Radiactiviteit 1 Ioniserende straling 2 Registreren van straling

Radiactiviteit 1. Ioniserende straling. 2. Registreren van straling. 3. Notatie van een kern. 4. Radioactief verval. 5. Halveringstijd en Activiteit. 6. Doordringend vermogen. 7. Dosis en dosisequivalent.

1896: Henri Becquerel ontdekt straling van uranium.

1898: Marie en Pierre Curie ontdekken de straling van polonium en radium.

Ioniserende straling of kernstraling: • a-straling: • b-straling: b- straling = electron b+ straling = positron (VWO) • g-straling • protonen • neutronen

Een atoom: Herkomst Licht, IR, UV, Rö Kernstraling: a, b, g, n, p Kern: protonen en neutronen electronen • Atoomnummer = aantal electronen aantal protonen kernlading • massagetal = aantal protonen + aantal neutronen • Tabel 25: element, at. nr, massagetal. . .

Een koperkern: massagetal = aantal n + aantal p 63 29 Cu atoomnummer = aantal protonen = kernlading De Cu-kern heeft 29 p en 63 n + p dus. . . 63 – 29 = 34 n

Een Lood-204 kern: BINAS tabel 25 isotopen: atoomnummer: 82 symbool: Pb massagetal: 204 • notatie van kern: 204 82 Pb • aantal p = 82 • aantal p + n = 204 • aantal neutronen = 204 – 82 = 122

Isotopen (bijv. van Lood): BINAS tabel 25 isotopen: atoomnummer: 82 symbool: Pb massagetal: 204, 206, 207 enz. 204 Pb : 82 206 Pb : 82 207 Pb : 82 208 Pb : 82 82 p 204 n + p 122 n 82 p 206 n + p 124 n 82 p 207 n + p 125 n 82 p 208 n + p 126 n

Vier natuurlijke isotopen van lood (Pb): 1 3 8 Atoomnummer Pb = 82 Massagetal: Pb-204, Pb-206, Pb-207, Pb-208, gem. 207, 2 82 2

4 • a-straling: He-4 kern = He 2 0 • b-straling: b straling = electron e -1 0 + b straling = positron e 1 • g-straling 0 1 • protonen p 1 1 • neutronen n 0

• Registreren van ioniserende straling. • Fotografische plaat • Wilsonvat • Geiger-Muller teller

• Fotografische plaat (na ontwikkelen):

• Wilsonvat. plexiglas lucht/alcohol damp baan adeeltje Bron koolzuursneeuw ionen spoor alcohol druppels (nevelspoor)

• Wilsonvat. Nevelspoortje van b- -straling (electronen) Nevelsporen van a-straling Bron

• Wilsonvat. a en b- straling:

• Wilsonvat. a en b- straling:

• Wilsonvat. b- straling:

• Geiger-Müller teller: (serieschakeling) Gas Ub = 250 V R 1 = oo R 2 = 1 M W • Geen gesloten stroomkring • I=0 • U 2 = I R 2 = 0 V Teller/ LS

• Geiger-Müller teller. a Ub = 250 V I = 200 m. A R 1 = 0, 25 W R 1 =Moo • • • R 2 = 1 M W Teller /LS a-deeltje ioniseert gasmolekulen Lawine-effect. . , gas wordt geleidend R 1 daalt tot. . en I = wordt dan 200 m. A U 2 = I R 2 = 200. 10 -6. 1. 106 = 200 V U 1 = Ub – U 2 = 250 – 200 = 50 V. . .

• Geiger-Müller teller. • Dode tijd 1 ms • Maximaal 106 deeltjes/s telbaar

Radioactief verval Polonium-209 kern: BINAS tabel 25 isotopen: atoomnummer: 84 symbool: Po massagetal: 209 verval: a 209 84 Po 4 2 He + 205 82 • BINAS tabel 35: atoomnummer 82: X Pb Pb

Radioactief verval van Natrium-24 kern: BINAS tabel 25 isotopen: atoomnummer: 11 symbool: Na massagetal: 24 verval: b- 24 11 Na 0 -1 e + 24 12 • BINAS tabel 35: atoomnummer 12: X Mg Mg

Radioactief verval Natrium-24 kern. 24 11 Na 0 -1 e + 24 12 Mg • Kan een kern een electron uitzenden? • 11 p + 13 n e + 12 p + 12 n • Er is 1 n omgezet in 1 e en 1 p: 1 0 n 0 -1 e + 1 1 p

