Proefwerk Natuurkunde VWO 5: Radioactiviteit

Proefwerk Natuurkunde VWO 5: Radioactiviteit
Deze toets bestaat uit 5 opgaven. Lees de opgaven goed. Denk aan de
significante cijfers. Je mag je BINAS gebruiken.
Opgave 1: Röntgenstraling (3pt)
In welk opzicht komen röntgenstraling γ-straling overeen; in welk opzicht zijn ze
verschillend?
Opgave 2: 1Ouderdom (4pt)
Het percentage 14C in de lucht, en dus in planten, dieren en mensen is
1,0⋅10−10 %. Tijdens het leven blijft door de stofwisseling dit percentage constant.
Na het (af)sterven is er geen stofwisseling meer en vervalt de 14C, waardoor het
percentage 14C afneemt.
In de ‘lijkwade van Turijn’ blijkt het percentage 0,91⋅10−10 % te zijn.
Bereken hoe oud de lijkwade volgens de dateringstechniek op basis van
koolstofverval zou zijn.
Opgave 3: 1Halfwaardetijd (4pt)
Er wordt een teller ingezet om de
activiteit van een preparaat te
meten. Zonder preparaat geeft de
teller een achtergrondstraling van
20 Bq. De metingen met
preparaat zijn weergegeven in de
bijgaande grafiek.
Bepaal de halfwaardetijd van het
preparaat.
Opgave 4: Uranium (21 pt)
In de NRC van 11 januari 2000 kom je op de voorpagina een stukje tegen over
de ‘Balkanziekte’. Het blijkt te gaan over leukemie. Een vorm van kanker die
vastgesteld is bij enkele soldaten die op de Balkan dienst hebben gedaan. Deze
zou veroorzaakt zijn door het gebruik van munitie die gebruik maakt van verarmd
uranium. Dat verarmd uranium wordt ook gebruikt als ballast in vliegtuigen, zoals
je hebt kunnen horen bij de verhoren, twee jaar geleden, rond de Bijlmerramp.
Als natuurkundigen zijn we niet in de giftigheid van uranium geïnteresseerd,
maar in de dichtheid en de radioactiviteit, zie daarvoor resp. tabel 8 en 25 van
BINAS. We hebben het alleen over de isotopen 235U en 238U, resp. 0,72% en
99,28%.
A
Wat is samenstelling van de kernen van elk van deze twee isotopen.
B
C
D
Geef de reactievergelijking van het verval van
235
U.
In het nevenstaand artikel staat: ‘....het
inademen van uraniumstof leidt tot een
opeenhoping in de longen die slechts zeer
langzaam verdwijnt. Daardoor kan er lokale
stralingsschade aan de long ontstaan die tot
kanker leidt.’
Leg uit of men hierbij denkt aan de α- of aan de γ-stralen.
Leg uit wat het verschil is tussen het begrip dosisequivalent en het begrip dosis
en waarom men het meest in de dosisequivalent is geïnteresseerd.
E
Verarmd uranium is natuurlijk uranium, dus bestaande de isotopen 235U en 238U,
waar men 235U uit heeft gehaald en vervangen door 238U. Zie tabel 25.
Al het uranium is op aarde aanwezig sinds het ontstaan van de aarde 5 ⋅ 109 jaar
geleden.
Bereken het percentage 235U bij het ontstaan van de aarde.
F
Een stofje van 1 µg heeft een activiteit van 12 mBq in de vorm van α-straling. Bij
absorptie neemt het lichaam van zo’n α-deeltje 6,7⋅10-13 J op. De α-straling heeft
in longweefsel een dracht van 40 µm, waardoor 2,7 ⋅ 10-10 kg weefsel de straling
opneemt. De weegfactor van α-straling is 20.
Bereken het jaarlijkse lokale dosisequivalent t.g.v. dit stofje.
Opgave 5: practicum (10pt)
Jorieke en Pauline nemen op 16 maart 2004 deel aan een practicum over
ioniserende straling. Op een van de radioactieve preparaten zit het volgende
etiket:
Ci is een afkorting van ‘curie’, een oude eenheid van activiteit. Zie tabel 5 van het
informatieboek Binas.
A
Bereken de activiteit van het preparaat op 16 maart 2004 in becquerel.
Het 137Cs-preparaat zendt β- en γ-straling uit. Jorieke en Pauline willen de
halveringsdikte van lood voor de γ-straling bepalen. In de figuur hieronder is hun
opstelling te zien.
Ze doen vier verschillende metingen met de GM telbuis.
• De telbuis meet een achtergrondstraling van 24 pulsen per minuut als het
preparaat nog niet onder de telbuis staat.
• Als het preparaat (zonder plaatjes) onder de telbuis is geplaatst, meet de
telbuis 8011 pulsen per minuut.
• Met een plaatje aluminium van 5,0 mm dikte (houdt alle β- straling tegen)
tussen de telbuis en het preparaat meet de telbuis 628 pulsen per minuut.
• Als er behalve het plaatje aluminium ook nog een plaatje lood van 4,0 mm
dikte tussen de telbuis en het preparaat wordt geplaatst, meet de teller
407 pulsen per minuut.
B
Bereken de halveringsdikte van lood voor de uit het preparaat vrijkomende
γ- straling.
De rugzak van Jorieke met daarin een zakje boterhammen heeft tijdens het
practicum in de buurt van het preparaat gelegen.
Pauline zegt tegen Jorieke: “De gammastraling gaat door je rugzak heen. Je
boterhammen zijn dus besmet geraakt.” Pauline doet met deze uitspraak twee
beweringen.
C
Leg van elke bewering uit of deze juist is.