15 Kernenergie
advertisement
Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie Newton havo deel 2 89 15 Kernenergie 15.1 Inleiding Voorkennis 1 Ioniserende straling a De instabiele kern van een atoom. b soort straling bestaat uit -straling heliumkernen -straling elektronen matig matig -straling elektromagnetische straling klein groot c eigenschappen ioniserend doordringend vermogen vermogen groot klein Dosimeter en Geiger-Müllerteller. d De dosis D is de geabsorbeerde stralingsenergie per kg van het bestraalde voorwerp. Het dosisequivalent H is de dosis, vermenigvuldigd met een weegfactor (Q) voor de soort straling. E H D weegfactor D str Formules: en m Eenheden: e D in Gy (gray = J/kg) en H in Sv (sievert) weefsel/orgaan geslachtsorgaan dosisequivalent (Sv) > 10 (lokaal) acute stralingseffecten steriliteit beenmerg >5 dood door bloedverlies of infecties darm > 10 (lokaal) dood door ontwrichting van de stofwisseling centraal zenuwstelsel > 50 (lokaal) dood door beschadiging hersencellen 2 Radioactief verval a Overeenkomst: isotopen zijn elementen met hetzelfde atoomnummer Z. Verschil: isotopen hebben een verschillend massagetal A. b Bij het verval van een radioactieve isotoop zendt de kern - of -straling uit en in sommige gevallen ook -straling. Hierbij ontstaat er een ander element. c De activiteit is het aantal instabiele kernen dat per seconde vervalt. De eenheid is Bq (becquerel). d De activiteit van een isotoop neemt af, na één halveringstijd is de activiteit half zo groot. e 226 222 4 88 Ra 86 Rn 2He en 131 53 I 131 54 Xe 0 1e f De som van de massagetallen links en rechts van de reactiepijl is gelijk de 'massa' blijft behouden. (N.b. in § 2.1 leer je in verband met de omzetting massa in energie de term ‘massadefect’ kennen). De som van de atoomnummers links en rechts van de reactiepijl is gelijk de totale lading blijft behouden. 3 Stralingsbelasting a Bij uitwendige bestraling bevindt de bron zich buiten het lichaam. Dan is -straling het gevaarlijkst want deze dringt het diepst in het lichaam door. Bij inwendige bestraling bevindt de bron zich in het lichaam. Dan is -straling het gevaarlijkst want deze straling geeft dan het grootste aantal ionisaties per cel (weegfactor = 20). b Er zijn twee mogelijkheden: afstand houden en afscherming van de bron. c Men spreekt van besmetting als de radioactieve stoffen op of in het lichaam komen. Bij besmetting kan er zowel sprake zijn van uitwendig als inwendig bestraling. Het ligt eraan waar de radioactieve stoffen zich bevinden. Besmetting ontstaat als een bron open is en de radioactieve stoffen vrijkomen. Uitwendig is bestrijding mogelijk door wassen, inwendig is er weinig aan te doen. Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie Newton havo deel 2 90 4 Elektriciteitsvoorziening a Een thermische centrale werkt met warmte. Met de warmte wordt hete stoom gemaakt die een hoge druk heeft en daardoor via een stoomturbine een generator aan kan drijven. De generator produceert op zijn beurt de gewenste elektrische energie. Energieomzetting: chemische energie of kernenergie wordt via de tussenstap 'warmte' (hete stoom onder hoge druk) eerst omgezet in bewegingsenergie van de stoom en daarna omgezet in elektrische energie. b Chemische energie ontstaat bij verbranding van fossiele brandstoffen zoals steenkool, aardolie of aardgas. c Bij de omzetting van chemische energie ontstaat luchtvervuiling. Deze zou je zoveel mogelijk tegen kunnen gaan door de afvalgassen eerst via filters zoveel mogelijk te reinigen van stof en giftige gassen. Chemische energie haal je uit de brandstofvoorraden die op den duur uitgeput zullen raken. Dit kun je zoveel mogelijk tegengaan door de centrale zo rendabel mogelijk te maken. Ook kun je de mensen aanmoedigen zo zuinig mogelijk om te gaan met het gebruik van elektrische energie. Daarnaast kun je proberen de mogelijkheden van gebruik van zonne-, water- en windenergie te gebruiken of door gebruik te maken van brandstofcel en fusiereactor. 15.2 Kernreacties Kennisvragen 7 Kernsplijting: gaat niet spontaan, er wordt een neutron in de kern geschoten. Er ontstaan diverse splijtingsproducten. Radioactief verval: gaat spontaan, er komt een - of -deeltje vrij (soms met een -foton). Er ontstaan steeds dezelfde vervalproducten. 8 a Uranium: U-235 ( 235 92 U ) b Bij de splijting ontstaan komen steeds enkele neutronen vrij die de reactie in stand kunnen houden. 9 Bij een gecontroleerde kettingreactie kan men het aantal reacties per seconde regelen door het invangen van vrijkomende neutronen door atoomkernen van een andere stof dan uranium. Het kettingproces wordt hierbij in de hand gehouden (voorbeeld: kerncentrale). Bij een ongecontroleerde kettingreactie verloopt het aantal splijtingen per seconde explosief, waardoor een kernexplosie ontstaat (voorbeeld: kernbom). 