Kernfysica(1) 2026 BM

• newEditor
• Natuurkunde
• MBO
• Studiejaar 4

Kernfysica (1)

Welke woorden of ideeën komen bij je op bij radioactiviteit?

Straling en gezondheid
Ioniserende straling

radioactief

Wat is de belangrijkste bron van straling voor iedere Nederlander.

A

Natuurlijk, binnenshuis

B

Natuurlijk, buitenshuis

C

Natuurlijk, in het eigen lichaam

D

Industie en consumenten producten

Atoombouw.

Een atoom is opgebouwd uit: protonen, neutronen en elektronen.

Bijvoorbeeld:

Hoeveel protonen, neutronen en elektronen heeft dit element?

4 protonen, (9-4) 5 neutronen, 4 elektronen.

Atoombouw.

Isotopen:

dit zijn atomen van hetzelfde chemische element maar met een verschillend aantal neutronen.

Bijvoorbeeld: Koolstof Waterstof

Radioactieve straling.

Ontdekt door: Wilhelm Röntgen, Antoine Becquerel en Madame Curie

Radioactieve straling wordt uitgezonden door: Radioactieve stoffen.

Tegenwoordig: Ioniserende straling.

Voorbeeld:

Van Molybdeen naar Technetium

Invuloefening

Isotopen:

dit zijn atomen van hetzelfde chemische element maar met een verschillend aantal neutronen.

atomen

hetzelfde

element

verschillend

neutronen

alfa (α ) en bèta (β ) deeltjes straling

gamma (γ) en röntgen elektromagnetische straling

symbool deeltje massa (u)

α He 4

β e 1/1836

γ foton géén

Rö foton géén

soort straling

α-deeltjes

β-deeltjes

γ-straling

röntgenstraling

ioniserend doordringend deeltje

vermogen vermogen

groot klein heliumkern

matig matig elektron

klein groot foton

klein groot foton

doordringend vermogen

α- en β-deeltje dracht

γ- en röntgenstraling halveringsdikte

dracht

Maximale afstand waarover α- of β-deeltjes (deeltje) in een materiaal doordringt

halveringsdikte d½

Afstand waarbij een materiaal de helft van de invallende straling doorlaat

Sleepvraag

Deeltjes

Golven (fotonen)

alfa straling

beta straling

gamma straling

röntgen straling

doordringend vermogen

doordringend vermogen

doordringend vermogen

α- en β-straling dracht

γ- en röntgenstraling halveringsdikte

waarmee bestralen?

1 meter beton

alfa, beta & gamma straling.

Invuloefening

Dracht:

Maximale afstand waarover α- of β-deeltjes in een materiaal doordringt

Halveringsdikte d½

Afstand waarbij een materiaal de helft van de invallende straling doorlaat

afstand

α- of β-

doordringt

Halveringsdikte d½

Afstand

de helft

straling

doorlaat

Welk soort straling heeft het meest doordringend vermogen?

Zet ze in de juiste volgorde met bovenaan de minst doordringende.

1

gamma straling

2

alfa straling

3

bèta straling

4

röntgen straling

halveringstijd 30,25 jaar

halveringstijd

De halveringstijd (halfwaardetijd) τ is de tijdsduur waarin het oorspronkelijk aantal instabiele kernen met de helft is afgenomen.

Radioactief verval

De activiteit A (in becquerel: Bq) van een radioactieve bron hangt af van de beginactiviteit

A₀ (op t = 0 s), de tijd t en de halveringstijd t1/2 van de radioactieve stof:

Halveringstijd

De halveringstijd t1/2 hangt af van de soort radioactieve stof

Vervalkromme

Beginactiviteit

De beginactiviteit A₀ hangt af van het aantal instabiele atoomkernen N₀ (op t = 0 s) en de halveringstijd t_1/2 van de radioactieve stof

● hoe groter N₀ is, des te groter is A₀

● hoe groter t_1/2 is, des te kleiner is A₀

Absorptie van γ- en röntgenstraling

De intensiteit I van de doorgelaten straling hangt af van de intensiteit I₀ van de invallende straling, de dikte d en de halveringsdikte d_1/2 van het absorberende materiaal:

