5 Straling en gezondheid

5 Straling en gezondheid
Ioniserende straling | Havo
Uitwerkingen basisboek
5.1 INTRODUCTIE
1
[W] Toepassingen en risico
2
[W] Atoombouw
3
[W] Voorkennistest
4
Waar of niet waar?
a Niet waar: Een negatief geladen ion heeft altijd meer elektronen dan protonen.
b Niet waar: Het aantal protonen in de kern is altijd gelijk aan het aantal elektronen.
c Waar
d Niet waar: Elektronen kunnen in verschillende banen rondom de kern bewegen. Ze
hebben dan ook verschillende afstanden tot de kern.
e Waar
5
a
b
c
d
Diagnostisch onderzoek is erop gericht om ziekte of probleem in het lichaam vast te
stellen (een diagnose te stellen).
Röntgenfoto, CT-scan, scintigram.
Therapeutische toepassingen zijn erop gericht om een ziekte te genezen. Hierbij
worden de schadelijke cellen gedood.
Uitwendige of inwendige bestraling van een tumor.
5.2 RÖNTGENSTRALING
6
[W] Beeldvorming met röntgenstraling
7
[W] Experiment: Stralingsintensiteit en absorptie
8
Waar of niet waar?
a Waar
b Waar
c Niet waar: De fotonenergie van ultraviolette straling is kleiner dan de fotonenergie van
röntgenstraling.
d Niet waar: Straling met een laag doordringend vermogen wordt gemakkelijk
geabsorbeerd.
e Waar
f
Niet waar: Zichtbaar licht is ook elektromagnetische straling, net als röntgenstraling,
maar zichtbaar licht richt heeft te weinig energie om schade aan te richten in levende
cellen.
g Waar
h Niet waar: Een loodplaat met een dikte van tweemaal de halveringsdikte absorbeert
75% van de röntgenstraling (het laat 50% x 50% = 25% door).
i
Waar
j
Waar
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 1 van 23
9
Het licht en de andere soorten elektromagnetische straling hebben er even lang over
gedaan om bij de aarde te komen, dan moeten ze met dezelfde snelheid hebben gereisd.
De snelheid is dus voor alle soorten fotonen gelijk.
10
massief blokje
hol blokje
n.b. een leerling kan dit natuurlijk ook “in negatief” hebben getekend, en ook dat is goed.
11
Als de halveringsdikte groter is, is er meer materiaal nodig om de helft van de
röntgenstraling te absorberen. Materiaal met een kleine halveringsdikte absorbeert meer
röntgenstraling per mm en absorbeert de röntgenstraling dus sterker.
12
Bot houdt meer straling tegen en heeft dus de kleinste halveringsdikte. Zacht weefsel heeft
de grootste halveringsdikte.
13
a
b
Een dikte van tweemaal de halveringsdikte betekent dat de intensiteit twee keer wordt
gehalveerd. 0,5 x 0,5 = 0,25 dus wordt er 25% van de straling doorgelaten.
Als 25% van de straling wordt doorgelaten, wordt de rest geabsorbeerd, dat is
100% - 25% = 75%.
14
In stoffen met een hogere dichtheid zitten de deeltjes dichter op elkaar. Dat maakt de kans
groter dat de fotonen tegen de deeltjes opbotsen en geabsorbeerd worden. De absorptie
per mm is daardoor groter, dus de halveringsdikte kleiner.
15
-
16
Bij elke halveringsdikte wordt de intensiteit van de invallende straling gehalveerd, dus 2
keer zo klein. Drie halveringsdiktes betekent 3 x halveren (n = 3). De intensiteit van de
doorgelaten straling is dan 2 x 2 x 2 = 23 = 8 keer zo klein.
17
Na halveringsdikte houdt je de helft van de straling over, na twee halveringsdiktes is dat
één vierde (0,5 x 0,5), na 3 halveringsdiktes één achtste (0,5 x 0,5 x 0,5) en na 4
halveringsdiktes is er één zestiende (0,5 x 0,5 x 0,5 x 0,5) van de oorspronkelijke straling
over. Het zijn dus 4 halveringsdiktes.
18
a
b
De loodplaat laat meer dan de helft van de invallende straling door. De plaat is dus
dunner dan één halveringsdikte. De dikte is kleiner dan de halveringsdikte van lood
voor röntgenstraling.
De oorspronkelijke loodplaat laat 80% van de straling door, dan zal een twee keer zo
dikke loodplaat 0,80 x 0,80 = 0,64 = 64% van de straling doorlaten. De uitspraak is
niet juist. De intensiteit van de doorgelaten straling bij een twee maal zo dikke plaat
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 2 van 23
wordt alleen twee keer zo klein, als de oorspronkelijke plaat de intensiteit ook
halveert.
19
Je kunt per plaat bekijken uit hoeveel halveringsdiktes deze plaat bestaat. Bijvoorbeeld
plaat A heeft een halveringsdikte van 1 cm en is ook 1 cm dik. Plaat B heeft ook een
halveringsdikte van 1 cm, maar een dikte van 2 cm, deze plaat halveert de straling dus 2
keer. Zie verder tabel hieronder.
halveringsdikte d1/2 (cm)
dikte
d (cm)
aantal halveringsdiktes
n (=
)
A
1
B
1
C
1
D
0,5
E
0,5
F
1,5
1
2
3
1
2
3
1
2
3
2
4
2
De intensiteit van de doorgelaten röntgenstraling is bij alle platen gelijk. Bij de plaat met de
meeste halveringsdiktes zal de intensiteit van de invallende röntgenstraling het grootst
moeten zijn. Dat is plaat E. En zo verder. De volgorde wordt dan (tussen haakjes staan de
platen met gelijke invallende intensiteit): E – C – (B – D – F) – A.
20
a
Oriëntatie:
( ) met
Voor de intensiteit I van de doorgelaten straling geldt
.
Uitwerking:
( ) 
( ) 

.

b
.
( )
( )
.
Het weefsel laat 25% van de invallende straling door, en absorbeert dus 75% van de
invallende straling.

