Vraag 12Uraniumkubus
Uitwerkbijlage
Print de uitwerkbijlageDeze vraag beantwoord je op de uitwerkbijlage. Print hem en vul hem in, of neem de figuur over op papier. Stuur daarna een foto van wat je hebt ingevuld.
Schreef je op papier? Maak een foto van de ingevulde uitwerkbijlage. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- In de tabel staan drie waarnemingen over figuur 4, dus lees elke waarneming apart na.
- Denk bij elke waarneming na over wat de grafiek laat zien en wat dat zegt over de beginsituatie, het verval of de halveringstijden.
- Koppel elke waarneming aan precies één van de drie aannames uit de tekst.
- Controleer of elk nummer alleen bij de waarneming past die je erbij zet.
Hier verliezen leerlingen punten
- Let op dat je bij de beginwaarde van de grafiek precies kijkt naar wat er op het begin van de tijd gebeurt.
- Kijk goed naar de verticale as, want het gaat om een verhouding en niet om een aantal kernen.
- Controleer per rij of je het juiste nummer hebt ingevuld, want een omgewisselde rij levert het punt niet op.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
In 2013 werd een kubus van uranium met een mysterieus briefje afgeleverd bij de Universiteit van Maryland. Zie figuren 1 en 2. Op het briefje stond ‘Afkomstig uit een kernreactor die Hitler probeerde te bouwen.’ figuur 1 figuur 2 De universiteit kreeg meer identieke blokjes. Om te achterhalen of de stelling op het briefje waar was, zijn onderzoekers later verschillende metingen gaan uitvoeren. De onderzoekers wilden nagaan: − of het blokje uit puur uranium (uraan) bestaat. − of er in dit blokje kernsplijting heeft plaatsgevonden. − of dit blokje uranium rond 1945 geproduceerd kan zijn. De massa van de massieve kubus is 2,27 kg en de zijden hebben een lengte van 5,08 cm .
Als uranium in een kernreactor gebruikt wordt, vindt een proces genaamd kernsplijting plaats. Bij deze kernsplijting ontstaat onder andere het radioactieve Cs-137 . De onderzoekers willen dus weten of er Cs- 137 in de kubus aanwezig is. Als Cs-137 vervalt, komt daarbij ook gammastraling vrij.
De gammafotonen die vrijkomen bij verval van Cs-137 hebben een − 12 golflengte van 1 ,87 5 · 1 0 m . Om te bepalen of er Cs-137 in de kubus aanwezig is, hebben de onderzoekers gemeten hoeveel gammafotonen de kubus uitzendt bij verschillende foton-energieën. Het resultaat hiervan staat in figuur 3. figuur 3 Hun conclusie na het bestuderen van figuur 3 was dat er geen Cs-137 aanwezig is in de kubus.
De afwezigheid van Cs-137 in de kubus heeft twee mogelijke verklaringen: I Alle Cs-137- atomen zijn vervallen sinds de mogelijke productie in 1945. II De kubus is niet gebruikt voor kernsplijting.
Omdat er van nature een kleine hoeveelheid U-234 aanwezig is in uranium, konden de onderzoekers dit gebruiken om de leeftijd van de kubus te bepalen. Dat deden ze door het verloop van de hoeveelheid U-234 en het vervalproduct Th-230 sinds de productie van het uraniumblokje te modelleren. Het model gaat ervan uit dat Th-230 alleen afkomstig is vanuit het verval van U-234 . In figuur 4 is het resultaat te zien. Op de verticale as staat de verhouding tussen het aantal kernen van Th-230 en van U-234 . Op de horizontale as staat de tijd sinds de productie van het uraniumblokje. figuur 4 Voor het model zijn de onderzoekers uitgegaan van de volgende aannames: 1 U-234 is instabiel. 2 Bij de productie van het blokje was de hoeveelheid Th-230 verwaarloosbaar. 3 De halveringstijd van Th-230 is kleiner dan die van U-234 . Op de uitwerkbijlage staat een tabel met enkele waarnemingen over de grafiek in figuur 4. Bij elke waarneming hoort een van de aannames (1, 2 of 3).
Vul in de tabel op de uitwerkbijlage bij iedere waarneming het nummer in van de aanname die erbij past.