Halveringsdikte

De halveringsdikte d_1/2 hangt af van

• de soort straling

• het soort materiaal

Doorlaatkromme

$$I=I_0\ast (\frac{1}{2}{)}^{D/D_0{,}_5}$$

I = intensiteit van een bron (%)

I₀ = intensiteit van een bron op tijdstip 0 (100 %)

D = dikte (cm)

D_0,5 = halveringsdikte (cm)

$$A=A_0\ast (\frac{1}{2}{)}^{D/D_0{,}_5}$$

A = activiteit van een bron (Bq)

A₀ = Activiteit van een bron op tijdstip 0 (Bq)

D = dikte (cm)

D_0,5 = halveringsdikte (cm)

$$M=M_0\ast (\frac{1}{2}{)}^{D/D_0{,}_5}$$

M = massa van een bron (gram)

M₀ = massa van een bron op tijdstip 0 (gram)

D = dikte (cm)

D_0,5 = halveringsdikte (cm)

$$I=I_0\ast (\frac{1}{2}{)}^{T/T_0{,}_5}$$

I = intensiteit van een bron (%)

I₀ = intensiteit van een bron op tijdstip 0 (100 %)

T = tijd (s)

T_0,5 = halveringstijd (s)

$$A=A_0\ast (\frac{1}{2}{)}^{T/T_0{,}_5}$$

A = activiteit van een bron (Bq)

A₀ = Activiteit van een bron op tijdstip 0 (Bq)

T = tijd (s)

T_0,5 = halveringstijd (s)

$$M=M_0\ast (\frac{1}{2}{)}^{T/T_0{,}_5}$$

M = massa van een bron (gram)

M₀ = massa van een bron op tijdstip 0 (gram)

T = tijd (s)

T_0,5 = halveringstijd (s)

Een loodplaat is 3,0 cm dik en heeft voor gammastraling een halveringsdikte van 1,0 cm.

Vraag: Hoeveel % wordt er geabsorbeerd?

Bij een onderzoek maakt men gebruik van ⁵⁷Co met een T_1/2 van 270 dagen.

Vraag: Hoeveel % is vervallen na: a) 270 dagen; b) 540 dagen en c) 810 dagen?

20 microgram van ¹³¹I vervalt en zendt beta- en gamma straling uit.

Vraag: Hoeveel microgram is er nog over na 40 dagen? T_1/2 ¹³¹I = 8 dagen.

Gegeven het isotoop ¹³¹I met een T_1/2 van 8 dagen.

Vraag: Hoeveel % van het oorspronkelijk aantal isotopen is na 20 dagen nog niet gedesintegreerd?

De beginactiviteit van een hoeveelheid molybdeen is 20GBq.

Vraag: Hoe groot is de activiteit na 1 week?      T_1/2 = 66 uur

Maar nu anders:

Stel dat je halveringstijd/dikte of de blootgestelde tijd/dikte

moet uitrekenen?

Bij een behandeling wordt een radioactieve stof ingebracht.

Hoe lang moet T_1/2 zijn om ervoor te zorgen dat er na 10 uur nog maar 3,125% intensiteit te meten is?

Een veel gebruikt isotoop is Tc^99m. T_1/2 = 6,0 uur. Een patiënt wordt ingespoten met 6,0 mg Tc^99m. Bereken hoelang het duurt totdat de hoeveelheid Tc^99m in het lichaam is gedaald tot 0,10 mg.

bescherming tegen uitwendige bestraling

• beperking van de bestraaltijd

• handhaving van een zo grootmogelijke afstand

• toepassing van afschermingsmaterialen

gebaseerd op een drietal principes

grafische weergave van de kwadratenwet

wanneer de afstand tot de bron verdubbelt

wordt het oppervlak waarover de straling

wordt verdeeld vier maal groter

Toepassingen

Bijv: Bestralen van bloedproducten en/of proefdieren

gericht op veiligheid werknemer

stralingsveld rond het bestralingsapparaat
meting van het dosistempo

lekkage van de bron
veegtest

uit te voeren controles

weerstandsverhoging tegen terrorisme

maatschappelijke ontwrichting door (dreigen met) vuile bom

voorkomen van weesbronnen

onopgemerkt bij verwerking / omsmelten van schroot

Regeling hoogactieve bronnen