverde samarium-153