Opgave
Medische artikelen, zoals injectiespuiten, katheters en naalden mogen na gebruik niet zomaar weggegooid worden, omdat ze verontreinigd kunnen zijn met schadelijke microorganismen. Daarom worden ze eerst gesteriliseerd met behulp van gammastraling. Daarna worden ze afgevoerd.
Een medewerker van een afvalverwerkingsbedrijf vraagt zich bezorgd af of hij de bestraalde artikelen wel mee zal nemen omdat hij bang is dat deze na de behandeling ioniserende straling uitzenden.
a) Leg uit of deze bezorgdheid terecht is of niet.
Als stralingsbron voor het steriliseren wordt kobalt-60 gebruikt.
b) Geef de vervalreactie van kobalt-60.
De kobaltbron heeft op een bepaalde dag een activiteit van 5·1016
Als de activiteit van de bron afgenomen is tot 2·1016 Bq moet deze vervangen worden.
c) Bereken na hoeveel tijd de bron vervangen moet worden.
De gamma-fotonen die bij het verval van kobalt-60 ontstaan, hebben een energie van ongeveer 1,1 MeV. Om ook de taaiste micro-organismen onschadelijk te maken is een stralingsdosis van minstens 1·104 Gy nodig. Men wil de bestraling niet langer laten duren dan 15 minuten. Het te bestralen micro-organisme heeft een massa van 0,020 µg. De stralingsdosis ten gevolge van de β-straling wordt buiten beschouwing gelaten.
d) Bereken hoeveel gamma-fotonen het micro-organisme per seconde minstens moeten treffen.
Uitwerking vraag (a)
- De bezorgdheid is onterecht; gammastraling veroorzaakt geen radioactiviteit. Anders gezegd, een voorwerp dat bestraald is, is niet zelf een radioactieve bron geworden.
Uitwerking vraag (b)
- Het atoomnummer (onderste getal) en massagetal (bovenste) moeten voor en na de reactie gelijk zijn.
- Volgens BINAS vervalt kobalt-60 door β-straling.
- Verder komen er fotonen bij vrij (de gammastraling)
Uitwerking vraag (c)
- De activiteit wordt gegeven door N = N0·(1/2)^(t/τ).
- Invullen geeft 2 = 5·(1/2)^(t/τ)
- Dus t = τ·(0,4)/log(1/2) = τ·1,32.
- Volgens BINAS is de halfwaardetijd van kobalt-6= 5,27 jaar.
- Dus t = 5,27·1,32 = 7 jaar.
Uitwerking vraag (d)
- 1 Gy is 1 J/kg.
- Het micro-organisme heeft een massa van 2,0·10-11 kg.
- Er moet dus 2,0·10-11·1·104 = 2,0·10-7 J geleverd worden.
- Men wil de straling minder dan 15 minuten dus 15·60 = 900 seconden laten duren.
- Dus de fotonen moeten 2,0·10-7/900 = 2,2·10-10 J/s geven.
- Dit is 2,2·10-10/1,6·10-13 = 1,4·103 MeV.
- Dit zijn 1,4·103/1,1 = 1,3·103 fotonen.
