Stralingspracticum Leon Weggelaar H5D

Radioactiviteit
Stralingspracticum
Leon Weggelaar
H5D
1
0.0
Algemene Inleiding
Radioactiviteit, ook wel activiteit genoemd, is een natuurkundig fenomeen: bepaalde isotopen zijn
instabiel en veranderen (desintegreren) spontaan in een andere atoomsoort. Dit noemt men
radioactief verval.
Bij dit proces zenden ze straling uit. Na de desintegratie is de atoomkern veranderd van
samenstelling, met name in de aantallen protonen en neutronen. Zo ontstaat een atoom van een
andere atoomsoort, hetzij een andere isotoop van hetzelfde element, hetzij een ander element.
In sommige situaties is het desintegratieproduct, ook wel het dochternuclide genoemd, zelf ook weer
instabiel. Het proces gaat door totdat de ontstane atoomkern in een stabiele vorm is geraakt. Men
spreekt dan van een vervalketen.
In HAVO-5 moet een practicum gedaan worden met verschillende radioactieve isotopen.
Praktische opdracht door:
Leon Weggelaar
H5D
11-02-‘08
2
0.1
Inhoudsopgave
0.0
0.1
Algemene Inleiding
Inhoudsopgave
Pagina 2
Pagina 3
1.0
1.1
Inleiding
Radioactiviteit
Pagina 4
Pagina 4
2.0
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
Experiment
Doelstelling
Hypothese
Opstelling
Experiment
veiligheid
Resultaten 2A
Resultaten 2B
conclusie
Pagina 5
Pagina 5
Pagina 5
Pagina 5
Pagina 6
Pagina 6
Pagina 7
Pagina 8
Pagina 9
3.0
3.1
3.2
Slot
bronnen
logboek
Pagina 10
Pagina 10
Pagina 10
4.0
Bijlagen
Pagina 11
3
1.0
Inleiding
Ioniserende straling wordt in de volksmond vaak radioactieve straling genoemd, maar dit is eigenlijk
een verkeerde naam. Want de straling zelf is niet radioactief. De straling is het gevolg van
radioactiviteit, het gevolg van het spontane uiteenvallen van atomen. Bovendien is “radioactieve
straling” erg dubbelop, radioactief betekent in feite al “straling uitzendend”, dus dat wordt dan
“stralingsuitstralende straling”.
Maar het is gewoon makkelijk om "radioactieve straling" te zeggen.
De officiële naam is ioniserende straling. Deze straling kun je niet zien, horen, proeven ruiken of
voelen.
1.1
Radioactiviteit
Radioactiviteit zelf is niet gevaarlijk, maar de straling die erbij vrijkomt wel. Namelijk ioniserende
straling. Omdat deze straling andere atomen kan ioniseren, kunnen er DNA-moleculen worden
beschadigd. En daardoor kunnen lichaamscellen veranderen. Gezondheidseffecten over een lange
tijd kunnen hier het gevolg van zijn, bijvoorbeeld kanker. De kans op dit effect neemt toe met de
toename aan blootstelling.
Maar er kunnen ook effecten optreden voor een maar korte tijd, omdat veel lichaamscellen tegelijk
worden gedood. Dit kunnen minder erge effecten zijn, zoals een rode huid. Dat gebeurt vaak bij
kankerpatiënten die bestraald worden. Directe effecten van straling kunnen ook erg ernstig zijn en in
het ergste geval zelfs dodelijk. Het effect van de straling hangt sterk af van de hoeveelheid straling en
de soort straling. Kleine hoeveelheden straling hebben geen grote gevolgen. Er zijn zelfs die zeggen
dat een kleine hoeveelheid straling positieve gezondheidseffecten kan hebben.
Radioactiviteit wordt uitgedrukt in becquerel (Bq). Als er van een stof 1 atoom per seconde vervalt is
die stof een radioactieve bron met een sterkte van 1 becquerel.
Eén Bq wordt ook wel 1 desintegratie per seconde (dps) genoemd.
Om wat duidelijkheid te verkrijgen over hoe klein of hoe groot een becquerel is: de minister van
Volksgezondheid grijpt pas in als u voedsel krijgt aangeboden dat radioactiever is dan 600 Bq per
kilogram. De hoeveelheid natuurlijke radioactieve stoffen in een mens is zo'n 120 Bq per kilogram.
De gemiddelde mens is dus een radioactieve bron van ca 8500 Bq.
Met name binnen de olie-industrie, bijvoorbeeld bij metingen van de natuurlijke radioactiviteit van
gesteenten of mineralen, wordt voor de mate van radioactiviteit meestal de gamma-ray waarde
gebruikt. Deze waarden zijn opgesteld door het American Petroleum Institute.
4
2.0
Experiment 2
Radioactief verval van radon-220
2.1
Doelstelling
Bepalen van de halveringstijd van het gasvormige Radon-220 door middel van een experiment
waarin we gebruik maken van de geleiding van een ioniserende stof. Hoe groter de activiteit hoe
meer stroom er loopt. Dit kunnen we direct plotten in een grafiek.
2.2
Hypothese
Naar verwachting zullen we een afnemende, dalende lijn krijgen op de grafiek. Het vervallen van een
stof gebeurd willekeurig. Maar de halveringstijd is gemiddeld gelijk. En omdat de gehalveerde
waarde ook weer met de helft halveert blijft nog een kwart over, dat gaat zo verder. Er is dus een
kwadratisch verband.
2.3
Opstelling
De opstelling is als volgt:
5
2.4
Experiment
Het experiment is, om uit te voeren, erg simpel. De X,T schrijver schrijft alle waarden zo op papier.