10 Bij kernsplijting valt een zware kern in twee of meer lichte kernen uiteen. Bij een kernfusie worden twee lichtere kernen samengevoegd tot een zwaardere kern. Overeenkomst: bij beide reacties komt energie vrij. 11 a 235 92 U en 238 92 U b In U-235 zitten 92 protonen en 235 92 = 143 neutronen. In U-238 zitten 92 protonen en 238 92 = 146 neutronen. 1 1H 12 a proton: of 1 1 b -deeltje: 4 2 He c positron: 0 0 1 e , 1 13 a 235 92 U 235 92 U 1 0n 1 0n of p neutron: 1 0 n 4 2 -deeltje: 0 1 e elektron: , 0 1 of of 140 54 Xe 141 56 Ba 94 1 38 Sr 2 0 n 92 1 36 Kr 3 0 n (vergelijking 1) (vergelijking 2) b Bij de 1e vergelijking: 2 en bij de 2e vergelijking: 3 neutronen. Vervolg op volgende bladzijde. 0 1 e Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie Newton havo deel 2 91 Vervolg van opgave 13. c Gegeven: het massadefect bij reactie 1: m = 3,310–28 kg en bij reactie 2: m = 3,110–28 kg. Voor het massadefect geldt de vergelijking E = m c 2 BINAS (tabel 7): de lichtsnelheid c = 2,998108 ms–1 N.B. 1 MeV = 1106 1,60210–19 = 1,60210–13 J 1 J 1 MeV 1,602 1013 Vgl. 1 E = 3,310–28 (2,998108)2 = 2,96610–11 J = 185,39 MeV Afgerond: E = 1,9102 MeV Vgl. 2 E = 3,110–28 (2,998108)2 = 2,78610–11 J = 174,16 MeV 14 a 140 54 Xe β; 16 s 140 55 Cs 0 1e 94 38 Sr en β; 1,3 min Afgerond: E = 1,7102 MeV 94 39Y 0 1e b Volgens BINAS (tabel 25 – Isotopen) zijn Cs-133 en Y-89 stabiel. De vervalproducten Cs-140 en Y-94 worden niet in BINAS vermeld. Deze zijn (hoogstwaarschijnlijk) wel radioactief omdat ze veel meer neutronen hebben dan de stabiele isotopen. 15 235 1 92 U 0 n 16 a X1: 90 37 Rb 148 57 La X2: 85 35 Br 3 01n 90 39Y X3: 143 57 La X4: 143 59 Pr b De kern met de grootste halveringstijd: volgens BINAS (tabel 25) is dat Sr-90. Deze heeft een halveringstijd t1/2 van 28 jaar. 17 De reactievergelijking ziet er als volgt uit: 126 C 126 C 24 12 Mg BINAS (tabel 25 – Isotopen) geeft de waarden van de atoommassa’s in de eenheid ‘u’. N.B. De atoommassa = de kernmassa + de totale massa aan elektronen. Aangezien links en rechts van de reactiepijl echter evenveel elektronen geteld worden, heffen de massa’s van de elektronen elkaar links en rechts van de reactiepijl op en kun je dus met de atoommassa’s rekenen hoewel het om kernreacties gaat! Links van de reactiepijl is de massa = 2 12,000000 = 24,000000 u Rechts van de reactiepijl is de massa = 23,98505 u Het massadefect m = 24,000000 – 23,98505 = 0,01495 u = 0,01495 1,6605410-27 = 2,4825110-29 kg Dit massadefect wordt omgezet in energie: E = m c 2 BINAS (tabel 7): de lichtsnelheid c = 2,998108 ms–1 E = 2,4825110-29 (2,998108)2 = 2,2312810–12 J Aangezien 1 MeV = 1106 1,60210–19 = 1,60210–13 J 1 J is de energiewaarde ook te schrijven als E 2,23128 1012 1,602 1013 1 1,602 1013 MeV 13,928 MeV Afgerond: E = 2,23110–12 J = 13,93 MeV 18 Gegeven: 6 –19 = 3,20410–13 J. kernreactie 73 Li 42 He 11 5 B ; Ek, = 2,0 MeV = 2,010 1,60210 a Ek,max 1/ 2 m v max 2 3,204 1013 1/ 2 6,6447805 1027 v 2 v 2 3,204 1013 6,6447805 10 27 9,820 106 m/s Afgerond: v = 9,8106 m/s b Energie komt vrij doordat er bij de reactie sprake is van een massadefect: E = m c 2 In BINAS (tabel 25 – Isotopen) kun je de waarden vinden van de atoommassa’s in de eenheid ‘u’. N.B. Links en rechts van de reactiepijl komen evenveel elektronen voor, dus deze bijdragen heffen elkaar op. Links van de reactiepijl is de massa = 7,016004 + 4,002603 = 11,018607 u Rechts van de reactiepijl is de massa = 11,009305 u Het massadefect m = 11,018607 – 11,009305 = 0,09302 u = 0,09302 1,6605410-27 = 1,5446310-29 kg Vervolg op de volgende bladzijde. Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie Newton havo deel 2 92 Vervolg van opgave 18. Dit massadefect wordt omgezet in energie: E = m c 2 BINAS (tabel 7): de lichtsnelheid c = 2,998108 ms–1 E = 1,5446310-29 (2,998108)2 = 1,38831810–12 J Aangezien 1 MeV = 1106 1,60210–19 = 1,60210–13 J 1 J is de energiewaarde ook te schrijven als E 1,388318 1012 1,602 1013 1 1,602 1013 8,6662 MeV c 7 4 3Li 2He 105B 01n d 7 4 3 Li 2He 104Be 11p ; BINAS (tabel 25): Be-10 vervalt volgens 10 4 Be MeV Afgerond: E = 8,7 MeV 105 B 6 β; 2,710 j 0 1e e De halveringstijd van Be-10 is t1/2 = 2,7106 j 8,1106 j = 3,0 t1/2 3 Na 8,1106 j is er nog 1 1 -deel over. En dus is 7 -deel van de kernen vervallen. 8 8 2 7 D.w.z. 3,2 10 4 2,80 10 4 Afgerond: 2,810 4 kernen zijn vervallen. 8 19 a b 238 1 92 U 0 n 239 93 Np 239 92 U 239 94 Pu c Het is instabiel. 