4.3 Radioactief verval

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 3

Waar ging het ook alweer over?

Leerdoelen

aan het einde van deze les kun je...

... uitleggen wat ioniserende straling is en wat het effect is op atomen en moleculen

... uitleggen wat halveringsdikte is en ermee rekenen

... uitleggen wat halfwaardetijd is en ermee rekenen

... Uitleggen wat activiteit is en ermee rekenen

Alfa straling

Bètastraling

Gammastraling

- Klein doordringend vermogen

- Sterk ioniserend

- Groter doordringend vermogen dan alfa

- Minder ioniserend dan alpha

- Groter doordringend vermogen dan Beta

- Minder ioniserend dan Beta

Halveringsdikte - bij welke dikte wordt de helft van de straling doorgelaten

Bij Gamma- en Röntgenstraling

Halveringstijd

Halfwaardetijd

Instabiele kernen zenden kernstraling uit. 

Dit betekent dat de hoeveelheid radioactieve deeltjes van een radioactieve stof minder wordt.

De tijd die nodig is tot de helft van het aantal deeltjes in de bron vervallen is, noemen we de halveringstijd of de halfwaardetijd. 

Halfwaardetijd (halveringstijd)

Na de halfwaardetijd:

- is de helft van de instabiele atoomkernen verdwenen 

(deze zijn vervallen en een ander soort atoom geworden)

- is de hoeveelheid straling ook met de helft verminderd 

(er blijven steeds minder instabiele kernen over)

Vraag

De stof nikkel-63 vervalt door bètaverval in koper-63. 

Stel je hebt 1,60 gram nikkel-63. De halfwaardetijd is 100,1 jaar.

Bereken hoe lang duurt het voordat je nog slechts 0,0500 gram over hebt?

1,60 g - 0,80 g

0,80 g - 0,40 g

0,40 g - 0,20 g

0,20 g - 0,1 g

0,1 g - 0,05 g

5 stappen dus 5 x 100,1 = 500,5 jaar

De stof nikkel-63 vervalt door bètaverval in koper-63.
Stel je hebt 1,60 gram nikkel-63.
De halfwaardetijd is 100,1 jaar.
Bereken hoe lang duurt het voordat je nog slechts 0,05 gram over hebt?

1. 200,2 jaar
2. 300,3 jaar
3. 400,4 jaar
4. 500,5 jaar

Vraag

De stof nikkel-63 vervalt door bètaverval in koper-63. 

Stel je hebt 1,60 gram nikkel-63. De halfwaardetijd is 100,1 jaar.

Bereken hoe lang duurt het voordat je nog slechts 0,0500 gram over hebt?

Na 100,1 jaar: 1,60/2=0,80 g

Na 200,2 jaar: 0,80/2=0,40 g

Na 300,3 jaar: 0,40/2=0,20 g

Na 400,4 jaar: 0,20/2=0,10 g

Na 500,5 jaar: 0,10/2=0,05 g

5 stappen dus 5 x 100,1 = 500,5 jaar

Grafiek halfwaarde tijd

In het grafiek zie je een voorbeeld 

van een radioactieve bron waarbij het

aantal deeltjes N afneemt in de tijd.    

Wat is de halfwaardetijd van deze stof?

De halfwaardetijd is in dit geval

10 uur, omdat het 

aantal radioactieve deeltjes N 

elke 10 uur halveert.

Activiteit (A) 

• De activiteit van een radioactieve bron is het aantal radioactieve kernen dat per seconde vervalt
• De activiteit van een radioactieve bron hangt af van:
  1. De hoeveelheid radioactieve stof
  2. De halfwaardetijd
• De eenheid van activiteit is Becquerel (Bq)
  10 Bq: een verval van gemiddeld 10 atoomkernen/seconde

Halveringstijd

Na hoeveel seconden is de activiteit van deze stof gehalveerd? 

t = ?

Halveringstijd

Activiteit is bij 0 sec 16 Bq. De helft van 16 = 8.

Aflezen bij 8 Bq geeft dat de halveringstijd 16 seconden is.

Dus t = 16 seconden

Na hoeveel seconden is de activiteit van deze stof gehalveerd?

1. 10 sec
2. 20 sec
3. 15 sec
4. 30 sec

Halveringstijd

Na hoeveel seconden is de activiteit van deze stof gehalveerd? 

t = ?