c
( )
( )
.
Het weefsel laat 1,6% van de invallende straling door.
21
a
b
⁄

( )
( )
.
Het bot laat 6,3% van de invallende straling door.
In werkelijkheid wordt er 7,0% van de invallende straling doorgelaten. Dat is meer dan
6,3%, dus zitten er minder dan 4 halveringsdiktes tussen. De halveringsdikte is meer
dan 2,0 cm.
22
a
Oriëntatie:
Voor de eenheid elektronvolt (eV) geldt:
Uitwerking:
.
.
b
Oriëntatie:
Voor de foton-energie
© ThiemeMeulenhoff bv
geldt
, waarin
.
Pagina 3 van 23
Uitwerking:
.
23
a
Oriëntatie:
Voor de foton-energie
Uitwerking:
geldt
, waarin
.
.
b
Oriëntatie:
Het vermogen P van de bundel röntgenstraling is de gezamenlijke energie E van de
per seconde uitgezonden röntgenfotonen. Het aantal per seconde uitgezonden
röntgenfotonen N is dan te berekenen door deze energie E te delen door de fotonenergie Ef.
Uitwerking:
röntgenfotonen.
24
a
b
Het bot absorbeert meer röntgenstraling. Hierdoor wordt de film in de ‘schaduw’ van
de botten minder belicht. Op de röntgenfoto zien de botten er dan wit of lichtgrijs uit.
De zachte weefsels laten röntgenstraling voor het overgrote deel door. Deze zien er
op de röntgenfoto donkergrijs of zwart uit.
Oriëntatie:
Bij een gegeven fotonenergie
is in het diagram van figuur 14 de
halveringsdikte af te lezen:
voor bot en
voor zacht
weefsel. De dikte van bot en zacht weefsel is op te meten in figuur 15, rekening
houdend met de schaal van 1:3.
Uitwerking:
Op de lijn B’B bevindt zich alleen zacht weefsel. De dikte d van dit weefsel is 2,3 cm in
figuur 15 

( )
c
( )

.
Het zachte weefsel laat 80% van de invallende straling door.
Op de lijn A’A bevindt zich zacht weefsel en bot. De totale dikte dw van het zachte
weefsel is 1,8 cm in figuur 15, de dikte db van het bot is 0,6 cm in figuur 15. Bereken
eerst hoeveel procent van de straling het zachte weefsel doorlaat, en daarmee
hoeveel procent van de straling het bot doorlaat.

( )

( )
.
Het zachte weefsel laat 84% van de invallende straling door. Daarna geldt voor de
verdere afname van de intensiteit als gevolg van het bot:
( ) en
( )
d

( )

.
Het zachte weefsel en het bot samen laten 76% van de invallende straling door.
Bij een doorsnede met beenmerg zal de straling door meer zacht weefsel gaan. Er
wordt meer straling doorgelaten dan bij bot alleen, maar minder dan bij alleen maar
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 4 van 23
zacht weefsel (omdat er bot rondom het beenmerg zit). Op de foto is het beenmerg
grijs (lichter dan het bot op de foto, donkerder dan het zachte weefsel op de foto).
25
.
a
b
Oriëntatie:
Rond de halveringsdikte af op evenveel cijfers als de dikte van het lood in het schort.
Bereken dan hoeveel procent van de invallende straling wordt doorgelaten en daaruit
hoeveel procent wordt tegengehouden.
Uitwerking:

( )
c
d
( )
.
Het loodschort laat 3% van de invallende straling door, en houdt dus 97% van de
invallende straling tegen.
Doorlaatkromme voor lood met d1/2 = 0,86 cm:
Oriëntatie:
Lees in de getekende doorlaatkromme af hoeveel procent van de invallende straling
door het loodschort wordt doorgelaten bij een dikte
.
Uitwerking:
Bij
e

