Icon up Overzicht

Nieuw element (VWO 1,2 2005-I)

Onderwerp: Elektrisch veld en magnetisch veld, Ioniserende straling, radioactiviteit, Kern- & Deeltjesprocessen (vwo), Kernfysica, Kracht en beweging

Examenopgave natuurkunde 1,2 2005 tijdvak 1: opgave 3

Lees het artikel

naar: NRC Handelsblad

Dit is een standaarduitwerking van een examensom. Wil je wat meer achtergrondinformatie bij dit onderwerp (gebaseerd op deze som) , of wil je aanwijzingen over hoe je deze som het beste kunt aanpakken?

Kijk dan op de examenbijles die bij deze som gemaakt is.

Opgaven

In een ionenbron worden verschillende calciumionen geproduceerd. Deze ionen worden gescheiden door ze eerst in een elektrisch veld te versnellen en daarna in een magnetisch veld af te buigen. In figuur 4 is schematisch de opstelling getekend met daarin de baan die een Ca2+-ion doorloopt.

 

Binnen de linker rechthoek heerst een homogeen magnetisch veld B dat loodrecht op het vlak van tekening staat. Een deel van figuur 4 staat vergroot op de uitwerkbijlage.

a) Bepaal de richting van de magnetische inductie B.
Teken daartoe eerst in de figuur op de uitwerkbijlage in het punt S:
• de richting van de stroom I of snelheid v;
• de richting van de lorentzkracht FL op de ionen.

Het Ca2+-ion verlaat de ionenbron met een verwaarloosbare snelheid.
De spanning tussen de platen P en Q is 2,40 kV. De afstand RT bedraagt 52,6 cm.

b) Bereken de grootte van de magnetische inductie B.

Omdat het Ca2+-ion een zeer grote snelheid moet krijgen, wordt het vervolgens door een lineaire versneller geleid. Zo’n versneller bestaat uit een aantal cilindervormige metalen buisjes, die zijn aangesloten op een wisselspanning.
Zie figuur 5.

 

De snelheid waarmee het Ca2+-ion uit de versneller komt, hangt samen met de amplitude en frequentie van de wisselspanning. Men wil deze snelheid verhogen.

c) Beredeneer voor elk van de genoemde grootheden of de ingestelde waarde daartoe moet worden vergroot of verkleind.

Om een calciumkern te laten samensmelten met een plutoniumkern is het nodig dat het calciumion met een zeer grote snelheid naar de plutoniumkern geschoten wordt.

d) Leg uit waarom die snelheid zeer groot moet zijn.

Bij de botsing met de plutoniumkern ontstaat de in het artikel genoemde isotoop en komen er nog enkele deeltjes vrij.

e) Ga na welke deeltjes vrijkomen. Stel daartoe de bijbehorende kernreactievergelijking op.

Het nieuw gevormde element is radioactief. In het artikel wordt gesproken over de levensduur van het nieuwe element. Onder de levensduur van een aantal radioactieve deeltjes verstaat men de tijd die verloopt tot er nog maar 37% van het oorspronkelijke aantal deeltjes over is.

f) Bereken met dit gegeven hoe lang het duurt totdat 75% van het aantal deeltjes van het gevormde element vervallen is.

Uitwerkbijlagen

Open hieronder de uitwerkbijlage bij vraag a).

Uitwerkingen

Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.

Op de site van natuurkunde.nl kun je interviews vinden met onderzoekers van het Nikhef – het Nederlands instituut voor kernfysisch onderzoek.

Zoek bij wat kun je worden:
http://www.natuurkunde.nl/artikelen/list.do?type=watkunjeworden
of direct:
http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=723630