20 a 10 1 5B 0n 239 93 Np 0 1e het vervalproduct is Np-239 het vervalproduct is Pu-239 0 1e 239 94 Pu 235 92 U 42 He 4 7 2 He 3 Li b Door de massa links en rechts van de reactiepijl met elkaar te vergelijken kun je zien of er bij de reactie massa ‘onstaat’ of juist ‘verdwijnt’. In het eerste geval is er energie nodig, in het tweede geval komt er energie vrij. In BINAS (tabel 25 – Isotopen) kun de waarden vinden van de atoommassa’s in de eenheid ‘u’. N.B. Links en rechts van de reactiepijl komen evenveel elektronen voor, dus deze bijdragen heffen elkaar op. Links van de reactiepijl is de massa = 10,012938 + 1,008665 = 11,021603 u Rechts van de reactiepijl is de massa = 4,002603 + 7,016930 = 11,019533 u Conclusie: ná de reactie is de massa kleiner dan vóór de reactie. Er is dus massa omgezet in energie d.w.z. bij de reactie komt energie vrij. N.B. Het massadefect m = 11,021603 – 11,019533 = 0,002070 u = 0,002070 1,6605410-27 = 3,437317810-30 kg Dit geeft een hoeveelheid energie: E = m c 2 = 3,437317810-30 (2,998108)2 = 3,0894610–13 J Of E 21 a Deuterium: 1 1H 3,08946 1013 1,602 1013 1,92850 MeV 11 H 22 He 21H 01e Bij elk van de reacties komt een positron ( b 2 1H 31H 52 He 42 He 01n Afgerond: E = 3,0910–13 J = 1,93 MeV en 0 1e of tritium: 0 1 1 1H 21H 32 He 31H 01e ) vrij. Er komt een neutron ( 1 0n ) vrij. c 5 11 H 42 He 01n 3 01e d Gegeven: E = 26 MeV = 26106 1,60210–19 = 4,16510–12 J Voor het massadefect: E = m c 2 met c = 2,998108 ms–1 m E c2 4,165 10 12 2,998 10 8 2 4,634 10 29 kg Afgerond: m = 4,610–29 kg Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie Newton havo deel 2 22 a 3 42 He 12 6C en 2 12 6C 20 10 Ne 4 2 He 93 (zie informatieboek bl. 191: Kernfusie in sterren). b IJzer: Fe-56. c 56 1 26 Fe 0 n 57 27 Co 0 1e N.B.1. Fe-57 dat in eerste instantie ontstaat is volgens BINAS stabiel. Toch vervalt het mogelijk door de grote hoeveelheid energie die het neutron toevoert. N.B.2. Co-57 is niet stabiel en vervalt in Fe-57, zie BINAS tabel 25. d 57 1 27 Co 0 n 58 28 Ni 0 1e 23 a Het samensmelten van een proton en een elektron tot een neutron kun je met de volgende reactievergelijking weergeven: 11p 01e 01n BINAS vermeldt in tabel 7 de ‘rustmassa’ van proton, neutron en elektron in de eenheid ‘u’, ‘kg’ of de energie-eenheid ‘MeV’. Door gebruik te maken van de laatste kolom is het gemakkelijkst in te zien hoe de energie-massa-balans eruit ziet: - energiehoeveelheid links van de reactiepijl = 938,27 + 0,51 = 938,78 MeV - energiehoeveelheid rechts van de reactiepijl = 939,56 MeV Conclusie: bij deze reactie moet dus energie worden toegevoerd. Bij de omgekeerde reactie 01n 11p 0 1e komt er dus energie vrij. Afgerond: E = 0,78 MeV b De hoeveelheid energie die vrijkomt = 939,56 - 938,78 = 0,78 MeV Oefenopgaven 25 Kernsplijting a Het isotoop Sr-90 heeft als atoomnummer 38. Dus N = 90 38 = 52 b Het massagetal A moet dan zijn 235 + 1 = 90 + A + 2 Het atoomnummer Z moet dan zijn: 92 + 0 = 38 + Z + 0 M.b.v. BINAS (tabel 25): isotoop van xenon 144 54 Xe of N = 52 A = 144 Z = 54 Xe-144 Xe-144 c De splijting door 1 neutron levert weer 2 nieuwe neutronen op. Deze kunnen op hun beurt weer voor volgende splijtingen zorgen. Omdat er per reactie meer dan 1 neutron vrijkomt, zal het aantal splijtingen alsmaar toenemen en explosief verlopen. d Gegeven: E = 180 MeV = 180106 1,60210–19 = 2,88410–11 J Voor het massadefect: E = m c 2 met c = 2,998108 ms–1 m E c2 2,884 10 11 2,998 10 8 2 3,2083 10 28 kg e Isotoop 1: N = 52 en Z = 38 A = 90 Reactievergelijking: 90 38 Sr 90 39Y 0 1e 90 38 Sr Afgerond: m = 3,2110–28 kg Isotoop 2: N = 51 en Z = 39 A = 90 90 39Y Er komt –-straling vrij (zie ook BINAS tabel 25). 26 Deuteriumfusie Gegeven: in V = 60 L = 6010–3 m3 komt 2,0 g 21H voor; aantal kernen in 2,0 g is 6,01023; figuur 4: kernmassa van 21H en a 2 1H 4 2 He . 21H 42 He b E = m c 2 waarin m = het massadefect en de lichtsnelheid c = 2,998108 ms–1 (zie BINAS tabel 7). In BINAS (tabel 25 – Isotopen) kun de waarden vinden van de atoommassa’s in de eenheid ‘u’. N.B. Links en rechts van de reactiepijl komen evenveel elektronen voor, dus deze bijdragen heffen elkaar op. Links van de reactiepijl is de massa = 2 ∙ 2,014102 = 4,028204 u Rechts van de reactiepijl is de massa = 4,002603 u Het massadefect m = 4,028204 – 4,002603 = 0,025601 u = 0,025601 1,6605410-27 = 4,2511510-29 kg Vervolg op volgende bladzijde. Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie Newton havo deel 2 94 Vervolg van opgave 26. Dit geeft een hoeveelheid energie: E = m c 2 = 3,437317810-30 (2,998108)2 = 3,8209310–12 J 1 1 MeV = 1106 1,60210–19 = 1,60210–13 J 1 J MeV 1,602 1013 Of E 3,82093 1013 1,602 1013 23,851MeV Afgerond: E = 3,82110–13 J = 23,85 MeV c Bij de fusie van 2 waterstofatomen komt een energie vrij van 3,82110–12 J. 6,0 1023 3,0 1023 2 Etotaal = 3,01023 3,82110–12 = 1,1461012 J Het aantal fusie-reakties is Afgerond: Etotaal = 1,110 12 J d Voor de vrijkomende energie bij verbranding van benzine geldt: Ech = rv V . BINAS (tabel 28 A): rv,benzine = 33109 J/ m3 = 33106 J/ L Er is nodig: V 1,146 1012 33 106 3,474 104 L Afgerond: V = 3,5104 L 27 Neutronvangst 100 a Bij neutronvangst verandert Z niet en neemt A met 1 toe: Z 1 stap horizontaal naar rechts. Bij -verval neemt Z met 1 toe en A verandert niet: 1 stap verticaal naar boven. b Bij -verval neemt A met 4 af en Z met 2: 249 245 4 96 Cm 94 Pu 2 He 98 96 94 neutronvangst de nieuwe kern is Pu-245 240 c Vervalsproces: na x t1/2 -verval -verval 242 244 246 248 250 x nog 1 -edeel van het oorspronkelijke aantal atomen over en 2 252 A x 24 dus is 1 – 1 -edeel dan vervallen (N.B. zie hoofdstuk 8). Na 24 u zijn er 7,5 halveringstijden 2 3,2 verlopen vervallen: 