[k1]5

Overal Natuurkunde 4 havo
Uitwerkingen oefenopgaven
5 Straling
5.6 Afsluiting
Oefenopgaven
62
Estr = P ∙ t = 50 ∙ 10−3 × 8,0 ∙ 10−3 = 4,0 ∙ 10−4 J
D=
𝐸str
𝑚
=
0,20 × 4,0∙10−4
0,35
= 2,3 ∙ 10−4 Gy
Met H = wR ∙ D en wR =1 volgt: H = 2,3 ∙ 10−4 Sv = 0,23 mSv
63
𝟎
𝟔𝟑
a 𝟔𝟑
𝟐𝟖Ni → −𝟏e + 𝟐𝟗Cu
b Het nikkel zendt β-straling uit; dat zijn elektronen.
Het nikkel krijgt dus een elektronentekort en wordt dus positief geladen.
Het koper ontvangt een deel van deze elektronen en wordt dus negatief geladen.
c Als het koperen plaatje het nikkelen plaatje raakt, springen de elektronen weer terug naar het nikkel
en ontladen beide plaatjes. De aantrekkende kracht valt weg en door de veerkracht schiet de
kunststofstrip dan terug.
d Er dringen dan meer β-deeltjes door het koperen plaatje heen. Ze worden dan dus niet ingevangen.
Dat maakt de batterij minder effectief.
e γ-straling heeft een groter doordingend vermogen.
Het kan dus buiten de batterij komen en daar stralingsgevaar opleveren.
f De batterij zet kernenergie om in elektrische energie, dus η =
𝑃el
𝑃kern
.
Eβ = 17 keV = 17 ∙ 103 × 1,6 ∙ 10−19 J = 2,72 ∙ 10−15 J
Pkern = A ∙ Eβ = 1,8 ∙ 107 × 2,72 ∙ 10−15 = 4,9 ∙ 10−8 W
η=
𝑃el
𝑃kern
=
1,4∙10−9
4,9∙10−8
= 0,029
g De halfwaardetijd van 63Ni is 85 jaar. Na 85 jaar is het vermogen van de batterij dus pas
gehalveerd.
© 2013 Noordhoff Uitgevers bv
UITWERKINGEN OEFENOPGAVEN 4 HAVO HOOFDSTUK 5
1
64
a
241
95Am
→ 𝟒𝟐He +
𝟐𝟑𝟕
𝟗𝟑Np
b Omschrijven van de formule levert: N = A ∙
𝑡½
.
0,693
t½ = 432 jaar = 432 × 365 × 24 × 3600 s = 1,36 · 1010 s
N=A∙
𝑡½
0,693
1,36∙1010
= 37 ∙ 103 ×
0,693
= 7,27 · 1014
mAm = N · matoom = 7,27 · 1014 × 4,00 · 10−25 = 2,9 · 10−10 kg
c De americium-bron zendt de α-deeltjes in alle richtingen uit, dus niet alleen in de richting van de
ionisatiekamer. Tussen de americium-bron en de ionisatiekamer bevindt zich lucht, die een deel
van de α-deeltjes absorbeert.
d Per α-deeltje vinden
5,6∙106
34
= 1,65 · 105 ionisaties plaats.
Per seconde zijn er dat dus: 5,0 · 103 × 1,65 · 105 = 8,24 · 108 ionisaties.
Bij elke ionisatie komt een elektron vrij, dus er komen per seconde ook 8,24 · 10 8 elektronen vrij.
Deze hebben samen een lading van 8,24 · 108 × 1,60 · 10−19 C = 1,32 · 10−10 C.
De stroomsterkte is dan dus:
Q
𝑡
=
1,32∙10−10 C
1s
= 1,3 · 10−10 A.
65
𝟏𝟑𝟏
𝟎
a 𝟏𝟑𝟏
𝟓𝟑I → −𝟏e + 𝟓𝟒Xe
b γ-straling heeft een groot doordringend vermogen en gaat daardoor grotendeels de schildklier uit.
Bovendien heeft deze straling een klein ioniserend vermogen.
β-straling heeft een groot ioniserend vermogen. Ook heeft deze straling een kleine dracht en geeft
dus vrijwel al zijn energie in de schildklier af.
De β-straling veroorzaakt dus vrijwel alle schade.
c Een deel van de γ-straling komt door het grote doordringende vermogen het lichaam van de patiënt
uit. De patiënt is voor de baby dus een stralingsbron.
d Op het tijdstip t = 20 d is de grafiek minder steil dan op het tijdstip t = 2 d. Op t = 20 d loopt de
patiënt dus niet meer zo veel straling op. Dat komt doordat er per seconde niet meer zoveel
jood-131-kernen vervallen.
e Na zes dagen is de dosis 60 Gy, na 12 dagen 90 Gy, na 18 dagen 105 Gy, enzovoort. Steeds is na
zes dagen de toename van de dosis gehalveerd. Dan moet ook steeds na zes dagen de activiteit
zijn gehalveerd.
f toename dosis per uur =
geabsorbeerde energie per uur
massa van de schildklier
De toename van de dosis in een uur gelijk is aan de steilheid van de grafiek: 4,5 Gy per 8,0 uur.
D=
𝐸
𝑚
, dus E = D · m. Hieruit volgt dat de schildklier
4,5
8,0
× 0,045 = 2,53 · 10−2 J per uur absorbeert.
De activiteit A (in Bq) is gelijk aan het aantal kernen dat per seconde vervalt. Per verval wordt
3,0 · 10−14 J door de schildklier geabsorbeerd.
De energie E die de schildkier in een uur absorbeert = A × 3,0 · 10−14 × 3600.
A=
25,3∙10−2
3,0∙10−14 × 3600
© 2013 Noordhoff Uitgevers bv
= 2,3 · 108 Bq
UITWERKINGEN OEFENOPGAVEN 4 HAVO HOOFDSTUK 5
2