valt af te lezen dat:
.
Het loodschort laat 95% van de invallende straling door, en houdt dus 5% van de
invallende straling tegen.
Oriëntatie: Voor eenzelfde bescherming als in vraag b moet het loodschort weer een
dikte hebben van 5 halveringsdiktes. De halveringsdikte is nu 0,86 cm.
Uitwerking:
.
f
26
Dat zou veel te zwaar worden.
[W] Röntgenbuis
5.3 KERNSTRALING
27
[W] Beeldvorming met kernstraling
28
Waar of niet waar?
a Niet waar: het doordringend vermogen van α-straling is kleiner dan van γ-straling.
b Waar
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 5 van 23
c
d
e
f
g
h
Waar
Waar
Waar
Waar, er kunnen naast α- en β-deeltjes ook γ-fotonen worden uitgezonden.
Niet waar: Na twee halveringstijden is de activiteit van een radioactieve bron
afgenomen met 75%.
Niet waar: Na 15 uur is de activiteit 7/9e van de oorspronkelijke activiteit. Dus na nog
eens 15 uur is de activiteit nog 7/9e van 7 kBq. Dat is
29
.
Als een stof radioactief is, zendt het straling uit. De straling is zelf niet radioactief, de stof
wel.
30
a
b
31
De oorspronkelijke atoomkern is radioactief.
Als de atoomkern γ-straling uitzendt, verandert de samenstelling van de atoomkern
niet, want γ-straling bestaat uit fotonen.
Overeenkomsten: ze kunnen alle drie atomen ioniseren en de straling komt bij alle drie uit
de kern van een atoom.
Verschillen: α- en β- straling bestaan uit echte deeltjes, γ-straling bestaat uit fotonen.
α-straling kan meer schade aanrichten dan β- en γ-straling, maar dringt minder ver door
(je kunt het makkelijk tegenhouden).
32
a
b
c
Het doordringend vermogen geeft aan hoe makkelijk de straling door materialen heen
gaat. Het ioniserend vermogen is het vermogen van de straling om elektronen uit
atomen weg te stoten, waardoor de atomen ioniseren.
De α- en β-deeltjes raken bij de botsing energie kwijt, waardoor ze na de botsing
langzamer zullen bewegen.
Als de straling een groot ioniserend vermogen heeft, vinden er veel ionisaties plaats in
het materiaal. Door de ionisaties zal de snelheid van de α- en β-deeltjes snel
afnemen, waardoor de deeltjes snel stil komen te staan en dus niet ver in het
materiaal kunnen doordringen.
33
A
B
C
D
E
F
Röntgenstraling. Er wordt een röntgenfoto van de borst gemaakt. Er wordt weinig
schade aangericht en er gaat veel straling door het weefsel heen.
Bij het gebruiken van een tracer is een γ-straler het meest geschikt: de uitgezonden γstraling is buiten het lichaam meetbaar en richt weinig schade aan.
Bij het behandelen van een tumor met inwendige bestraling is een β-straler het meest
geschikt. De bestraling is effectiever door het kleine doordringende vermogen in
combinatie met het hoge ioniserende vermogen. Een α-straler zou niet dicht genoeg
bij de tumor doordringen en bij gebruik van een γ-straler zou slechts een klein deel
van de straling in de tumor worden geabsorbeerd.
Als er een radioactieve bron buiten het lichaam wordt gebruikt, is een γ-straler het
meest geschikt. De straling van α- en β-stralers dringt niet ver genoeg door in het
lichaam.
De straling van een β-straler zal net genoeg de huid binnen kunnen dringen om de
schadelijke cellen te doden.
Injectiespuiten kunnen het best gesteriliseerd worden met γ-straling, dat gaat goed
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 6 van 23
door het plastic verpakkingsmateriaal en de (plastic) injectiespuiten heen.
34
6
a
b
Op t=0 s is de activiteit A = 4 MBq, er vervallen dan 4,0∙10 kernen per seconde.
Na 8 dagen is de activiteit A = 2 MBq. De halveringstijd is dus 8 dagen.
c
Na 32 dagen zijn er
d
Na 32 dagen zijn er ( )
halveringstijden verstreken.
van de oorspronkelijke hoeveelheid
instabiele kernen over. Omdat we die oorspronkelijke hoeveelheid instabiele kernen
niet weten kunnen we ook niet zeggen hoeveel er na 8 dagen over zijn.
35
a
b
c
d
Aflezen wanneer A = 37,9 MBq: t1/2 = 25 min.
Na 50 min is A = 19 MBq, dat is ¼e van 75,8.
5 keer halveren na 5 x 25 = 125 min.
36
a
b
37
Op t = 10 s is A = 11 MBq.
-
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 7 van 23
38
Zie tabel.
39
Bron A loopt eigenlijk steeds één halveringstijd ‘achter’ op
bron B: de activiteit van bron A is altijd de twee keer zo
groot als de activiteit van bron B.
t (jaar)
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
A (kBq)
185
92,5
46,3
23,1
11,6
5,8
2,9
1,4
0,7
0,4
0,2
0,1
n = t/t1/2
0
1
2
3
4
5
AbronA
200
100
50
25
12,5
6,3
AbronB
100
50
25
12,5
6,3
3,1
40
a
b
41
Bij de bron met de kleinste halveringstijd neemt de
t
AbronA AbronB
activiteit het snelste af. Dat is dus bij bron A.
0
200
100
Voor stof B duurt het twee keer zo lang totdat de
1
100
activiteit is gehalveerd, vandaar de lege plekken in de
2
50
50
tabel. In de tabel is goed te zien dat bron A na twee
3
25
halveringstijden nog op 1/4e van de oorspronkelijke
4
12,5
25
activiteit zit. Na twee halveringstijden van bron A, is er
5
6,3
pas één halveringstijd van bron B verstreken. Omdat
bron B met een twee keer zo kleine activiteit als bron A is begonnen zijn de
activiteiten van bron A en B dan gelijk. Dus na twee halveringstijden van bron A (en
dus één halveringstijd van bron B) is de activiteit van bron A en B gelijk.
()
, dat is minder dan 1% (gevonden door te proberen welke macht van 0,5
onder de 0,01 uitkomt). Dat zijn dus 7 halveringstijden  t = 7∙30 = 210 jaar.
42
Maak een tabel met beginactiviteit en halveringstijd van elke stof (zie hieronder). Bedenk
voor elke stof hoeveel halveringstijden er nodig zijn om de activiteit te laten dalen tot 1,25
e
kBq (4 rij van de tabel). Reken dan voor elke stof uit hoe lang het duurt voordat die
halveringstijden verstreken zijn (laatste rij van de tabel).
De volgorde van langste tijd naar kortste tijd is nu: E – B – A – F – D – C.
beginactiviteit
halveringstijd
A0 (kBq)
t1/2 (s)
aantal halveringstijden
nodig voor 1,25 kBq: n
benodigde tijd t = n∙t1/2 (s)
© ThiemeMeulenhoff bv
A
10
120
B
10
200
C
10
60
D
5
120
E
20
200
F
40
60
3
3
3
2
4
5
360
600
180
240
800
300
Pagina 8 van 23
43
a
b
c
Zoek in Binas het juiste symbool met het juiste massagetal bij elkaar (kolom 2 en 3).
Lees af in de laatste kolom welk deeltje er uitgezonden wordt:
U-238 zendt α- (en γ-)straling uit
Th-232 zendt α- (en γ-)straling uit
K-40 zendt β- (en γ-)straling uit.
Lees in de één na laatste kolom van Binas, tabel 25, de halveringstijd af:
9
U-238 heeft een halveringstijd van: t1/2 = 4,47∙10 jaar
10
Th-232 heeft een halveringstijd van: t1/2 = 1,4∙10 jaar
9
K-40 heeft een halveringstijd van: t1/2 = 1,28∙10 jaar
De aarde bestaat al miljarden jaren, de stoffen met een korte halveringstijd zijn al lang
bijna volledig vervallen.
44
a
b
c
Co-60 zendt β - (en γ-)straling uit,
Tc-99m zendt γ-straling uit,
I-131 zendt β- (en γ-)straling uit.
Co-60 heeft een halveringstijd van: t1/2 = 5,27 jaar,
Tc-99m heeft een halveringstijd van: t1/2 = 6,0 uur,
I-131 heeft een halveringstijd van: t1/2 = 8,0 dagen.
A Bij het gebruik van een tracer heb je een γ-straler nodig, omdat γ-straling buiten het
lichaam gedetecteerd moet worden. Bovendien moet de halveringstijd laag zijn,
zodat na enkele dagen al het radioactieve materiaal vervallen zal zijn. Dus Tc-99m.
B Om in het lichaam te kunnen doordringen is weer een γ-straler nodig met een
voldoend lange halveringstijd. Dus Co-60 (de β-straling wordt eruit gefilterd).
C Voor het bestralen van een tumor in het lichaam is het benodigde doordringend
vermogen niet zo hoog. Dit kan goed met een β-straler. Wel is het belangrijk dat de
radioactieve bron niet nog jarenlang straling blijft uitzenden. Dus is I-131 het meest
geschikt.
45 Oriëntatie:
Voor de activiteit A van een radioactieve bron geldt
( ) met
.
Uitwerking:

.
.


46

.
.
47
a
b
Alleen γ-straling is meetbaar buiten het lichaam, α- en β-straling worden in het
lichaam al helemaal geabsorbeerd.
Oriëntatie:
Zie Binas voor de halveringstijd van I-123: 13,3 uur.
Uitwerking:
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 9 van 23