1 – 1 2 7,5 = 1 - 5,52410–3 = 0,995-edeel Afgerond: 99,5% vervallen 28 Protonenbestraling Gegeven: 3He+-ionen met Ek = 0,80 MeV = 0,80106 1,60210–19 = 1,281610–13 J; protonen: Ek,p = 13,6 MeV = 13,6106 1,60210–19 = 2,17910–12 J. a Ek 1/ 2 m v 2 m van 3He+-ion: BINAS (tabel 25): atoommassa van He-3 : 3,016029 u, waarbij volgens tabel 7 van BINAS: 1 u = atomaire massaeenheid = 1,6605410–27 kg m He-3-atoom = 3,016029 1,6605410–27 = 5,008210 – 27 kg Van dit atoom moet de massa van een elektron worden afgetrokken: BINAS (tabel 7) rustmassa elektron = 9,1093910 – 31 kg m He-3-ion = 5,008210 – 27 – 9,1093910 – 31 = 5,007310 – 27 kg 1,2816 1013 1 5,0073 10 27 v 2 v 2 2 1,2816 1013 5,0073 10 27 7,155 106 m/s Afgerond: v = 7,2106 m/s b 2 1H 32He 11H 42He waarbij 11H een proton voorstelt. c Gegeven: mtumor = 0,145 g = 1,4510–4 kg; D = 10 Gy. Gevraagd: aantal benodigde protonen N. Estr = N · Eproton Nieuwe onbekende: Estr. Estr D Estr D m 10 1,45 10 4 1,45 10 3 J m 1,45 10 3 N 2,179 1012 N 1,45 103 2,179 1012 6,654 108 Afgerond: N = 6,7108 d - De bron zit dichter bij de tumor, er wordt veel minder gezond weefsel bestraald. - De activiteit van de gebruikte bron kan kleiner zijn omdat de concentratie protonen bij de punt groot is. 254 Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie Newton havo deel 2 95 15.3 Kerncentrale Kennisvragen 30 ● In de splijtstofstaven bevindt zich een mengsel van (verrijkt) U-235 en U-238. ● De moderator bestaat uit een stof die de snelle neutronen, die vrijkomen bij een reactie, kan afremmen zodat ze gemakkelijker nieuwe splijtingsreacties kunnen veroorzaken. ● Regelstaven zorgen ervoor dat het aantal reacties per seconde constant blijft. Ze absorberen het teveel aan vrije neutronen. 31 ● Verrijkt uranium bevat een hoger percentage U-235 namelijk ca.4% . ● Voor de splijtingsreactie is vooral U-235 nodig. Natuurlijk uranium bevat te weinig U-235 om splijtingsreacties in stand te kunnen houden. Er is geen kettingreactie mogelijk. 32 De kern van een atoom is zeer klein vergeleken bij de afmetingen van het atoom zelf. Als er bij een splijtingsreactie nieuwe neutronen vrijkomen, is de kans niet zo groot dat ze de kern van een nog niet gespleten U-235-atoom zullen treffen. Te meer omdat het percentage U-235 ook nog eens klein is. Er verdwijnen daardoor altijd neutronen aan de rand uit de stof of ze reageren met andere aanwezige stoffen, zoals U-238. N.B. Daarom kent men de term ‘kritische massa’: de minimale hoeveelheid van bijv. U-235 die je bij elkaar moet stoppen om een kettingreactie op gang te kunnen brengen en in stand te kunnen houden 33 Een watermolecuul bestaat uit 2 waterstof-atomen (naast een zuurstofatoom). Een waterstofatoom neemt niet gemakkelijk een neutron op en bij een botsing met lichte kern is de energieoverdracht groot. 34 Het ‘kritiek-zijn’ betekent dat het aantal splijtingsreacties per seconde constant is. Het geleverde vermogen is dan ook constant. Als het aantal splijtingsreacties per seconde namelijk toeneemt dan zal de reactie binnen korte tijd explosief verlopen. 35 De regelstaven worden een stukje uit de kernreactor gehaald, er worden daardoor minder neutronen weggevangen. Het aantal splijtingsreacties per seconde neemt toe. Op het moment dat het gewenste grotere vermogen wordt bereikt, worden de regelstaven weer in een zodanige stand gezet dat de kernreactor weer kritiek is. Het aantal reacties per seconde is dan weer constant. 36 Gegeven: Esplijting = 200 MeV = 200106 1,60210–19 = 3,20410–11 J; mkern = 39010–27 kg. a Voor het massadefect: E = m c 2 met c = 2,998108 ms–1 m b E c2 3,204 10 11 2,998 10 8 2 3,5648 10 28 kg m 3,5648 1028 9,141 10 4 m 390 10 27 In procenten: Afgerond: m = 3,5610–28 kg m 100% 0,0914% Afgerond: 0,091% m 37 Gevraagd: aantal kernsplijtingen per seconde n. Gegeven: Esplijting = 200 MeV = 200106 1,60210–19 = 3,20410–11 J; Preactor = 15106 W. n E reactor 15 10 6 4,682 1017 s 1 11 E reactie 3,204 10 Afgerond: n = 4,71017 s–1 38 Gevraagd: rendement . Gegeven: msplijting = 2,610–5 kg per seconde, waarvan 0,091% = 9,110–4 edeel wordt omgezet in energie; Pcentrale = 740106 W. Pnuttig Pin Pc Psplijting Nieuwe onbekende: Psplijting Het vermogen Psplijting is het gevolg van het massadefect per seconde: E splijting m c 2 m 2 Nieuwe onbekende: m . Psplijting c met c = 2,998108 ms–1 t t t t 9,110–4 -edeel van de hoeveelheid massa dat gespleten wordt, wordt omgezet in energie m 9,1 10 4 2,6 10 5 2,366 10 8 kg/s t Vervolg op volgende bladzijde. Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie Newton havo deel 2 Vervolg van opgave 38. Psplijting 2,366 108 2,998 108 2 96 2,127 109 W 6 740 10 9 0,348 Afgerond: = 0,35 = 35% 2,127 10 39 Neutronen die uit de splijtstofstaven vrijkomen, worden door alle materialen in de omgeving geabsorbeerd, d.w.z. dat de kernen van de betreffende atomen neutronen opnemen. Door deze kernreacties in de staven en de wand onstaan er instabiele isotopen (en dus radioactieve stoffen). Ook de vervalproducten ten gevolge van de gewenste splijtingsreacties met U-235 zijn radioactief. 