Radioactiviteit

Radioactiviteit
α, β,γ-straling

Rond 1900
onderzocht door
echtpaar Curie
(Pierre en Marie).
 Het betreft straling
afkomstig uit de
kern.
Radioactiviteit

Radioactieve stoffen: stoffen die vanzelf straling
uitzenden.
Radio betekent stralend, en actieve betekend vanzelf.
Een radioactieve stof zendt straling uit die niet zichtbaar is.


Atomen met een instabiele kern zijn radioactief en
zenden ioniserende straling uit: radioactief verval.
Waar straling uit radioactieve bronnen komt,
veranderen moleculen in ionen. Daarom noemen we
deze straling ook wel ioniserende straling.
Besmetting of bestraling?

Radioactieve bron: het voorwerp waarin zich de
radioactieve stof bevind.

Besmet:
als je besmet bent, heb je zelf radioactieve stof op je
huid gekregen of in geademd; je bent dan zelf ook een
bron van straling.

Bestraalt:
als je bestraalt bent, heb je zelf radioactieve stof
geabsorbeerd. Je hebt zelf geen radioactieve stof
binnen gekregen en je bent dus geen radioactieve
bron geworden.
Atomen
Een atoom: positief geladen kern
waaromheen negatief geladen
elektronen bewegen.
De kern bestaat uit twee deeltjes;
nucleonen: neutronen en protonen.
Schrijfwijze: A
Z
X
X: het chemisch symbool van het atoom (nuclide),
A: het massagetal/massanummer/nucleongetal (het aantal kerndeeltjes)
Z: het atoomnummer (het aantal protonen)
Atomen


235-U: een uraniumatoom.
Het atoom heeft atoomnummer 92 in het periodiek systeem. In de
atoomkern zitten 92 protonen. Het massagetal is 235. Het aantal
neutronen is dan 235-92=143. Het aantal neutronen: N = A – Z.
Kernen van een gegeven type atoom hebben altijd hetzelfde
aantal protonen, maar niet altijd hetzelfde aantal neutronen. Deze
kernen worden isotopen genoemd.

De atoomdeeltjes:
1
1
p; proton
1
0
n; neutron
0
1
e; elektron
α, β,γ-straling

α-straling
bestaat uit
heliumkernen

β-straling
bestaat uit
elektronen

γ-straling
α, β,γ-straling
snelheid
ioniserend
vermogen
dracht
α-straling
Groot
(15000 km/s)
Zeer groot,
energie snel
kwijt
Niet ver; 1 dm
in lucht, niet
door kleding
β-straling
300000 km/s
Kleiner
Groter; enkele
meters in lucht
weinig
Zeer groot,
door
laagioniserend
vermogen
door kleine massa:
Ek,β < Ek,α
γ-straling
hoog
Overzicht α, β,γ-straling
Radioactief verval

α-straling
een voorbeeld:

β-straling
een voorbeeld:

γ-straling
een voorbeeld:
A
Z
X  ZA42Y  24He(  straling )  E (nergie )
226
88
A
Z
4
Ra  222
Rn

86
2 He  E
X  Z A1Y  10 e(   straling )  E
40
19
40
K  20
Ca 10 e  E
A
Z
X  ZA X    E
14
Let op: γ-straling komt meestal
voor als bijproduct bij de andere6
radioactieve vervalreeksen

C N  e  
14
7
0
1
Op de site kun je hiermee oefenen: http://www.emmauscollege.nl/nask/applets/vervalreeks.html
Vrijkomende energie
1 eV is de energie die een elektron
opneemt als deze een spanningsverschil
van 1 V doorloopt.
 E = V · Q  [J] = [J/C] · [C]

Activiteit

In een radioactieve stof vervallen er per seconde zeer
veel atomen. Hoe meer atomen per seconde
vervallen, hoe meer straling de stof zal uitzenden. Het
aantal atomen dat per seconde vervalt, wordt de
activiteit A genoemd. De eenheid is becquerel (Bq).
N (t )
A(t )  
t

A(t)
: de activiteit op tijdstip t in Bq (becquerel)
ΔN(t) : het aantal actieve kernen
Δt
: tijd in s (seconden)
Het min-teken geeft een afname aan.
Halveringstijd


Een stof vervalt…. http://www.emmauscollege.nl/nask/applets/vervalwet.html
De activiteit van een hoeveelheid stof wordt geleidelijk aan steeds
minder. Er blijven namelijk steeds minder atomen over die nog
moeten vervallen. De tijd t1/2 wordt de halveringstijd genoemd.
Dit is de tijd waarin de helft van de instabiele atomen van die stof
vervalt. Na verloop van één halveringstijd is het aantal instabiele
atomen dus met 50% afgenomen.
t
 1  t 12
N (t )  N (0)   
2

N(t)
N(0)
t
t1/2
: het aantal actieve kernen op tijdstip t
: het aantal actieve kernen op tijdstip t = 0
: tijd in s (seconden)
: de halveringstijd in s (seconden)
omdat A(t) ~ N(t), geldt ook :
t
A(t)=A(0).
 1  t 12
 
2
Halveringstijd
Grafiek Activiteitsverval van Technetium: het aantal vervalsreacties per seconde;
eenheid: Becquerel, Bq
Halveringsdikte

Als straling op een laag materiaal met een dikte d valt,
wordt een deel ervan geabsorbeerd. De dikte waarbij
de intensiteit wordt gehalveerd, noemt men de
halveringsdikte d1/2.
1
N (d )  N (0)   
2
N(d)
N(0)
d
d1/2
d
d1
2
: het aantal actieve kernen na het doordringen van een dikte d
: het aantal actieve kernen vóór het doordringen
: dikte van het materiaal in m (meter)
: de halveringsdikte
in m (meter)
Risico’s

Het risico van ioniserende
straling beschrijven we met
de begrippen stralingsdosis
en dosisequivalent.
Dosis

De stralingsdosis D is de hoeveelheid
stralingsenergie die een bepaald volume
heeft geabsorbeerd per kg bestraald
materiaal.
E
D
m
D
E
m
: stralingsdosis in Gy (gray)
: geabsorbeerde stralingsenergie in J (joule)
: massa in kg (kilogram)
Dosisequivalent

De stralingsdosis heeft onvoldoende
inzicht in het biologisch effect van de
straling. Hierin speelt namelijk ook de
soort straling een rol. Om dit effect beter
te beschrijven gebruiken we het begrip
dosisequivalent.
Dosisequivalent

Het dosisequivalent H is de stralingsdosis
vermenigvuldigd met de weegfactor die het
effect van de geabsorbeerde straling
beschrijft.
H  D  weegfactor
H
: dosisequivalent in Sv (sievert)
D
: stralingsdosis in Gy (gray)
Weegfactor:
α-straling 20
β- en γ-straling 1
Biologische effecten
Dosisequivalent
Verschijnselen
Minder dan 0,2 Sv Tijdelijke afname van het aantal witte bloedlichaampjes.
0,2 tot 1 Sv
Tijdelijke remming van de vorming van geslachtscellen.
1 tot 2 Sv
Symptomen van stralingsziekten; roodheid van de huid;
groeistoornissen bij kinderen.
2 tot 4 Sv
Ernstige stralingsziekte; inwendige bloedingen; 50% kans op
overlijden binnen 30 dagen.
4 tot 10 Sv
Ernstige stralingsziekte; aantasting van het beenmerg;
darmsyndroom; zeer geringe kans op herstel.
Meer dan 10 Sv
Ernstig darmsyndroom; overlijden binnen enkele dagen.
Einde

Samengevat:
140-151