21/05/ Natuurlijke en kunstmatige radioactiviteit Soorten radioactieve straling en transmutatieregels. (blijft onveranderd)

Transcriptie

1 3. Natuurlijke en kunstmatige radioactiviteit 3.1 Soorten radioactieve straling en transmutatieregels 3.2 Halveringstijd Detectiemethoden voor radioactieve straling 3.4 Oefeningen 3.1 Soorten radioactieve straling en transmutatieregels meeste atomen: stabiele kern (blijft onveranderd) sommige atomen: instabiele kern = radioactieve kern of radionuclide gaat na verloop van tijd over in stabielere kern = radioactief verval (want: lagere energie) gaat gepaard met uitzenden α-, β- en γ-straling 1 2 meestal: nieuwe kern na één verandering nog niet stabiel nog veranderingen vervalreeksen vb.: vervalreeks U 3 1

2 soorten straling: α-straling β-straling γ-straling α-straling energierijke deeltjes uitgestoten uit instabiele kernen 2 protonen en 2 neutronen = structuur He-kern soort kern verandert! (want aantal p + wijzigt) 5 6 eerste transmutatieregel van Soddy (α-straling): β -straling Z X X He 4 ' 4 Z 2 2 β-min-straling β-plus-straling voorbeeld: Rn Po He

3 β-min-straling sommige kernen: te groot aantal n 0 om stabiel te zijn stabieler worden door i/d kern een neutron om te zetten in een proton gaat gepaard met uitzenden van elektron en antineutrino n p + e - + e β - -straling tweede transmutatieregel van Soddy (β - -straling): ' Z X Z 1 X e e voorbeeld: verval van C14-kernen + e C 14 N 6 7 e soort kern verandert! (want Z wijzigt) 9 10 verklaring van de neutron-proton omzetting: verandering van neutron in proton = down-quark omzetten in up-quark met vrijkomen v/e elektron en antineutrino d u + e - + e β-plus-straling sommige kernen: te klein aantal n 0 om stabiel te zijn stabieler worden door i/d kern een proton om te zetten in een neutron gaat gepaard met uitzenden van positron en neutrino = veroorzaakt door de zwakke wisselwerking p n + e + + v e β + -straling behoud van lading? nagaan! 11 soort kern verandert! (want Z wijzigt) 12 3

4 transmutatieregel voor β + -straling: verklaring van de proton-neutron omzetting: X X e ' Z Z 1 e verandering van proton in neutron = up-quark omzetten in down-quark met vrijkomen v/e positron en neutrino voorbeeld: gebruik van als β + -straler in PET-scanners u d + e + + v e N e + + v e = veroorzaakt door de zwakke wisselwerking behoud van lading? nagaan! γ -straling een kern kan zich i/e aangeslagen toestand bevinden = te veel aan energie om stabiel te zijn vergelijking voor γ-straling: Z X X Z stabieler worden door hoeveelheid energie uit te zenden i.v.v. elektromagnetische golven (fotonen) = γ-straling soort kern verandert niet! voorbeeld: kobalt-60 voor bestraling van kankercellen Co Co

5 3.2.1 begrip halveringstijd toepassingen 3.2 Halveringstijd radioactief verval begrip halveringstijd weten wanneer een bepaalde nuclide vervalt? wel: radioactief verval van een aantal (N) nucliden in de tijd verloopt altijd op dezelfde manier = statistisch proces voorspellingen maken halveringstijd T 1/2 = de tijdsduur waarin het oorspronkelijke aantal radioactieve nucliden (N 0 ) tot de helft (N 0 /2) is herleid N = 32 N = Tijdstip t antal radioactieve kernen op N(t) t = 0 N 0 N 0 /(2 0 ) t = 1.T 1/2 N 0 /2 N 0 /(2 1 ) t = 2. T 1/2 N 0 /4 N 0 /(2 2 ) t = 3. T 1/2 N 0 /8 N 0 /(2 3 ) t = 4. T 1/2 N 0 /16 N 0 /(2 4 ) t = n. T 1/2 N 0 /(2 n ) N(t) = N 0 /(2 n ) n = t / T 1/2 N(t) = N 0 /(2 t/t1/2 ) 19 t T1/ 2 N0 N( t)

6 voorbeeld cursus p. 36 uitwerken! (?) nucleaire geneeskunde toepassingen radioactief afval ouderdomsbepaling

7 Detectiemethoden voor radioactieve straling radioactieve straling niet rechtstreeks waarnemen meettoestellen ontwikkeld fotografische plaat Geiger-Müllerteller vonken- of dradenkamer bellenvat of nevelkamer scintillatiedetectoren halfgeleiderdetectoren fotografische plaat Geiger-Müllerteller

8 Vonken- of dradenkamer Bellenvat of nevelkamer Scintillatiedetectoren Halfgeleiderdetectoren

9 3.4 Oefeningen 3.4 cursus p