40 Door absorptie van neutronen kunnen via kernreacties uit waterstofkernen deuteriumkernen en tritium-kernen ontstaan : 1 1H 01n 21H en 2 1H 01n 31H Hierbij is het tritium H-3 radioactief. Evenzo kan de zuurstofkern O-16 uit het water ( H2 O ) overgaan in O-17. Enzovoort. 41 De stralingsbelasting wordt door stralingsmeters voortdurend gecontroleerd. Belangrijke onderdelen zoals meet- en regelsystemen zijn dubbel of driedubbel aanwezig. Er is een noodkoelsysteem. Het reactorvat bestaat uit dikke stalen wanden omgeven door betonnen wanden. De betonnen veiligheidskoepel moet goed afsluiten en bescherming bieden tegen rampen van buitenaf. De lucht in de koepel heeft een onderdruk zodat er alleen lucht van buiten naar binnen gaat en niet omgekeerd. Bovendien wordt de lucht gefilterd. 42 Beide verklaringen zijn niet juist: Het gaat niet zozeer om het ontsnappen van straling. Deze straling komt niet ver. Wat wel van belang is het ontsnappen van de radioactieve vervalproducten (I-131, Cs-137 en Sr-90). Deze zijn via de lucht verspreid. Het gevaar zit er in dat deze isotopen door de planten worden opgenomen of via voedsel en lucht in het lichaam van mensen en dieren terecht komt. De spinazie wordt bij de tweede verklaring alleen doorstraald. Op zich hoeft dat nog geen nadelige invloed te hebben. Het gevaarlijke zit er echter in dat de spinazie de radioactieve stoffen heeft opgenomen. Het eten van de groente, met de radioactieve stoffen die daar via het water in zijn opgenomen, is veel gevaarlijker. In dat geval is er sprake van inwendige besmetting. 43 a uranium winning zuivering uraniumerst verrijking splijtstof staven gebruik staven opwerking afval afval opslag Voor de toelichting op de verschillende onderdelen: zie § 3.3. Splijtstofcyclus b De risico’s op vrijkomen zijn het grootst bij: - winning: er zijn dan open bronnen en er is radioactief mijnafval. - lozing van materiaal uit de opwerkingsfabriek. - opslaan van kernsplijtingsafval. Het gevaar is groot dat bijvoorbeeld door lekkage van opslagvaten toch radioactieve stoffen in het grondwater terecht komen. Oefenopgaven 45 Splijtstofverbruik Gegeven: = 32% = 0,32; Pe = 1000106 W; Esplijting = 200 MeV = 200106 1,60210–19 = 3,20410–11 J; per splijting 0,091% = 9,110–4 edeel van m omgezet in energie E. a Pnuttig Pin 6 Pe 0,32 1000 10 Pr Pr 6 Pr 1000 10 3125 10 6 W Afgerond: Pr = 3,1 GW 0,32 Stel aantal kernsplijtingen per seconde is n: 6 Pr n n 3125 10 9,753 1019 s 1 11 E splijting 3,204 10 Vervolg op volgende bladzijde. Afgerond: n = 9,8·1019 s –1 Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie Newton havo deel 2 97 Vervolg van opgave 45. b Verbruik per seconde Het massadefect per seconde bepaalt het splijtstofgebruik per seconde: m = 9,110–4 ms 2 E Voor het massadefect: Er = m c 2 met c = 2,998108 ms–1 Pr r m c m c 2 t t t 3125 10 6 m 2,998 108 t 2 6 m 3125 10 t 2,998 108 3,477 10 Het verbruik aan splijtstof per seconde 8 9,1 10 4 3,477 10 8 kg/s 2 3,821 10 5 kg/s Afgerond: verbruik = 3,810–5 kg/s c Jaarverbruik tjaar = 365 24 3600 = 3,154107 s jaarverbruik = 3,82110–5 3,154107 = 1,205103 kg/jr Afgerond: jaarverbruik = 1,2103 kg/jr d BINAS (tabel 28A): steenkool rv = 29106 Jkg–1 verbruik Ech = rv m of Pch Pch = Pr = 3125 106 W 3125 106 = 29106 m t Jaarverbruik = 107,8 3,154107 = 3,398109 kg/jr E ch t r v m t m 3125 106 107,8 kg/s t 29 106 Afgerond: jaarverbruik = 3,4109 kg/jr e 1,2103 kg U-235 geeft dezelfde hoeveelheid energie als 3,4109 kg steenkool 3,4 10 9 1,0 kg U-235 levert evenveel als 1,2 10 3 1,0 2,8 10 6 kg steenkool Afgerond: m = 2,8106 kg f Het uranium moet niet alleen gewonnen worden uit erts, het moet ook verrijkt worden. Bovendien moet het afval veel zorgvuldiger verwerkt worden vergeleken met het gebruik van fossiele brandstoffen. Voor deze processen is ook veel energie nodig. 46 Mijnafval a Vervalreeks: 238 234 92 U 90Th β 234 91Pa β 234 230 92 U 90Th 226 222 88 Ra 86 Rn Voorbeelden van vervalsreakties: 234 91Pa β 234 92 U 0 1e 222 86 Rn en 218 84 Po 4 2 He b Rn-222 is een gasvormige -straler. Bij inademing kan inwendige besmetting ontstaan. En juist bij -stralers (met weegfactor = 20) is dat extra gevaarlijk. 47 Opwerking a 238 1 239 239 92 U 0 n 92 U 93 Np 239 235 4 94 Pu 92 U 2 He 0 1e en 239 93 Np 239 94 Pu 0 1e b Voor verrijking wordt uranium omgezet in een gasvormige verbinding. Inademing van een gasvormige -straler (met weegfactor = 20) is zeer gevaarlijk. 48 Kernramp a Xe-135 is via -straling ontstaan 135 53 I 135 54 Xe 0 1e Dit betekent dat I-135 het oorspronkelijke radioactieve isotoop was. b De kern van xenon kan een neutron absorberen. Het aantal neutronen dat nieuwe splijtingen kan veroorzaken, neemt daardoor af. c Borium (B). Regelstaven absorberen het teveel aan neutronen waardoor de reactor kritisch blijft. Als de regelstaven omhoog getrokken worden, zal er een toename zijn van het aantal neutronen dat een nieuwe reactie kan veroorzaken. d De moderator is grafiet (d.w.z. koolstof C). Voor splijting heeft men langzame (thermische) neutronen nodig. De moderator neemt een neutron niet (of zelden) op, maar remt het bij de botsing af doordat het neutron een behoorlijk deel van zijn kinetische energie kan overdragen. Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie Newton havo deel 2 98 49 Thoriumreactor a Eerst 232 90 Th 01n 233 90Th 233 90 Th 233 91Pa 0 1e 233 91Pa 233 92 U 0 1e b Gevraagd: Esplijting. Gegeven: 233 92 U 01n 140 54 Xe 94 38 Sr De energie Esplijting is het gevolg van het massadefect: E splijting m c 2 met c = 2,998108 ms–1 Nieuwe onbekende: m m = mvoor – mna Nieuwe onbekenden: mvoor en mna. De massa van een neutron is te vinden in BINAS (tabel 7): mneutron = 1,6749310–27 kg mvoor = (386,97862 + 1,67493)10–27 = 388,6535510–27 kg mna = (232,34935 + 155,95281)10–27 = 388,3021610–27 kg m = 388,6535510–27 – 388,3021610–27 = 0,3513910–27 kg Esplijting 0,35139 1027 2,998 108 2 3,158 1011 J 1 MeV = 1106 1,60210–19 = 1,60210–13 J 1 J E 3,158 1011 1,602 1013 1 1,602 1013 197,1MeV MeV Afgerond: E = 197 MeV c Zodra de versneller wordt uitgezet, stopt ook de produktie van neutronen. Daardoor wordt er geen U-233 meer aangemaakt zodat ook deze splijtingsreactie stopt. Met U-235 kunnen de splijtingsreacties doorgaan omdat bij elke splijting er 2 of 3 neutronen vrijkomen. Deze reacties komen in de splijtstofstaven voor en zijn daarom ook veel minder gemakkelijk te beïnvloeden. 50 Arsenicumvergiftiging a 76 33 As 76 34 Se 0 1e b Gegeven: achtergrondstraling: 24 p/min; mensenhaar + achtergrond: 164 p/min; herhaling meting na 53,6 uur: 59 p/min. Gegeven: is dit mogelijk arseen (As)? Aantal pulsen van mensenhaar: op t = 0 uur : 164 – 24 = 140 p/min op t = 53,6 uur : 59 – 24 = 35 p/min BINAS (tabel 25): voor As-76 is t1/2 = 26,8 uur 53,6 uur = 2 t1/2 Volgens de theorie verminderd het aantal pulsen per min na elke halveringstijd met de helft. Dus als je begint met 140 p/min, dan heb je na 1 t1/2 nog 70 p/min en na 2 t1/2 nog 35 p/min. Dit stemt overeen met de meting. De stof kan dus arseen zijn. 51 Stralingstherapie a 10 5B 7 4 01n 11 5 B 3 Li 2 He B-11 was het tussenproduct! b De isotopen B-10, Li-7 en He-4 zijn stabiel. Er is na de behandeling geen sprake van besmetting. c In het artikel wordt 'dracht' gedefinieerd als ‘de afgelegde afstand tot het verval’. Dit is een onjuiste uitdrukking. De dracht is de afstand die een verval-deeltje zoals bijvoorbeeld een He-kern (= -deeltje) in een bepaald medium gemiddeld kan afleggen. d Er wordt geen (of nauwelijks) gezond weefsel kapot gemaakt. De stralingsdosis ter plaatse van de tumor is groot. Er zijn geen radioactieve vervalproducten. T.o.v. opgave 28: Men kan gemakkelijker hersentumoren behandelen, er is geen naald in de tumor nodig. Het borium vindt ‘vanzelf’ de juiste plaats. Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie Newton havo deel 2 99 15.5 Afsluiting Samenvatten 55 Alternatieven zijn bijvoorbeeld: 1. fossiele brandstoffen: steenkool, gas en olie; 2. kernenergie: splijting en fusie; 3. zonne-energie; 56 Criteria kunnen zijn: 1. kosten per kWh; 2. gevolgen voor het milieu; 3. uitputting (voorraad op aarde); 4. plaats op aarde (voor zon, wind en water) – hier Nederland; 5. gevaar bij rampen voor de omgeving (explosies). 57 - 58 - 59 - 60 Bespreek de keuzemogelijkheden met je klasgenoten. Oefenopgaven 61 Jodiumtabletten Oriëntatie: Gevraagd: op welke datum is de activiteit van I-131 gedaald tot 6% van maximum? Gegeven: op 1 mei bereikt de activiteit ten gevolge van het isotoop I-131 een maximum. Planning en uitvoering: Om de datum te bepalen moet je eerst weten na hoeveel dagen de activiteit is gedaald tot 6% van het maximum. De halveringstijd van I-131 kun je opzoeken Binas (tabel 25): I-131 t1/2 = 8,0 dagen Stel dat t het aantal dagen is dat er 'geslikt' moet worden t = x t1/2 = x 8,0 dagen Nieuwe onbekende: x. 6% = 0,06 edeel de waarde van x volgt uit de vergelijking 0,06 1 2 Oplossing: x = 4,06 en dus t = 4,06 8,0 = 32,47 dagen x N.B. De benodigde rekenmethode m.b.v. de grafische rekenmachine is beschreven bij opgave 27 van hoofdstuk 8 uit deel 1. Reken je voor de veiligheid met 33 dagen na 1 mei dan kom je uit op 3 juni. De bevolking moest dus tot 3 juni 1986 jodiumtabletten slikken. Controle: Als je rekent met 4 de halveringstijd (= 32 dagen) dan is de activiteit verminderd 4 tot 1 0,0625 6,3% 2 Je zit dan inderdaad dicht in de buurt van de 6%. 62 JET Oriëntatie: Gevraagd: Enieuw . E oud 2 2 3 1 1 H 1 H 2 He 0 n ; type': 21 H 31 H 42 He 01n . Gegeven: kernreactie 'oude type': kernreactie 'nieuwe Planning: De energie komt vrij dankzij het feit dat er massa wordt omgezet in energie (massadefect): Nieuwe onbekende: m E f usie m c 2 met c = 2,998108 ms–1 m = m vóór reactie – m na reactie Dit moet zowel bij de oude als het nieuwe type fusiereactie uitgerekend worden. In BINAS (tabel 25) vind je de benodigde atoommassa’s: 2 1H: 2,014102 u ; Vervolg op volgende bladzijde. 