Halveringstijd van Polonium-209 kern: BINAS tabel 25 isotopen: halwaardetijd 200 j tijd in j % Po 0 100 200 50 400 600 25 12, 5 800 6, 25

Halveringstijd van Polonium-209 kern. BINAS tabel 25 isotopen: halveringstijd 200 j 25% bij 400 j 50% bij 200 j 12, 5% bij 600 j

Halveringstijd Polonium-209 is 200 jaar. Hoeveel % is er over na 1000 jaar? • Hoeveel maal is het gehalveerd? 5 x • ½. ½. ½ = (½)5 = • 0, 03125. 100% = 3, 13 % 0, 03125

Halveringstijd Po-209 is 200 jaar. Hoeveel % is er over na 300 jaar? N(t) = t/t½ N(0). (1/2) = 100% BINAS 300/200. (1/2) = 100. 0, 3536 = 35, 4 % N. B. : t/t 1/2 geeft aan. . . hoeveel keer het is gehalveerd! t/t 1/2 = 1, 5 dus 1 à 2 gehalveerd. . .

Activiteit A: Aantal vervallen kernen per sec of. . Aantal uitgezonden deeltjes per sec. A = (-)d. N/dt Eenheid van A: kernen/s of deeltjes/s = Bequerel = Bq Verband tussen A en de N(t) – t grafiek? A = -d. N/dt = -r. c. van de N(t) – t grafiek

Orgaanschade hangt af van: • Activiteit (aantal deeltjes/s) E • tijd • energie van de deeltjes m • massa van het orgaan • kwaliteitsfactor Q 1 voor b, g resp. 10 voor a, n, p) • soort weefsel (snel delende cellen zijn erg gevoelig)

Dosis en dosis-equivalent: • Geabsorbeerde dosis = geabsorbeerde energie/massa orgaan • Eenheid = J/kg = Gray (Gy) • Dosis-equivalent = kwaliteitsfactor x dosis • Eenheid = Sievert (Sv)

Voorbeeld: • Een klier van 50 g absorbeert 0, 20 m. J a-straling met een kwaliteits-factor 10. Bereken het dosisequivalent. • Dosis = E/m = 0, 00020 J/0, 050 kg = 0, 0040 J/kg (Gy) • Dosisequivalent = 10. 0, 0040 = 0, 040 Sv

Stralingsbelasting: • Achtergrondstraling: 2 m. Sv/jaar (Ned. ) • Röntgenfoto: 0, 01– 1 m. Sv/foto • Wintersport: 0, 03 m. Sv/week • 50 % overlijdt bij: 4 Sv (gehele lichaam)

Röntgenfoto van een rat (na Pu-vergiftiging) Tumor

Doordringend vermogen. straling ‘dracht’ a ‘klein’ b ‘groot’ g ‘heel groot’

Halfwaarde-dikte voor g-straling (1 Me. V): stof beton halfwaardedikte 5 cm staal 3 cm lood 1 cm

Halfwaarde-dikte van beton is 5, 0 cm voor 1 Me. V g-straling. Hoeveel % komt er door een betonnen muur van 30 cm dik? • Hoeveel maal is het gehalveerd? 30/5, 0 = 6 x (½)6 = 0, 0156 • 0, 0156. 100% = 1, 6 %

Toepassingen: • Bestraling • Ouderdomsbepaling • Tracer (organismen/ waterloop) • Diktemeting (staalindustrie)

Bestraling in de geneeskunde Co-60 bron patiënt roterende arm

Melanoom:

Ouderdomsbepaling: • Vorming C-14 in de atmosfeer: 14 7 1 0 N+ n 14 6 1 1 C + p • Verval C-14 (halfwaardetijd 5730 j): 14 6 0 -1 14 7 e + N • Verhouding C-14/C-12 in de C • Verhouding C-14/C-12 in de atmosfeer is constant). • In dode organische stof daalt [C-14].

• In de atmosfeer is de verhouding C-14 : C-12 gelijk aan 1 : 8. 1011 • In een opgegraven boom is de C-14 : C-12 verhouding 0, 25 : 8. 1011 • De halfwaardetijd van C-14 is 5760 j. • Hoe lang geleden ging de boom dood? • Hoeveel maal is het gehalveerd? [C-14] van ‘ 1’ naar ‘ 0, 25’ dus aantal C-14 kernen is 2 x gehalveerd. • leeftijd = 2. 5760 = 11. 520 j

Tracer in de geneeskunde. Uitzaaiïngen

Diktemeting in de papierindustrie: b--straler

Kerncentrale Delft koelwater bron

Einde