4.3 Radioactief verval

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g
• Leerjaar 3

Waar ging het ook alweer over?

Radioactief verval

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

Halveringstijd

Leerdoelen

Aan het eind van de les kun je...

... uitleggen wat halveringstijd is.

... uitleggen waarom je een grote hoeveelheid deeltjes nodig hebt om betrouwbaar halveringstijden te voorspellen uit een diagram.

Halveringstijd

Instabiele kernen zenden kernstraling uit. 

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

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

Halveringstijd (halfwaardetijd)

Na de halveringstijd:

- 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

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

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.

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

                                                                         <--- Dinosaurus veren van 100 miljoen j                                                                              jaar oud

.

.

.

.

.

.

                Lichaam van nodosaurus,

                110 miljoen jaar oud   --->

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

Wat is de halfwaardetijd van I, II en III? Schrijf deze op.

Vervolgvraag

Zoek in de Binas de namen van de stoffen op.

Hoe meer kernen per seconde veranderen, hoe meer straling er wordt uitgezonden.

De activiteit van een hoeveelheid materiaal wordt steeds kleiner. 

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 (+ 8 dagen., want dan is de activiteit gehalveerd)

Na 24 dagen: 8 MBq (+ 8 dagen, want dan is de activiteit gehalveerd))

Na 32 dagen: 4 MBq ( enz.)

Na 40 dagen: 2 MBq

Vraag

De aluminium-isotoop Al-28 heeft een halveringstijd van 24 seconden.

Een onderzoeker meet een activiteit A =  3,63 miljoen Bq.

1a) Laat met een tabel zien hoe groot de activiteit is na 24 seconden.

1b) Laat nu met een tabel zien hoe groot de activiteit is na 96 seconden