⁄
48
[W] Koolstofdatering
49
[W] Straling in de industrie
.
.
5.4 RADIOACTIEF VERVAL
50
[W] Experiment: Radioactief verval
51
Waar of niet waar?
a Niet waar: In een radioactieve bron zitten instabiele en stabiele isotopen van de stof,
en het vervalproduct van de instabiele isotoop.
b Waar
c Niet waar: Het atoomnummer geeft het aantal protonen in een atoomkern.
d Waar
e Niet waar: Isotopen zijn atoomkernen met hetzelfde aantal protonen en een
verschillend aantal neutronen.
f
Waar
52
a
b
c
Het atoomnummer Z is het aantal protonen in de kern en geeft de atoomsoort aan.
Het massagetal A is de som van het aantal protonen en het aantal neutronen.
Aantal neutronen = massagetal A – atoomnummer Z
a
b
c
29 + 35 = 64 kerndeeltjes.
Atoomnummer Z = 29, massagetal A = 64.
Oriëntatie:
Zie Binas voor de isotopen en hun vervalproducten.
Uitwerking:
Atoomnummer 29 is koper. Symbool
of Cu-64.
Binas: Cu-64 is instabiel, het zendt β-straling uit.
Bij radioactief verval van Cu-64 verandert een neutron in een proton en een elektron.
Het elektron wordt uitgestoten als β-straling. De kern bestaat dan uit 30 protonen en
34 neutronen. Het wordt een Zn-64 atoomkern.
.
53
d
e
f
54
a
b
c
d
e
f
16 – 7 = 9 neutronen.
Atoomnummer Z = 7, massagetal A = 16.
Atoomnummer 7 is stikstof. Symbool
of N-17.
De atoomkern van N-17 is instabiel en zendt bij radioactief verval β-straling uit.
Het atoomnummer zal met 1 stijgen, er ontstaat zuurstof: O-17.
© ThiemeMeulenhoff bv
.
Pagina 10 van 23
55
Het atoomnummer Z geeft het aantal protonen aan, en daarmee ook de lading van de
kern. Het massagetal A geeft aan hoeveel kerndeeltjes er zijn, dat is de som van de
protonen en de neutronen.
Een proton heeft een lading 1+ en maar 1 kerndeeltje  Z = 1 en A = 1 
of
.
Een neutron heeft lading 0 en maar 1 kerndeeltje  Z = 0 en A = 1  .
Een β-deeltje is een elektron, dat heeft lading -1 en 0 kerndeeltjes  Z = -1 en A = 0 
of
.
Een α-deeltje is een heliumkern, dat heeft 2 protonen en 2 neutronen  Z = 2 en A = 4 
of
.
56
Oriëntatie:
Zie vraag 53.
Uitwerking:
a Pu-240 zendt bij verval α-straling uit.
b
, na radioactief verval ontstaat een uraniumisotoop: U-236.
c U-236 is ook radioactief en zendt bij verval α-straling uit.
57
a
b
c
Sr-90 zendt bij verval β-straling uit.
, na radioactief verval ontstaat een yttriumisotoop: Y-90.
Y-90 is ook radioactief en zendt bij verval β-straling uit.
a
H-3 heeft maar 3 kerndeeltjes. Voor een α-deeltje zijn 4 kerndeeltjes nodig, dus tritium
kan geen α-deeltje uitzenden.
H-3 zendt bij radioactief verval β-straling uit.
, na radioactief verval ontstaat een heliumisotoop: He-3.
He-3 is niet radioactief.
58
b
c
d
59
.
a
b
.
60
[W] Computersimulatie: Radioactief verval
61
-
62
Je kunt niet voorspellen op welk moment één instabiele kern vervalt. Elke instabiele kern
heeft op elk moment een bepaalde kans om te vervallen. Bij een zeer groot aantal
instabiele kernen (40∙106) ontstaat daardoor toch een duidelijk regelmaat: Na één
halveringstijd zal de helft van die kernen zijn vervallen.
Vergelijk het met de kans om 6 te gooien met een dobbelsteen: voor één worp is niet te
voorspellen of je 6 gooit, maar na 6.000.000 keer gooien zal je toch ongeveer 1.000.000
keer 6 hebben gegooid.
63
a
Na één halveringstijd is nog de helft van de instabiele kernen over. Na 2
halveringstijden de helft van de helft, dat is een kwart, van de instabiele atoomkernen.
En na 3 halveringstijden is de helft van een kwart, dat is een achtste, van de instabiele
atoomkernen over.
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 11 van 23
b
c
Bij het radioactief verval verandert de instabiele atoomkern in een andere atoomkern.
Er verdwijnen dus geen hele atoomkernen. De massa is dan ook niet achtmaal zo
klein geworden. De massa is wel een klein beetje gedaald, omdat er α- of β-deeltjes
door de instabiele atoomkernen zijn uitgezonden, deze hebben een hele kleine
massa.
Als het aantal instabiele kernen achtmaal zo klein is geworden, is ook het aantal
instabiele atoomkernen dat per seconde vervalt achtmaal zo klein geworden. De
activiteit is het aantal instabiele atoomkernen dat per seconde vervalt, dus is de
activiteit dan ook achtmaal zo klein geworden.
64
a
b
Maak de vervalvergelijking kloppend:
. Er wordt α-straling
uitgezonden.
Na 3 halveringstijden is het aantal Po-210 atoomkernen 3 keer gehalveerd, dus 8 keer
( )
zo klein geworden:
c
.
Elke Po-210 atoomkern die vervalt, verandert in een Pb-206 atoomkern. Na 3
halveringstijden zijn er
Po-210 kernen vervallen. Dan
zijn er dus ook
Pb-206 kernen ontstaan. De bron bevat dan
Pb-206
kernen.
65
.
a
b
Oriëntatie:
De activiteit A van een radioactieve bron op een tijdstip t is het hellingsgetal van de
raaklijn aan de kromme in het N,t-diagram op dat tijdstip:
( )
.
Uitwerking:
c
d
e
(
)
(
)
.
(
)
.
Tussen t = 30 h en t = 90 h verlopen twee halveringstijden, waarin het aantal
instabiele kernen is viermaal zo klein wordt. Dan is de activiteit ook viermaal zo klein.
Oriëntatie:
Voor de gemiddelde activiteit Agem in een periode Δt geldt:
.
Uitwerking:
(
)
.
66
a
Oriëntatie:
Voor de gemiddelde activiteit Agem in een periode Δt geldt:
.
Uitwerking:
.
b
Uit Binas blijkt dat de halveringstijd van Po-210 138 dagen is. Dan zal de activiteit in
één uur vrijwel constant zijn.
67
a
© ThiemeMeulenhoff bv
.
Pagina 12 van 23
b
c
.
Oriëntatie:
Het aantal instabiele atoomkernen N is te berekenen met de in de opgave gegeven
nieuwe formule voor de activiteit A. Opmerking: je hoeft deze formule niet te kennen,
maar je moet er wel mee kunnen rekenen.
Zie Binas voor de halveringstijd van Rn-222: 3,825 dag.
Uitwerking:

d
.
Oriëntatie:
Het aantal atomen Rn-222 per m3 buitenlucht is dus 1,4·106.
Zie Binas voor de atoommassa van Rn-222: 222,01757 u.
De massa ma van een atoom Rn-222 is te berekenen met de atomaire
massa-eenheid u:
.
3
De massa m van het Rn-222 per m buitenlucht volgt uit N en ma (het aantal atomen
en de massa van een atoom):
Uitwerking:

.
68
a
Oriëntatie:
Voor het aantal instabiele atoomkernen N in een radioactieve bron geldt
( ) met
.
Uitwerking:
5
Zie Binas voor de halveringstijd van Tc-99: 2,2·10 jaar.
( )

b
c
d
e
( )
Na 1,1 miljoen jaar is dus nog 3,1% van het Tc-99 over.
Een Tc-99 kern bestaat uit 43 protonen en 99 – 43 = 56 neutronen. Een Tc-100 kern
bevat dus 57 neutronen.
Bij β-verval blijft het massagetal van de kern gelijk en neemt het atoomnummer met 1
toe: pijl c.
Zie de figuur op het tekenblad:
.
Oriëntatie:
Het aantal instabiele atoomkernen ΔN dat in een periode Δt vervalt is te berekenen uit
de gemiddelde activiteit:
.
Uitwerking:
Tussen t = 0 en t = 10 s is de gemiddelde activiteit 13·104 Bq:

3
f
Er zijn in de eerste 10 s dus 13·10 kernen Tc-100 vervallen.
Het langlevende Tc-99 (halveringstijd 2,2·105 jaar) wordt omgezet in het kortlevende
Tc-100 (halveringstijd 15 s), waardoor de activiteit zeer snel afneemt tot vrijwel nul. Bij
het verval van Tc-100 ontstaat Ru-100, een isotoop die stabiel is en dus geen
kernstraling uitzendt.
69
[W] PET-scan in het ziekenhuis
70
[W] Productie van Tc-99m
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 13 van 23
71
[W] Activiteit en halveringstijd
5.5 STRALINGSBELASTING
72
[W] Stralingsschade en bescherming
73
[W] Experiment: Stralingsintensiteit en afstand
74
Waar of niet waar?
a Waar
b Niet waar: Röntgen- en γ-straling kunnen nooit volledig door een materiaal worden
geabsorbeerd.
c Waar
d Waar
e Waar
f
Niet waar: Bij uitwendige bestraling γ-straling gevaarlijk.
g Niet waar: Bij inwendige bestraling is vooral α-straling gevaarlijk.
75
a
b
76
Dracht is de afstand die α- en β-deeltjes afleggen in een materiaal. Bij de absorptie
van deze deeltjes botsen ze tegen atomen waarbij de snelheid van de deeltjes steeds
meer daalt, tot ze uiteindelijk stil staan en in het materiaal zijn opgenomen.
Halveringsdikte is de dikte van het materiaal waarbij de helft van het aantal röntgenof γ-fotonen wordt geabsorbeerd. De fotonen bewegen altijd met de lichtsnelheid en
kunnen niet worden afgeremd. Bij een botsing met een atoom in het materiaal wordt
het foton geabsorbeerd: het atoom wordt geïoniseerd en het foton verdwijnt. De
absorptie is nooit volledig: er zijn altijd fotonen die door het materiaal heen dringen.
Bij het maken van een röntgenfoto wordt je bestraald met ioniserende straling. De
röntgenfoto is niet radioactief en je wordt zelf ook niet radioactief. Als je niet teveel
röntgenfoto’s laat maken in korte tijd, is het niet gevaarlijk.
77
a
b
c
d
Bronnen van achtergrondstraling zijn kosmische straling, straling afkomstig van
radioactieve stoffen op aarde (bijvoorbeeld uranium en radongas) en straling
afkomstig van radioactieve stoffen in je lichaam (bijvoorbeeld jodium).
Die stoffen krijgen we binnen via ons voedsel, het water wat we drinken en inademing
van de lucht.
Figuur 38: de equivalente dosis van één röntgenfoto van je gebit is: H = 0,01 mSv.
Figuur 40: de jaarlijkse equivalente dosis achtergrondstraling per persoon in
Nederland is 1,8 mSv. Dus de equivalente dosis van 1800 röntgenfoto’s van je gebit is
gelijk aan de jaarlijkse equivalente dosis achtergrondstraling.
Figuur 38: de equivalente dosis van één CT-scan is 10 mSv en de jaarlijkse
equivalente dosis achtergrondstraling per persoon in Nederland is 1,8 mSv. De
equivalente dosis van een CT-scan is 10/1,8 = 5,6 keer zo groot als de jaarlijkse dosis
achtergrondstraling.
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 14 van 23
78
a
b
c
α- en β-straling zijn hiervoor heel geschikt, want van α- en β-straling is de dracht heel
klein, dus wordt alle straling in een klein gebied geabsorbeerd.
Röntgen- en gammastraling zijn hiervoor heel geschikt, want deze straling wordt nooit
volledig geabsorbeerd, er gaat altijd een gedeelte door het lichaam heen.
Röntgenstraling komt niet uit een radioactieve bron, maar wordt met een apparaat
opgewekt. Besmetting vindt plaats als je een radioactieve bron op of in je lichaam
hebt. Dat kan dus niet bij röntgenstraling.
79
a
b
c
d
80
Besmetting vindt plaats als je radioactief materiaal (dus instabiele atomen) op of in je
lichaam krijgt. Bij bestraling absorbeert je lichaam (een gedeelte van) de ioniserende
straling die van het radioactieve materiaal komt. Besmetting duurt totdat de bron uit of
van je lichaam is. Bestraling duurt veel korter: zolang je in de buurt van het
radioactieve materiaal bent.
Bij uitwendige bestraling bevindt de radioactieve bron zich buiten je lichaam. Bij
inwendige bestraling bevindt de radioactieve bron zich in je lichaam.
Als er sprake is van uitwendige besmetting kun je dit bestrijden door je grondig te
wassen en het wegwerpen of wassen van de besmette kleding.
Bij een kernexplosie worden de β-stralers Cs-137 en Sr-90 in de lucht geblazen. Deze
worden met de wind meegevoerd en vallen ergens anders weer op de grond. Mensen
(en dieren) krijgen deze stoffen via voedsel binnen en het lichaam slaat de stoffen op
in bot en spierweefsel. Hier kan het nog heel lang blijven zitten en je van binnenuit
bestralen.
Antwoord A is juist. Er is sprake van besmetting als er zich op of in het lichaam
radioactieve deeltjes bevinden. Het gevolg ervan is dat er straling op de huid of in het
lichaam komt. Uiteindelijk kan de equivalente dosis van de ontvangen straling zo hoog
worden dat er stralingsziekte optreedt.
81
a
b
C-14 en K-40 zijn β-stralers, Ra-226 en Rn-222 zijn α-stralers.
α-stralers zijn gevaarlijker in het lichaam dan β-stralers. Daarmee zouden Ra-226 en
Rn-222 allebei het gevaarlijkst zijn. Maar als je naar de halveringstijden van de
isotopen kijkt, is Rn-222 gevaarlijker dan Ra-226 omdat de halveringstijd van Rn-222
maar 3,835 dagen is terwijl de halveringstijd van Ra-226 zijn veel langer is: 1,6∙103
jaar. Dus zal de activiteit van Rn-222 veel hoger zijn.
a
Het gas zal zich in een vrij korte tijd door de hele ruimte verspreiden, zodat afstand
houden geen zin heeft. Wel zo snel mogelijk weglopen, en de deur achter je dicht
doen.
Een loodschort aantrekken is geen goede veiligheidsmaatregel: het gas zal om het
loodschort heen gaan en zo in je luchtwegen en op je huid komen.
82
b
83
’s Avonds, als de schoonmakers komen, zal de röntgenapparatuur uit staan. Er is op dat
moment geen röntgenstraling in de afdeling, dus een loodschort is niet nodig.
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 15 van 23
84
Als de tumor vanuit verschillende richtingen wordt bestraald wordt het omliggende weefsel
telkens maar heel kort bestraald en daarmee wordt de schade aan het omliggende
weefsel beperkt.
85
Bij het doorstralen komen er geen radioactieve deeltjes op het voedsel. Het voedsel wordt
niet besmet en wordt dus ook niet zelf radioactief.
86
-
87
De dosis D is een maat voor de hoeveelheid geabsorbeerde stralingsenergie per kilogram
materiaal. Bij de equivalente dosis H wordt er rekening gehouden met het soort straling en
de biologische effecten daarvan. De equivalente dosis is daarmee een maat voor het
mogelijke effect van ioniserende straling op het menselijk lichaam.
88
a
b
De dosis is de geabsorbeerde stralingsenergie per kg. Beide voorwerpen absorberen
evenveel stralingsenergie , maar de massa van voorwerp A is tweemaal zo groot, dus
zal de dosis van voorwerp A tweemaal zo klein zijn. De dosis van voorwerp B is
tweemaal zo groot als de dosis van voorwerp A.
Voorwerp A wordt bestraald met α-straling en dat heeft een twintigmaal zo grote
stralingsweegfactor dan de β-straling waarmee voorwerp B wordt bestraald. Zouden
de voorwerpen dezelfde dosis ontvangen, dan zou de equivalente dosis van voorwerp
A twintigmaal zo groot zijn als de equivalente dosis van voorwerp B.
In dit geval is de dosis van voorwerp A tweemaal zo klein als die van voorwerp B, dus
is de equivalente dosis van voorwerp A tienmaal zo groot als de equivalente dosis van
voorwerp B.
89
a
b
Het K-43 zendt γ-straling uit. Dit wordt zichtbaar op de foto als zwarte plekken. In de
linker opname is veel meer zwart te zien, daar is dus meer K-43 opgenomen door de
goed werkende hartspieren. De rechteropname is de slecht werkende hartspier.
Een voordeel van Tl-201 is dat het geen β-straling uitzendt, dit wordt zorgt namelijk
voor inwendige bestraling van de hartspier. Een nadeel van Tl-201 is de grotere
halveringstijd. De patiënt moet langer in het ziekenhuis blijven wachten tot hij minder
straling uitzendt.
90
a
b
Gammastraling heeft een groot doordringend vermogen, en gaat dus voor een deel
ongehinderd door het water heen. De energie van de doorgelaten straling wordt niet
door het water geabsorbeerd.
Oriëntatie:
Voor de dosis D geldt
. Hierin is Estr de geabsorbeerde stralingsenergie.
Uitwerking:
.
91
Oriëntatie:
Voor de dosis D geldt
en voor de equivalente dosis H geldt
.
Hierin wR de stralingsweegfactor, in dit geval die voor α-straling.
Uitwerking:
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 16 van 23
.
.
92
Oriëntatie:
De geabsorbeerde stralingsenergie Estr volgt uit het stralingsvermogen Pstr, de
blootstellingstijd Δt en het absorptiepercentage.
Voor de dosis D geldt
en voor de equivalente dosis H geldt
.
Uitwerking:


.
93
a
b
c
d
e
.
.
Zie Binas:
9
Zie Binas: de halveringstijd van K-40 is 1,28·10 jaar. Vanwege deze zeer lange
halveringstijd zal de activiteit van K-40 gedurende een jaar vrijwel constant zijn.
De bij het verval van K-40 uitgezonden β-straling heeft in het lichaam een dracht van
enkele mm en zal dus voor het overgrote deel door het spierweefsel zelf worden
geabsorbeerd.
Oriëntatie:
Uit de (vrijwel constante) activiteit A en de energie Eβ van het bij verval uitgezonden βdeeltje volgt het vermogen van de uitgezonden straling:
. De activiteit A
geeft namelijk het aantal per seconde vervallende kernen K-40, en dus ook het aantal
per seconde uitgezonden β-deeltjes.
De geabsorbeerde stralingsenergie Estr volgt uit het stralingsvermogen Pstr, en de
blootstellingstijd Δt.
Voor de dosis D geldt
en voor de equivalente dosis H geldt
.
Uitwerking:



.
94
a
b
c
.
Zie Binas:
.
Oriëntatie:
Uit de (vrijwel constante) activiteit A en de energie Eα van het bij verval uitgezonden αdeeltje volgt het vermogen van de uitzonden straling:
. De activiteit A
geeft namelijk het aantal per seconde vervallende kernen Rn-222, en dus ook het
aantal per seconde uitgezonden α-deeltjes.
Uitwerking:
.
d
Oriëntatie:
De geabsorbeerde stralingsenergie Estr volgt uit het stralingsvermogen Pstr, en de
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 17 van 23
blootstellingstijd Δt.
Voor de dosis D geldt
en voor de equivalente dosis H geldt
.
Uitwerking:


e
.
Bij de berekening van de equivalente dosis is uitgegaan van de gemiddelde
concentratie radongas in de buitenlucht. In de binnenlucht (in woningen, scholen,
kantoren enzovoort) is de radonconcentratie meestal hoger, zodat ook de equivalente
jaardosis hoger uitvalt. Daarnaast ontstaat bij het verval van Rn-222 de radioactieve
poloniumisotoop Po-218 (een α-straler) en daaruit de radioactieve loodisotoop Pb-214
(een β-straler) enzovoort. Ook deze isotopen leveren een bijdrage aan de equivalente
jaardosis als gevolg van de aanwezigheid van Rn-222 in de longen.
95
[W] Stralingsbronnen opsporen
96
[W] Stralingsdetectie
5.6 BEELDVORMING
97
[W] Medische beeldvormingstechnieken
98
Waar of niet waar?
a Waar
b Waar
c Niet waar: Bij nucleaire diagnostiek wordt een radioactieve stof in het lichaam van de
patiënt gebracht. De uitgezonden straling wordt buiten het lichaam gedetecteerd.
d Niet waar: Voor het maken van een scintigram worden radioactieve stoffen gebruikt
die meestal in het ziekenhuis worden geproduceerd.
e Niet waar: Een echogram wordt gemaakt met behulp van het terugkaatsen van de
geluidsgolven.
f
Niet waar: Bij een MRI-scan loopt de patiënt geen stralingsdosis op.
99
a
b
c
d
Een overeenkomst tussen een röntgenfoto en een CT-scan is dat er voor beide
beeldvormingstechnieken röntgenstraling wordt gebruikt. Een verschil is dat een
röntgenfoto 2-dimensionaal is en een CT-scan 3-dimensionaal.
Voor een gebitscontrole is het maken van een röntgenfoto een geschikte
beeldvormingstechniek: de foto is snel gemaakt, de stralingsbelasting is laag en
tanden, wortels en kaakbot zijn goed zichtbaar op een röntgenfoto.
Voor het in beeld brengen van een gecompliceerde botbreuk is een CT-scan geschikt.
Het bot is dan van alle kanten te bekijken.
Een röntgenfoto is goedkoper en de stralingsbelasting van de patiënt is lager bij een
röntgenfoto.
100
a
Met een scintigram kun je goed de doorbloeding van de hartspier in beeld brengen. Je
kunt dan goed bekijken hoe het hart functioneert, dus terwijl het klopt.
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 18 van 23
b
Bij een zwangerschapscontrole kun je met een echogram de ligging van de foetus
goed in beeld brengen. Het is snel, goedkoop en niet schadelijk voor de foetus en de
moeder.
a
Zowel bij een CT-scan als bij een MRI-scan krijg je een heel gedetailleerd beeld. Er
wordt een 3D beeld gemaakt waardoor het uitzenden en detecteren van straling in
een cirkel (of spiraal) rond de patiënt moet plaatsvinden. Hierdoor lijken de apparaten
uiterlijk erg op elkaar: de patiënt moet op een tafel liggen en wordt dan een tunnel in
geschoven waarbij het apparaat rond de patiënt draait.
De CT-scan en de MRI-scan maken allebei een 3-dimensionaal beeld. Bij een CTscan ontvangt de patiënt een hoge equivalente dosis radioactieve straling, terwijl de
MRI-scan geen stralingsbelasting oplevert.
De CT-scan en de MRI-scan kunnen allebei gebruikt worden bij hersenonderzoek.
Omdat de MRI-scan geen stralingsbelasting geeft, heeft deze de voorkeur.
Een MRI-scan is de duurste beeldvormingstechniek en daarmee te duur voor de
gewone sporter.
101
b
c
d
102
a maakt gebruik van
röntgenstraling
b maakt gebruik van
radioactieve stoffen
c gebruikt geen
ioniserende straling
d brengt zachte weefsels
goed in beeld
e brengt harde weefsels
goed in beeld
f driedimensionaal beeld
g duurste techniek
h makkelijkst toepasbaar
röntgenfoto
CT-scan
X
X
Nucleaire
diagnostiek
Echografie
MRI
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
103
a
b
Bij een MRI-scan en een CT-scan moet de patiënt worden vastgemaakt aan een tafel
en schuift hij een soort koker in, dat kan beangstigend zijn. Bij een MRI-scan klinken
er ook nog harde geluiden en een MRI-scan duurt langer dan een CT-scan.
Bij nucleaire diagnostiek krijgt de patiënt een radioactieve vloeistof ingespoten, en
mag de patiënt pas weer het ziekenhuis uit als de radioactiviteit van de vloeistof
voldoende is afgenomen.
De beste methode om stress te voorkomen is een goede voorlichting voorafgaande
aan het onderzoek.
104
a
b
Eigen antwoord.
Eigen antwoord.
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 19 van 23
105
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
Nucleaire diagnostiek: de patiënt krijgt het radioactieve Tc-99m toegediend. Dit
concentreert zich in de tumor(en), waardoor er op het scintigram een donkere plek
ontstaat.
Echografie: met geluidsgolven is de foetus goed in beeld te brengen en ook het
kloppende hartje is goed te zien. Het is niet schadelijk voor de foetus.
Röntgenfoto: op een Thorax-röntgenfoto van de borst is goed te zien of de longen
gevuld zijn met lucht of met vocht.
Nucleaire diagnostiek: de patiënt krijgt het radioactieve Tc-99m (in de vorm van de
verbinding Tc-tetrofosmine) toegediend. Deze verbinding hecht zich aan de rode
bloedlichaampjes, waardoor op het scintigram de bloedstroom door het hart zichtbaar
wordt.
MRI-scan: daarmee kunnen de zachte weefsels van de knie zoals kruisbanden en
meniscus van alle kanten goed bekeken worden.
PET-CT-scan: de plaats van een eventuele tumor is uit het driedimensionale beeld te
bepalen.
Röntgenfoto, angiografie: de bloedvaten worden op de röntgenfoto zichtbaar gemaakt
met behulp van een sterk absorberende contrastvloeistof.
Nucleaire diagnostiek: de patiënt krijgt het radioactieve I-123 toegediend. De
schildklier heeft de eigenschap jodium in de vorm van jodide op te nemen (in
follikelcellen), waardoor de werking van de schildklier beoordeeld kan worden op een
scintigram (na 4 uur en na 24 uur).
Röntgenfoto: de kunstheup en botten zijn goed te zien op een röntgenfoto.
Röntgenfoto: op de röntgenfoto is goed te zien of de bijholten vol zitten.
106 [W] Veiligheidsscanners op het vliegveld
5.7 AFSLUITING
107 108
a
b
c
d
e
De fotonenergie Ef (in J) hangt af van de frequentie f (in Hz) van de
elektromagnetische straling volgens:
. Hierbij is h de constante van Planck:
.
Röntgenstraling is een vorm van elektromagnetische straling, die bestaat uit energie
die zich als een stroom fotonen met de lichtsnelheid voortplant. Röntgenstraling heeft
een doordringend en een ioniserend vermogen.
Bij kernstraling komt er een deeltje uit de atoomkern. Dat kan een α- of β-deeltje of
een γ-foton zijn. Kernstraling heeft een doordringend en een ioniserend vermogen.
Kernstraling wordt uitgezonden door de atoomkernen van een radioactieve stof. In
een radioactieve stof zijn de atoomkernen instabiel: op een willekeurig moment zendt
zo’n instabiele atoomkern een α- of β-deeltje of een γ-foton uit. Dit verschijnsel
noemen we radioactief verval. Door het uitzenden van een α- of β-deeltje verandert de
instabiele atoomkern in een atoomkern van een andere stof.
De activiteit A (in Bq) van een radioactieve stof is het aantal instabiele atoomkernen
dat per seconde vervalt. Een activiteit van 1 Bq betekent dat er per seconde
gemiddeld één atoomkern vervalt.
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 20 van 23
f
g
De halveringstijd t1/2 is de tijd waarin de activiteit van een radioactieve bron telkens
tweemaal zo klein wordt. Deze is per radioactieve stof verschillend.
Bij radioactief verval wordt de activiteit A van een radioactieve stof in de loop van de
( ) met
tijd t weergegeven door
h
i
j
k
l
activiteit op het tijdstip t = 0 s en t1/2 de halveringstijd.
Het atoomnummer Z is het aantal protonen in de kern. Het massagetal A is het aantal
kerndeeltjes (protonen én neutronen) in de kern.
Isotopen zijn kernen van dezelfde atoomsoort maar met een verschillend aantal
neutronen. Het atoomnummer van isotopen is gelijk, maar het massagetal verschilt.
Bij α-verval ( of
) verdwijnen er twee protonen en twee neutronen uit de
atoomkern.
Bij β-verval (
of
) verandert in de kern een neutron in een proton en komt er
een elektron uit de kern.
Als bij radioactief verval een instabiele atoomkern een γ-foton uitzendt, verandert de
samenstelling van de atoomkern niet.
Met een vervalvergelijking geef je weer wat er bij het radioactief verval van een
atoomkern gebeurt. Links van de pijl komt het symbool van de radioactieve isotoop,
rechts de symbolen van de nieuwe kern die ontstaat en het stralingsdeeltje. Het totale
aantal kerndeeltjes en de totale elektrische lading moeten links en rechts van de pijl
aan elkaar gelijk zijn.
Voor het aantal instabiele atoomkernen N in de loop van de tijd t geldt:
( ) met
m
. In deze formule is A0 de
. In deze formule is N0 het aantal instabiele atoomkernen
op het tijdstip t = 0 s en t1/2 de halveringstijd.
In een N,t-diagram kun je de activiteit A op een tijdstip t bepalen met een raaklijn aan
de grafiek. Voor de activiteit A op een tijdstip t geldt:
( )
.
n
De formule voor de gemiddelde activiteit van een radioactieve stof is:
o
Als de atoommassa van een radioactieve stof is gegeven, dan is de massa van één
atoom te berekenen met
waarbij u de atomaire massa-27
eenheid is: u = 1,66∙10 kg.
Als de massa m van de radioactieve stof bekend is, is het aantal instabiele
atoomkernen N te berekenen met
p
q
r
.
De dracht is de afstand die α- en β-deeltjes afleggen in een materiaal. Bij de absorptie
van deze deeltjes botsen ze tegen atomen waarbij de snelheid van de deeltjes steeds
meer daalt, tot ze uiteindelijk stil staan en in het materiaal zijn opgenomen.
De halveringsdikte is de dikte van het materiaal waarbij de helft van het aantal
röntgen- of γ-fotonen wordt geabsorbeerd. De fotonen bewegen altijd met de
lichtsnelheid en kunnen niet worden afgeremd. Bij een botsing met een atoom in het
materiaal wordt het foton geabsorbeerd: het atoom wordt geïoniseerd en het foton
verdwijnt. De absorptie is nooit volledig: er zijn altijd fotonen die door het materiaal
heen dringen.
De intensiteit I van röntgen- of γ-straling die een absorberend materiaal doorlaat hangt
af van de dikte d van het materiaal volgens:
s
t
.
( ) met
. In deze
formule is I0 de intensiteit van de invallende straling en d1/2 de halveringsdikte.
Bij de absorptie van ioniserende straling wordt energie van de stralingsdeeltjes of de
fotonen geabsorbeerd.
Achtergrondstraling is de kosmische straling en de straling afkomstig van radioactieve
stoffen op aarde en in het lichaam. Deze straling is overal op aarde aanwezig.
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 21 van 23
u
v
Als een stralingsbron zich buiten het lichaam bevindt, zorgt dat voor uitwendige
bestraling van het lichaam. Als de radioactieve stoffen zich op of in het lichaam
bevinden, is er sprake van besmetting. De radioactieve stoffen in het lichaam zorgen
voor inwendige bestraling.
De dosis D (in Gy) is de hoeveelheid stralingsenergie Estr (in J) die 1 kg van het
bestraalde voorwerp heeft geabsorbeerd:
.
Bij de equivalente dosis H wordt rekening gehouden met het grotere effect van αstraling:
. Hierbij is wR de stralingsweegfactor, deze is 20 voor α-straling
en 1 voor de andere soorten straling.
109 [W] Risicoafweging
110 Oriëntatie:
Voor het maken van een scintigram moet de activiteit groot genoeg zijn, en de
stralingsbelasting voor de patiënt zo laag mogelijk.
Uitwerking:
Door de kortere halveringstijd van I-123 is de activiteit van deze isotoop in het begin (op
en direct na het tijdstip t = 0 s groter dan die van I-131: vergelijk de helling van de raaklijn
aan de beide vervalkrommes op het tijdstip t = 0 s. Daardoor is de intensiteit van de door I123 uitgezonden straling groter dan bij I-131. Voor eenzelfde stralingsintensiteit
(voldoende voor het maken van een scintigram) is dus een kleiner aantal instabiele
atoomkernen van I-123 nodig. Daardoor is de stralingsbelasting van de patiënt kleiner. De
jodiumisotoop I-123 is dus het meest geschikt voor dit onderzoek.
111
a
Oriëntatie:
( ) met
Voor de activiteit A van een radioactieve bron geldt
.
Binas: voor Co-60 is t1/2 = 5,27 jaar.
Uitwerking:
( ) 