3 2 He : 3,016029 u ; 4 2 He : 4,002603 ; 1 0n : 1,008665 u. Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie Newton havo deel 2 100 Vervolg van opgave 62. Uitvoering: moud = (2 · 2,014102) (3,016029 u + 1,008665) = 0,00351 u BINAS (tabel 7): 1 u = 1,6605410–27 kg moud = 0,00351 1,6605410–27 = 5,828510–30 kg 2 Eoud 5,8285 1030 2,998 108 5,2387 1013 J mnieuw = (2,014102 + 3,016029) (4,002603 + 1,008665) = 0,01886 u mnieuw = 0,01886 1,6605410–27 = 3,132310–29 kg Enieuw 3,1323 1029 2,998 108 2 2,8153 1012 J Enieuw 2,8153 1012 5,374 Eoud 5,2387 1013 Afgerond: E nieuw 5,4 E oud Controle: er komt 5,4 zoveel energie vrij met het nieuwe type fusiereactie. N.B. om de energie verhouding uit te rekenen, kun je in principe ook met de verhouding van het massadefect in beide situaties rekenen aangezien je beide keren met c2 hebt vermenigvuldigd. 63 Energievoorziening Oriëntatie: Gevraagd: aantal jaren N. Gegeven: water 9,91024 2 1 H -kernen per m3; IJsselmeer 1,8109 m3 water; rendement = 1; Ewereld (= Ew) per jaar = 2,61020 J. Planning: De beschikbare energie Eb = N Ew Nieuwe onbekende: Eb. De energie Eb komt vrij dankzij het feit dat er bij de fusie van twee H-2-kernen massa wordt omgezet in energie (massadefect): Eb mt c 2 met c = 2,998108 ms–1 en mt het totale massadefect. Nieuwe onbekende: mt. Stel dat er met de voorraad Nf fusiereacties mogelijk zijn en het massadefect per fusiereactie m mt = Nf m Nieuwe onbekenden: Nf en m. Aantal fusies Nf: stel dat er in het IJsselmeer in totaal Nij H-2-kernen aanwezig zijn. N ij Per fusie zijn twee H-2-kernen nodig N f Nieuwe onbekende: Nij 2 Nij = aantal 2 1 H -kernen per m3 watervolume IJsselmeer. Massadefect m: m = m vóór reactie – m na reactie 2 1H De fusiereactie waar het omgaat is 2 1H 32 He 1 0n Met behulp van de gegevens in figuur 15 en tabel 7 van B INAS is het massadefect te bereken. Uitvoering: Aantal fusies Nf : Nij = 9,91024 1,8109 = 1,781034 N f 1,78 10 34 8,91 10 33 2 Massadefect m : m = (2 3,3445574 5,0083273 – 1,67493)10–27 = 5,85810–30 kg mt = 8,911033 5,85810–30 = 5,22104 kg met = 1 Eb 5,22 10 4 2,998 108 4,69 10 21 N 2,6 10 20 N 4,69 10 21 2 4,69 1021 J 1,804 101 jr Afgerond: N = 18 jaar 2,6 10 20 Controle: het IJsselmeerwater kan 18 jaar in de wereldenergiebehoefte voorzien. Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie Newton havo deel 2 101 64 Splijtingsbom Oriëntatie: Gevraagd: mU-235 voor splijtingsbom van 1 Mton TNT? Gegeven: Esplijting = 200 MeV = 200106 1,60210–19 = 3,20410–11 J; mU = 235 kg Nk = 6,01026; explosie van 1 ton TNT E = 4,2109 J. Planning: Stel het totale aantal benodigde kernen = Ntotaal, dan is mU-235 N totaal Ebom E splijting N totaal N totaal 235 235 kg Nk 6,0 10 26 Nieuwe onbekende: Ntotaal Nieuwe onbekende: Ebom Uitvoering: Ebom = 1 Mton TNT = 1106 ton TNT = 1106 4,2109 = 4,21015 J N totaal mU-235 4,2 1015 3,204 10 11 1,311 10 26 6,0 10 26 1,311 10 26 235 51,34 kg Afgerond: minimaal mU-235 = 51 kg Controle: Hier wordt de minimale hoeveelheid berekend omdat we hier uitgaan van 100 % splijting. In de praktijk zal dit percentage lager liggen. De berekende 51 kg lijkt een redelijke hoeveelheid. 65 Levensduur van de zon Oriëntatie: Gevraagd: levenduur tz van zon? Gegeven: mz,c = ca.10 % van mz,t mz,c = 0,10 mz,t; massadefect = 4,610–29 kg per gevormde 4 2 He - kern ; mH-1 = 1 kg Nk = 6,01026; aanname 1 mz,c volledig bestaand uit H-1 en aanname 2 alle H-1 wordt omgezet in He-4. Reactievergelijking: 4 11 H 42 He 2 01e Planning: Stel de oorspronkelijke energievoorraad van de zonnekern is Ez,v en E z, v het uitgestraalde vermogen van de zon is Pz,u t z Nieuwe onbekenden: Ez,v en Pz,u Pz,u Pz,u is te vinden in BINAS (tabel 32 C): Pz,u = 0,3901027 W De energie Ez,c komt vrij dankzij het feit dat er bij de fusie massadefect optreedt. Stel het totale massadefect is mt E z,c mt c 2 met c = 2,998108 ms–1 Het totale massadefect is te bepalen als je het totale aantal van de zon weet. Per gevormde He-4-kern zijn vier Het aantal 1 1 H - kernen 1 1 H - kernen 1 1 H - kernen mz,t is te vinden in Binas (tabel 32 C): mz,t = 1,9891030 kg NH 6,0 1026 0,10 1,989 1030 1,1934 1056 1,1934 10 56 4,6 10 29 1,3724 10 27 kg 4 E z,c 1,3724 10 27 2,998 108 Vervolg op volgende bladzijde. NH 4,6 10 29 kg 4 Nieuwe onbekende: NH Nk = 6,01026 per 1 kg mH-1 NH N k m z,c Uitvoering: NH in het centrum nodig mt NH Nk mz,c NH 6,0 10 26 0,10 mz,t mt Nieuwe onbekende: mt 2 1,2335 10 44 J Nieuwe onbekende: mz,t Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie Newton havo deel 2 102 Vervolg van opgave 65. tz 1,2335 10 44 0,390 10 27 3,163 1017 s Aangezien 1 jaar = 365,25 24 3600 = 3,156107 s , kan de zon 3,1629 1017 1,002 1010 jaar straling uitzenden onder de bovengenoemde aannames. 