Soorten straling en eenheden
Opgaven
a) Als je rekening houdt met de grootte van het muuroppervlak, wat vind je dan van de vergelijking tussen een rookmelder van 35⋅103 Bq en de muren van de centrale met 4 Bq per cm2?
b) Geef precies aan wat de eenheid Becquerel (Bq) betekent.
Als je bij de vorige vraag het goede antwoord gegeven hebt, zie je dat de eenheid Bq niets zegt over de soort en de energie van de vrijkomende straling. In rookmelders die gebruik maken van radioactieve stoffen zit vaak Am-241.
c) Zoek in BINAS op wat voor soort straling daarin dan vrijkomt en hoeveel energie die straling heeft.
d) Welke straling en welke energie komt vrij bij het verval van Co-60?
e) Wat kun je zeggen over het doordringingsvermogen en het risico van deze straling? (N.B. Je hoeft nu niets te berekenen)
f) Welke eenheid moet in dit artikel gebruikt worden om de risicoâs van ioniserende straling aan te geven?
g) Waarom is de eenheid Bq niet geschikt?
De radioactiviteit in de centrale:
Co-60 is ontstaan door jarenlange bestraling van het ijzer in de reactorwanden met neutronen uit de reactor. IJzerkernen nemen dan neutronen op, tenslotte ontstaan radioactieve ijzerisotopen die tot kobalt vervallen en dat kan ook weer neutronen opnemen.
h) Bereken hoeveel de radioactiviteit verminderd is na 40 jaar. Gebruik de halveringstijd van 5 jaar, die in het artikel genoemd wordt.
i) Bereken de vermindering ook met de gegevens uit BINAS.
j) Vind je dat de bewering in het artikel over de vermindering na 40 jaar klopt?
k) Geef de opeenvolgende vervalsvergelijkingen waarmee Co-60 ontstaat.
l) Ni-63 zou na 40 jaar de overhand krijgen als radioactieve bron. Leg uit, waar dat Ni-63 vandaan komt?
m) Ni-63 vervalt veel langzamer dan Co-60. Waarvoor wordt dat als argument gebruikt? Kun je dat verklaren?
Tenslotte:
n) Wat lijkt jou verstandiger voor de kerncentrale in Dodewaard: eerst 40 jaar laten 'afkoelen' of gelijk slopen? Zet argumenten voor en tegen op een rijtje. Gebruik in ieder geval de argumenten die in het artikel genoemd worden. Maak daarna een afweging van de argumenten en geef een conclusie of je voor of tegen slopen bent.
Uitwerking vraag (a)
Neem je 1 m2 muur, dan heeft dat een activiteit van 40•103 Bq. En dat is meer dan de activiteit van een rookmelder. Het gaat er dus om hoeveel m2 muur je hebt.
Uitwerking vraag (b)
Het aantal desintegraties (het uiteen vallen van een instabiele kern) per seconde.
Uitwerking vraag (c)
Am-241: α-straling met een energie van 5,6 MeV en γ-straling.
Uitwerking vraag (d)
Co-60: β-straling met een energie van 0,315 MeV (0,12% heeft een energie van 1,48 MeV) en γ-straling.
Uitwerking vraag (e)
α- en β-straling hebben een klein doordringingsvermogen: maximaal 10 cm in lucht. γ-straling heeft een groot doordringingsvermogen en gaat door beton heen als de straling voldoende energie heeft.
Uitwerking vraag (f)
De Sievert (Sv), want deze zegt iets over het risico voor de ontvanger.
Uitwerking vraag (g)
Bq zegt alleen iets over de zender en niets over de ontvanger.
Uitwerking vragen (h), (i) en (j)
Als je voor de halveringstijd 5 jaar neemt dan klopt het wel, want 40 jaar is dan gelijk aan 8 halveringstijden en (1/2)8 = 1/256. Maar neem je de halveringstijd uit BINAS (5,27 jaar) dan is 40 jaar = 7,6x halveringstijd en (1/2)7,6 =1/194. Dus dan is het wat minder sterk afgenomen als beweerd wordt.
Uitwerking vraag (k)
Uitwerking vraag (l)
Co-60 vervalt tot Ni-60 volgens de vervalsvergelijking:
...en door het voortdurende 'bombardement' van neutronen uit de reactor kan zo’n Ni-60 kern een aantal neutronen opnemen en tenslotte overgaan tot het instabiele, dus radioactieve Ni-63.
Uitwerking vraag (m)
Dat het verstandig is om na 40 jaar de centrale af te breken, want op dat moment wordt het grootste deel van de activiteit veroorzaakt door Ni-63 (Co-60 is voor het grootste deel verdwenen) en door de lange halveringstijd van dit isotoop (85 jaar) neemt de activiteit nu maar heel langzaam af.
Uitwerking vraag (n)
Je antwoord hangt vooral af van wat je het zwaarst laat wegen: het geld of de aanwezigheid van een hermetisch afgesloten groot gebouw dichtbij het dorp Dodewaard. Misschien heb je nog andere overwegingen.
