Oefentoets Radioactiviteit
Vak: Natuurkunde Klas: V4 Stof: 8.1 en 8.2
Opgave 1: Cesium (vwo – na1 – 2004 – tijdvak 1) Jorieke en Pauline nemen op 16 maart 2004 deel aan een practicum over ioniserende straling. Op een van de radioactieve preparaten zit het volgende etiket: Ci is een afkorting van ‘curie’, een oude eenheid van activiteit. Zie tabel 6 van het informatieboek Binas. a. (4p) Bereken de activiteit van het preparaat op 16 maart 2004 in becquerel. Het 137Cs‐preparaat zendt ‐ en ‐straling uit. Jorieke en Pauline willen de halveringsdikte van lood voor de ‐straling bepalen. In figuur 1 is hun opstelling te zien. Ze doen vier verschillende metingen met de GM‐telbuis. De telbuis meet een achtergrondstraling van 24 pulsen per minuut als het preparaat nog niet onder de telbuis staat. Als het preparaat (zonder plaatjes) onder de telbuis is geplaatst, meet de telbuis 8011 pulsen per minuut. Met een plaatje aluminium van 5,0 mm dikte (houdt alle ‐straling tegen) tussen de telbuis en het preparaat meet de telbuis 628 pulsen per minuut. Als er behalve het plaatje aluminium ook nog een plaatje lood van 4,0 mm dikte tussen de telbuis en het preparaat wordt geplaatst, meet de teller 407 pulsen per minuut. b. (4p) Bereken de halveringsdikte van lood voor de uit het preparaat vrijkomende ‐straling.
De rugzak van Jorieke met daarin een zakje boterhammen heeft tijdens het practicum in de buurt van het preparaat gelegen. Pauline zegt tegen Jorieke: “De gammastraling gaat door je rugzak heen. Je boterhammen zijn dus besmet geraakt.” Pauline doet met deze uitspraak twee beweringen. c. (2p) Leg van elke bewering uit of deze juist is. Opgave 2: Radioactief jodium (vwo – na1 – 2002 – tijdvak 1) Lees het artikel. naar: de Volkskrant, augustus 1997 a. (3p) Leg uit welk element ontstaat bij het verval van jood‐131. In het artikel wordt beweerd dat het gevaar van kanker vooral geldt voor mensen die tijdens de besmettingsperiode nog kind waren. Het argument dat kinderen meer melk drinken dan volwassenen ondersteunt die bewering. b. (2p) Geef de definitie van het begrip stralingsdosis en geef op grond van die definitie een ander, natuurkundig argument dat de bewering ondersteunt. Een deel van de besmette melk werd verwerkt tot lang houdbaar melkpoeder. c. (4p) Bereken in hoeveel tijd de activiteit van het jood‐131 100 keer zo klein werd. De eenheid ’rad’ voor de dosis geabsorbeerde straling is een oude eenheid die officieel niet meer gebruikt mag worden. In het informatieboek Binas kun je vinden hoe je de rad omrekent naar de officiële eenheid. Ga ervan uit dat een schildklier met een massa van 25 g de in het artikel genoemde stralingsdosis heeft ontvangen. Verwaarloos de absorptie van gammastraling. d. (5p) Bereken hoeveel atomen jood‐131 in deze schildklier zijn vervallen.
Kernproeven in VS besmetten bevolking met radioactief jood
De kernproeven in de Nevada-woestijn van 1951 tot 1958 hebben de hele Amerikaanse bevolking besmet met radioactief jood, dat schildklierkanker kan veroorzaken. Dit blijkt uit een onderzoek door het Amerikaanse Nationale Kankerinstituut (NCI).
Onder andere door het drinken van besmette melk kreeg iedereen in de Verenigde Staten in die periode een hoeveelheid jood-131 binnen. Nagenoeg al het jood-131 dat het lichaam binnenkomt, wordt door de schildklier opgenomen. De gemiddelde stralingsdosis bedroeg 2,0 rad.
Het gevaar van kanker geldt vooral voor mensen die tijdens de besmettingsperiode nog kind waren. Het NCI adviseert iedereen die vreest in zijn kindertijd aan het radioactief jodium te hebben
Opgave 3: Castorvat (vwo – na1 – 2003 – tijdvak 1) Lees het artikel. artikel Experts: containers met kernafval lekken niet 1 Duits kernafval wordt in zogenaamde castorvaten met treinen naar Frankrijk vervoerd. 2 Een castorvat is een cilindervormig ijzeren vat van 12 meter lang en een buitendiameter van 3 3 meter. De wanden zijn 50 cm dik. 4 Vorige week ontstond onrust toen milieuactivisten beweerden dat de vaten lekken. 5 Franse inspecteurs hadden namelijk met behulp van veegproeven kobalt‐60 en zilver‐110 6 aangetroffen. Bij veegproeven wordt materiaal van het oppervlak opgeveegd om er in een 7 laboratorium de activiteit en samenstelling van te bepalen. De inspecteurs constateerden dat 8 de norm van 4,0 Bq per vierkante centimeter ruimschoots werd overschreden. 9 Volgens Nederlandse deskundigen is er geen sprake van lekkende vaten, maar zijn de vaten 10 na het beladen aan de buitenkant niet goed ontsmet. 11 Verder beweren zij dat het stralingsniveau dat pal op de container wordt gemeten, tevens 12 veroorzaakt wordt door straling van het hoogradioactieve materiaal in het vat. Een gedeelte 13 van deze straling dringt door de wand naar buiten. naar: de Volkskrant, 27 mei 1998 In het artikel zijn drie mogelijke oorzaken van straling bij de buitenwand van de container aangegeven. We noemen de oorzaak in regel 4 oorzaak a, die in de regels 9 ‐ 10 oorzaak b en die in de regels 11 ‐ 13 oorzaak c. a. (3p) Leg voor elk van de oorzaken a, b en c uit of deze tot radioactieve besmetting van personen kan leiden. b. (2p) Leg aan de hand van de meetmethode van de Franse inspecteurs uit dat oorzaak c niet kan hebben geleid tot hun constatering. Voor de activiteit A(t) van een hoeveelheid radioactieve stof geldt: 2 1 2 ln ) ( ) ( t t N t A . Hierin is: N(t) het aantal deeltjes op tijdstip t; 2 1 t de halveringstijd; ln 2 = 0,693 Stel dat de Franse inspecteurs alleen kobalt‐60 aan de buitenkant van de vaten hadden aangetroffen. c. (4p) Bereken hoeveel picogram kobalt‐60 er per vierkante centimeter maximaal aan de buitenwand van een castorvat mag kleven om de activiteit binnen de norm (regel 8) te houden. Einde
