Icon up Overzicht

Kerncentrale (VWO12, 2008-I, opg.1)

Onderwerp: Arbeid en energie, Kern- & Deeltjesprocessen (vwo), Kernfysica

Examenopgave VWO, natuurkunde 12 , 2008 tijdvak 1, opgave 1: Kerncentrale

In een kerncentrale worden kernen van uranium-235 gespleten. De reactor in de centrale produceert een constant vermogen.

Opgaven

a) Leg uit hoe men de reactor zodanig kan instellen dat hij een hoger, constant vermogen produceert.

De kerncentrale heeft een elektrisch vermogen van 600 MW en een rendement van 38%. Per splijtingsreactie komt gemiddeld 180 MeV energie vrij.

b) Bereken de massa van de hoeveelheid uranium-235 die per uur nodig is om dit vermogen te leveren.

Lees het onderstaande artikel.

artikel

Kobalt-60 is ontstaan doordat ijzer-56 van de reactorwand voortdurend met neutronen werd bestraald.

c) Geef de achtereenvolgende kernreacties die het ontstaan van kobalt-60 in de reactorwand beschrijven.

In het artikel staat een uitspraak over de halveringstijd van kobalt-60.

d) Ga met een berekening na of deze uitspraak juist is.

Kobalt-60 zendt β- en γ-straling uit. Rondom de reactorwand is een betonnen muur gebouwd, die de β-straling volledig absorbeert, maar nog een klein gedeelte van de γ-straling doorlaat.
Deze γ-straling heeft een energie van 1,0 MeV.

e) Bereken hoe dik de betonnen muur minstens moet zijn opdat de intensiteit van de γ-straling tot 0,10% van de oorspronkelijke waarde gereduceerd wordt.

Een volwassene met een massa van 85 kg staat gedurende 1 minuut aan de buitenzijde van de muur. Zie figuur 1.
Veronderstel dat men aan de buitenkant van deze muur een activiteit meet van 4 Bq per cm2. Hiermee bedoelt men dat er per cm2 muuroppervlak 4 γ-deeltjes (van 1,0 MeV) per s worden doorgelaten.

Voor de equivalente dosis ( het dosisequivalent) H geldt:
H=QE / m.

Hierin is:

  • H de equivalente dosis (in Sv);
  • Q de zogenoemde (stralings)weegfactor (kwaliteitsfactor); in dit geval geldt dat Q = 1;
  • E de geabsorbeerde stralingsenergie (in J);
  • m de massa van de bestraalde persoon (in kg);



f) Laat met een berekening zien dat de equivalente dosis die deze persoon ontvangt ver onder de norm ligt die in Binas vermeld staat.
Schat daartoe eerst het oppervlak van de man uit figuur 1 dat bestraald wordt en bereken hoeveel γ-deeltjes hem per seconde treffen.

figuur 1

Uitwerkingen

Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.