Halveringstijd

Activiteit is bij 0 sec 16 Bq. De helft van 16 = 8.

Aflezen bij 8 Bq geeft dat de halveringstijd 16 seconden is.

Dus t = 16 seconden

Vraag

a.  Bepaal de halveringstijd van technetium-100
met behulp van de volgende grafiek hiernaast.

b.  Stel dat je 10 gram hebt van de stof die
beschreven staat in het bovenstaande diagram.
Bepaal hoeveel gram je na 1,5 minuten nog over
hebt.

Halfwaardetijd = 15 s

a?

Halfwaardetijd = 15 seconde

0 s = 10 gr

15 s = 5 gr

30 s = 2,5 gr

45 s = 1,25 gr

60 s = 0,625 gr

75 s = 0,31 gr

90 s = 0,16 gr

b?

Voorbeelden datering

                                                                         <--- Man van Tollund (ong. 2300 jr oud)

.                                                                              Denemarken

.

.

.

.

.

Moeder en baby (ong. 6000 jaar oud)

Nieuwegein                                 --->

Hoe weten ze dit?

Ze maken gebruik van de halfwaardetijd van C-14

We beginnen bij de zon

Straling

Stikstof wordt C-14

Halfwaardetijd C-14 = 5730 jaar

Vraag

Archeologen hebben overblijfselen gevonden ruim zeven tot tien meter onder de grond. Volgens de archeologen hebben sommige botten de karakteristieken van menselijke botten, wat goed mogelijk is gezien het feit dat mensen in het Pleistoceen al leefden in hedendaags Mexico. 

De leeftijd van de botten wordt gevonden met behulp van koolstofdatering met behulp van het isotoop C-14. 

Uit een chemische analyse blijkt dat in de loop van de jaren 75% van C-14 vervallen is. 

Bereken hoe oud de botten zijn?

75% is vervallen, dus is er nog 25% over

100%    0 jaar

50%      5730 jaar (halfwaarde tijd)

25%      11460 jaar

Vraag

De halveringstijd van jood (I-131) is 8 dagen. Artsen gebruiken dit om afwijkingen aan de schildklier te behandelen.

Het ziekenhuis ontvangt een hoeveelheid jood met een activiteit van 64 MBq. 

Dit betekent dat er elke seconde 64 miljoen atoomkernen veranderen. 

Bereken hoe groot de activiteit van I-131 na 40 dagen is. 

antwoord

start: 64 MBq

Na 8 dagen: 32 MBq

Na 16 dagen: 16 MBq

Na 24 dagen: 8 MBq 

Na 32 dagen: 4 MBq

Na 40 dagen: 2 MBq

De halveringstijd van jood (I-131) is 8 dagen. Artsen gebruiken dit om afwijkingen aan de schildklier te behandelen.
Het ziekenhuis ontvangt een hoeveelheid jood met een activiteit van 64 MBq.
Dit betekent dat er elke seconde 64 miljoen atoomkernen veranderen.
Bereken hoe groot de activiteit van I-131 na 40 dagen is.

1. 4 MBq
2. 2 MBq
3. 1 MBq
4. 0,5 MBq

Vraag

De halveringstijd van jood (I-131) is 8 dagen. Artsen gebruiken dit om afwijkingen aan de schildklier te behandelen.

Het ziekenhuis ontvangt een hoeveelheid jood met een activiteit van 64 MBq. 

Dit betekent dat er elke seconde 64 miljoen atoomkernen veranderen. 

Bereken hoe groot de activiteit van I-131 na 40 dagen is. 

antwoord

start: 64 MBq

Na 8 dagen: 32 MBq

Na 16 dagen: 16 MBq

Na 24 dagen: 8 MBq 

Na 32 dagen: 4 MBq

Na 40 dagen: 2 MBq

Kun je uitleggen wat ioniserende straling is en wat het effect is op atomen en moleculen

Ja

Nee

Ongeveer

Kun je uitleggen wat halveringsdikte is en ermee rekenen

Ja

Nee

Ik weet het niet zeker

Kun je uitleggen wat halfwaardetijd is en ermee rekenen

Ja

Nee

Ik weet het niet zeker

Kun je uitleggen wat activiteit is en ermee rekenen

Ja

Nee

Ik weet het niet zeker

Weektaak

Theorie §4.3 & 4.4 leren, blz 78 t/m 84 (zie classroom)

Maken §4.3: Opdr. 50 t/m 96