Ioniserende straling, radioactief verval en activiteit
Ioniserende straling en radioactief verval zijn de basis van nucleaire diagnostiek en stralingsbescherming. In het examen moet je vervalvergelijkingen opstellen en met halveringstijd en activiteit kunnen rekenen.
Soorten ioniserende straling
Bij radioactief verval zendt een onstabiele kern straling uit om stabieler te worden. Alfastraling bestaat uit heliumkernen en heeft een groot ioniserend vermogen maar een kleine dracht. Bètastraling bestaat uit elektronen (bèta-min) of positronen (bèta-plus) en heeft een grotere dracht. Gammastraling is elektromagnetische straling en heeft een groot doordringend vermogen.
Vervalvergelijkingen
Bij een kernreactie moet het totale massagetal en het totale atoomnummer aan beide kanten van de pijl gelijk zijn. Bij bèta-min-verval verandert een neutron in een proton. Het atoomnummer neemt dus met 1 toe en het massagetal blijft gelijk.
Halveringstijd en activiteit
De activiteit A is het aantal vervalreacties per seconde, gemeten in becquerel (Bq). Na elke halveringstijd is de helft van de kernen vervallen. Er geldt A = A₀ · (1/2)^(t/t½). Je leest de halveringstijd af uit een (N,t)-diagram of uit Binas of ScienceData.
Dosis en stralingsbescherming
De geabsorbeerde dosis is de energie per kilogram lichaamsmassa, in gray (Gy). Met de equivalente dosis, in sievert (Sv), houd je rekening met de soort straling. Stralingsbeschermingsnormen gelden voor de effectieve totale lichaamsdosis. Een dosimeter meet de dosis die iemand heeft opgelopen.
Onthoud
Bij bèta-min-verval neemt het atoomnummer met 1 toe en blijft het massagetal gelijk.
Een kernreactie kloppen: massagetal en atoomnummer zijn aan beide kanten gelijk.
Na één halveringstijd is de helft van de activiteit over.
Bij een afname van een percentage is nog (100 − percentage)% over.
Dosis wordt in gray gemeten, equivalente dosis in sievert.
Voorbeeld uit een echt examen
ex2
De cesiumcapsule moet vervangen worden zodra de activiteit met 30% is afgenomen. Bepaal na hoeveel jaar dat is.
- 1
Halveringstijd van Cs-137 uit Binas-tabel 25A (of ScienceData 1.11): t½ = 30 jaar.
Veelgemaakte fouten
Bij bèta-min-verval het massagetal laten toenemen; het massagetal blijft gelijk en het atoomnummer gaat met 1 omhoog.
Halveringstijd en levensduur verwisselen; na één halveringstijd is de helft over, niet nul.
Het percentage van de afname direct als factor gebruiken; bij 30% afname reken je met 0,70, niet met 0,30.
Snel checken
Bij bèta-min-verval van een kern geldt:
Een bron heeft een halveringstijd van 30 jaar. Hoeveel procent van de oorspronkelijke activiteit is er na 60 jaar nog over?