Kern- en deeltjesprocessen
Bij kernprocessen veranderen atoomkernen en ontstaan nieuwe deeltjes. Voor het examen moet je deze processen beschrijven en er met energie en halveringstijd mee rekenen.
Een atoomkern bestaat uit protonen en neutronen. Bij een kernproces verandert de samenstelling van de kern en komen er deeltjes vrij. Het totale aantal nucleonen blijft gelijk. Ook de totale lading blijft gelijk.
Radioactief verval
Bij alfa-verval verlaat een heliumkern de kern. Bij bèta-min-verval verandert een neutron in een proton. Daarbij ontstaan een elektron en een neutrino. Gamma-straling verandert het atoomnummer niet.
Het bètadeeltje krijgt niet altijd dezelfde energie. Het neutrino krijgt het deel dat het bètadeeltje niet krijgt. De totale energie blijft steeds gelijk. Daardoor zie je in metingen brede banden en geen scherpe lijn.
Kernsplijting en kernfusie
Bij kernsplijting breekt een zware kern in twee lichtere kernen. Bij kernfusie smelten lichte kernen samen tot een zwaardere kern. Bij beide processen verdwijnt een kleine hoeveelheid massa. Die massa komt vrij als energie, volgens E = mc².
Halveringstijd
Na één halveringstijd is de helft van de radioactieve kernen vervallen. Na twee halveringstijden is een kwart over. Reken dus steeds met halveren, niet met een vaste aftrek per dag.
Onthoud
Bij kernprocessen blijven het totale aantal nucleonen en de totale lading gelijk.
Bij bèta-min-verval ontstaan een elektron en een neutrino, en hun energie samen is constant.
Brede energiebanden bij bètastraling wijzen op een variabele energieverdeling over elektron en neutrino.
Bij kernsplijting en kernfusie verdwijnt massa, en die massa komt vrij als energie via E = mc².
Na n halveringstijden is de hoeveelheid over met een factor 1/2 tot de macht n.
Voorbeeld uit een echt examen
ex2
Gevraagd is de orde van grootte van het aantal neutronen dat per seconde de wand raakt. De gegevens staan in de vraag en bij figuur 2.
- 1
Het oppervlak van een atoom is evenredig met het kwadraat van de diameter.
Veelgemaakte fouten
Denk niet dat alle bètadeeltjes dezelfde energie hebben. Kijk naar de brede banden in de meting en bedenk wat het neutrino meekrijgt.
Reken een halveringstijd niet lineair uit. Halveer steeds opnieuw per halveringstijd, zodat na 30 dagen bij 10 dagen halveringstijd 12,5 procent over is.
Zet eerst alle grootheden om naar SI-eenheden. Reken pm dus eerst om naar m voordat je het oppervlak berekent.
Snel checken
Bij bèta-min-verval ontstaan een elektron en een neutrino. Waarom hebben de elektronen een brede energieverdeling?
Een radioactieve bron heeft een halveringstijd van 10 dagen. Hoeveel procent van de kernen is na 30 dagen nog over?