Toch is het handig een stuk papier bij de hand te hebben om handmatig de waarden bij te houden.
Bij het starten van het experiment wordt eerst de versterker aangezet en de X,T schrijver
geactiveerd. Vervolgens knijpen we in het flesje met het radioactieve gas radon.
Het gas komt in de ionisatiekamer waar twee polen zitten met een spanning van 90volt. Als de
concentratie geladen deeltjes hoog genoeg is kan er stroom gaan lopen. De hoeveelheid stroom die
loopt wordt eerst door de versterker versterkt en vervolgens geplot door de x,t schrijver.
Bij experiment A is een ampèremeter aan de versterker gehangen om handmatig de stroom af te
lezen. Bij experiment B is een plotter gebruikt, dat maakt het werk een stuk makkelijker.
Verder zijn beide proeven geheel identiek.
2.5
Veiligheid
Radon is een edelgas en gaat dus met vrijwel geen enkel ander materiaal een chemische verbinding
aan. Het inademen brengt dan ook geen risico's met zich mee. Het gas wordt direct weer
uitgeademd. Radon is echter radioactief; het valt uiteen in andere (radioactieve) stoffen. Die stoffen
hechten zich aan rondzwevende stofdeeltjes, die weer worden ingeademd. Als deze stofdeeltjes zich
op longweefsel vastzetten, kan dit weefsel door de afgegeven straling worden beschadigd. Op deze
manier kan op den duur longkanker ontstaan.
Volgens de Gezondheidsraad leidt blootstelling aan radon
binnenshuis in Nederland rond het jaar 2003 tot naar schatting 100
tot 1200 extra gevallen van longkanker. Als waarschijnlijkste
schatting geeft de Gezondheidsraad 800 extra gevallen van
longkanker. Hoe groot de kans op longkanker is, hangt af van de tijd
die iemand aan radon wordt blootgesteld en de concentratie
waaraan iemand is blootgesteld. De gemiddelde kans per jaar voor
een Nederlander om te overlijden aan radon is 1 op 20.000.
Daarmee ligt het gezondheidsrisico boven het zogeheten Maximaal
Toelaatbaar Risico (MTR). Voor kankerverwekkende stoffen
betekent deze MTR dat blootstelling aan een bepaalde stof hooguit
één extra sterfgeval per jaar per miljoen blootgestelde inwoners
mag veroorzaken. Aan radon wordt iedereen blootgesteld. In het
geval van radon is het risico dus 800 per 16 miljoen ofwel 50
sterfgevallen per miljoen mensen per jaar.
Uit onderzoek blijkt dat radon met name extra risico's oplevert in
combinatie met roken. Niet roken kan dus ook bijdragen in
vermindering van de risico's.
Voor het practicum is Radon relatief ongevaarlijk.
6
2.6
Resultaten 2A
Onderstaande tabel bevat de gemeten waarden van experiment A.
No. Is het nummer van de meting
de Tijd is in seconden weergeven en de stroomsterkte in milliampères.
No.
Tijd (s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
(mA)
Stroomsterkte (mA)
20
6+
40
6+
60
5,8
80
4,5
100
3,5
120
2,8
140
2,0
160
1,7
180
1,4
200
1,0
220
0,7
240
0,7
260
0,5
280
0,4
300
0,4
320
0,3
340
0,2
360
0,2
380
0,1
400
0,1
Halveringstijd: 60s
verval radon-220
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360
(S)
7
2.7
Resultaten 2B
Positie
tijd (s)
percentage (%)
16,0
20
100
16,5
40
100
17,0
60
80
17,5
80
70
18,0
100
50
18,5
120
40
19,0
140
25
19,5
160
22
20,0
180
22
20,5
200
20
21,0
220
18
21,5
240
17
22,0
260
12
22,5
280
10
23,0
300
10
23,5
320
8
24,0
340
8
24,5
360
8
25,0
400
7
Halveringstijd: 60s
8
2.8
conclusie
Radon is een radioactieve stof met een vrij korte halveringstijd. Dat is gebleken en dat was ook de
bedoeling. De door ons berekende halveringstijd is 60 seconden. De literatuurwaarde is 55,6
seconden.
Deze literatuurwaarde is berekend met uiterst precieze apparatuur en onder ideale omstandigheden.
Persoonlijk vind ik dat we erg dicht bij de literatuurwaarde zijn gekomen met slechts een afwijking
van 8%.
We kunnen dus concluderen dat de literatuurwaarde zeker klopt, en dat het experiment goed
uitgevoerd is.
9
3.0
Slot
Tot slot wil ik nog toevoegen dat ik dit een erg leuk practicum vond. Straling interesseert mij zeker en
het was erg leuk hier een keer mee te mogen experimenteren.
3.1
bronnen
http://nl.wikipedia.org
http://en.wikipedia.org
http://www.phys.uu.nl
http://www.rivm.nl/milieuportaal/onderwerpen/straling-en-EM-velden/ioniserende-straling/
3.2
logboek
11-01-08
Stralingspracticum
1,5 u
11-01-08
Overleg over verdeling
1,0 u
12-01-’08
Zoeken van extra informatie
2,0 u
13-01-’08
Zoeken van extra informatie
2,0 u
14-01-’08
uitwerken informatie
2,0 u
23-01-’08
uitwerken informatie
1,0 u
24-01-’08
uitwerken gegevens
2,5 u
02-02-’08
afmaken totaal product
1,0 u
05-02-’08
afmaken totaal product
2,5 u
Totaal:
15,5 u
10
4.0
Bijlagen
BIJLAGEN
11
Page intentionally left blank
12