3,156 10 7 Controle: de levensduur is ruwweg 10 miljard jaar. Men gaat in de sterrenkunde ervan uit dat de zon ca. 4,6 miljard jaar schijnt en dat de zon nog voldoende brandstof heeft om nog zo'n 5 miljard jaar door te gaan. De conclusie bij deze opgave stemt dus goed overeen met deze gegevens. gedurende t z Besluitvorming Bij de opgaven 66 t/m 71 gaat het om inzicht te krijgen in het besluitvormingsproces omtrent het gebruik van kernenergie. Het gaat er steeds om dat je een goed idee hebt over de voordelen en nadelen van het onderwerp. Vanuit de nadelen kun je gaan zoeken naar alternatieven. Zowel bij de voor- en nadelen als bij de alternatieven is het belangrijk dat je weet welke criteria je daarbij hanteert. Dat maakt dat je beter een eigen beargumenteerde mening kunt vormen over het onderwerp. Aangezien bovenstaande nogal individueel bepaald is (met name door de gehanteerde criteria: wat vind jij belangrijk in het leven?) is er niet één goed antwoord. Bij de komende opgaven gaat met duidelijk om meningsvorming. Hieronder worden daarom ook niet direkt 'goede antwoorden' gegeven. Wel worden steeds een aantal voordelen, nadelen, alternatieven en criteria genoemd. 66 Zeedumping Voordelen: de zee is zo groot dat er bij lekkage zo sterk verdund wordt dat je er toch heel weinig van merkt; de gedumpte stoffen hebben een redelijk korte halveringstijd en nemen dus snel in activiteit af; goedkoop. Nadelen: vaten kunnen gaan lekken; elke bijdrage aan verhoging van de radioactiviteit is er één; radioactieve stoffen komen in het voedselketen terecht. Alternatieven: dumping in open zee, via pijpleiding zodat het sneller verspreid en verdund wordt; dumping in beton in een klein gebied van de oceaan; opslaan in een zoutmijn. Criteria: de gedumpte stoffen verhogen de radioactiviteit nauwelijks; besmetting van kleine zeedieren is acceptabel; iedere (ook de geringste) verhoging van de radioactiviteit is niet acceptabel; wij hebben verantwoording voor de toekomstige generaties. 67 Besmetting Voordelen: de mate van besmetting van duiven laat zien hoe gevaarlijk het in de buurt is van de fabriek; opwerking van kernafval voorkomt nog ergere besmetting van het milieu. Nadelen: duiven zijn sterk radioactief besmet in de buurt van de opwerkingsfabriek in Sellafield; aanraken van duiven geeft een sterke bestraling; de uitwerpselen zorgen voor verontreiniging van de bodem. Alternatieven: niets doen, de situatie met de duiven laten zoals die is; de duivenpopulatie afmaken; de opwerkingsfabriek sluiten. Criteria: er is geen gevaar voor de omwonenden zolang ze de duiven niet aanraken; er is altijd een invloed van de besmette duiven op het milieu (bijv. uitwerpselen); dieren, in dit geval duiven, mogen niet de dupe worden van menselijk handelen; BNFL zorgt ervoor dat de situatie onder controle is en blijft. Newton havo deel 2 Uitwerkingen Hoofdstuk 15 – Kernenergie 103 68 Afvalopslag Voordelen: een hoge wal, granieten palen met pictogrammen, informatiecentrum bestaande uit granieten muren enz. kunnen lang meegaan; uitgebreide informatie in archieven, wegenkaarten, leerboeken enz. leveren een goede bijdrage aan het vereeuwigen van belangrijke informatie; Stonehenge laat zien dat het mogelijk is om over zeer lange tijd 'informatie' beschikbaar te houden. Nadelen: 'eng' is ook aantrekkelijk; gevaar van geroofd worden van de materialen. Alternatieven voor de markering: in archieven, atlassen e.d.; via een wal met palen en pictogrammen; via een elektronische handtekening. Criteria: de informatie moet afstoten, niet aantrekken; belangrijke informatie moet lang genoeg meegaan; informatie mag niet uitwisbaar zijn. 69 Natuurlijke kernreactor Voordelen: het ongemoeid laten van natuurlijke reactorplaatsen levert de mogelijkheid om het gedrag van splijtingsprodukten te bestuderen. Nadelen: je laat bruikbaar uranium liggen. Alternatieven: de bodem intact laten, winning stoppen; doorgaan met de winning. Criteria: het is belangrijk om het gedrag van actiniden en splijtingsproducten te kunnen bestuderen; er is een unieke situatie; er is een gering economisch belang. 70 Duurzame energiebronnen Voordelen: olieprijs is flink gedaald; door onderzoek te doen aan zonnecellen, vermeerderd onze kennis over dit onderwerp. Nadelen: windturbines en zonnecellen zijn duur en problematisch; het aantal turbines, dat je kunt plaatsen, is niet onbeperkt; energie uit biomassa blijkt duurder dan gedacht. Alternatieven: zonnecellen subsidiëren; de energieprijs opvoeren; de bouw van windturbines bevorderen; stimuleringsprojecten bio-energie opzetten. Criteria: het is belangrijk zoveel mogelijk gebruik te maken van duurzame bronnen; de energiebedrijven hebben een inspanningsverplichting; vrijwilligheid – vrije-marktprincipe moeten ons handelen bepalen; regering behoort maatregelen te nemen. 71 Thermonucleaire energie Criteria: bereiken van de kennis van thermonucleaire energie; met schepen de ruimte in trekken (en contact opnemen met de Federatie). Noodzakelijke koppeling: Proeven en explosies met thermonucleaire energie voer je niet op je eigen planeet uit, dat is te gevaarlijk. Het betekent waarschijnlijk je ondergang.