.
b
De bron moet na 21 jaar worden vervangen.
Oriëntatie:
Voor de equivalente dosis H geldt
. Hierin is wR de stralingsweegfactor, in
dit geval die voor γ-straling. Voor de dosis D geldt
. Hierin is Estr de
geabsorbeerde stralingsenergie. De maximale blootstellingstijd volgt uit de
geabsorbeerde stralingsenergie Estr en het stralingsvermogen Pstr.
Uitwerking:


. De maximale
4
blootstellingstijd is dus 1,5·10 uur (1,7 jaar).
112
a
Een overeenkomst tussen röntgen- en γ-straling is dat ze beide een vorm van
elektromagnetische straling zijn, en dus uit fotonen bestaan.
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 22 van 23
Een verschil tussen röntgen- en γ-straling is de energie van de fotonen: de fotonenergie van γ-straling is groter dan die van röntgenstraling.
b
c
.
Oriëntatie:
Voor het controleren van de werking van de badges moet de badge bestraald worden
met de soort straling waarvoor de badge gevoelig is.
Uitwerking:
Po-209 is een α-straler, en dus ongeschikt voor het testen van de badges op βstraling. Cs-137 en Sr-90 zijn beide β-stralers, maar Cs-137 zendt naast β-straling ook
γ-straling uit. Voor het testen van de badges op β-straling is dus Sr-90 het meest
geschikt, omdat deze isotoop alleen β-straling uitzendt.
© ThiemeMeulenhoff bv
Pagina 23 van 23