Vinding ASML verdwijnt grens over

Onderwerp: Ioniserende straling, radioactiviteit

Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.

Bij ASML in Veldhoven (bij Eindhoven) hebben ze een deeltjesversneller ontworpen die gebruikt wordt bij de productie van chips, zo lezen we in de Volkskrant van 20 oktober 2018. ASML is de belangrijkste leverancier van machines voor de halfgeleiderindustrie. Die deeltjesversneller blijkt ook te gebruiken te zijn voor de productie van molybdeen-99 en is dan dertig tot vijftig keer efficiënter dan de deeltjesversneller die tot nu toe daarvoor gebruikt wordt. Maar de Nederlandse overheid wilde de ontwikkelkosten (150 miljoen euro) niet mee financieren, evenmin als het bedrijf dat de kernreactor in Petten uitbaat. Zodoende verdween de revolutionaire, kernafvalvrije productiemethode van ’s werelds meest gebruikt radio-isotoop naar België, waar de overheid wél meefinanciert.

Molybdeen-99

Omdat  molybdeen-99 (Mo-99) een grondstof voor het opsporen van kankercellen is, is het belangrijk steeds voldoende te hebben. Tot nu toe wordt het geproduceerd in kerncentrales als bijproduct bij het splitsen van uranium-235 kernen. In het kernafval komt ongeveer 2 % Mo-99 voor.

a) Zoek op en omschrijf hoe molybdeen eruitziet.

Een lichtgrijs, glimmend metaal. Het lijkt wel aluminiumfolie.

Zie ook onderstaande foto:


Bron: Wikipedia

b) Zoek op internet op welke isotopen van Mo stabiel zijn.

Mo-92, -94, -95, -96, -97, -98 en -100

c) Waar wordt dit stabiele Mo voor gebruikt?

In legeringen met staal om het bij extreme temperaturen te gebruiken in bijv. raketmotoren; in katalysatoren; in voedingssupplementen.

d) Geef de reactie waarbij uit U-235 -na beschieting met een neutron- Mo-99 en Sn-134 en een aantal neutronen gevormd worden.

$_{92}^{235}\textrm{U} + _{0}^{1}\textrm{n} \rightarrow _{42}^{99}\textrm{Mo} + _{50}^{134}\textrm{Sn} + 3 _{0}^{1}\textrm{n}$

e) Bereken hoe lang het duurt voordat er nog maar 12,5 % van het geproduceerde Mo-99 over is.

Mo-99 heeft een halveringstijd van ongeveer 66 uur. Na 3 halveringstijden is nog maar 12,5% over, dus na 3 x 66 uur = 198 uur = 8 dagen en 4 uur.

f) Wat zou de reden zijn dat Mo-99 veel gebruikt wordt voor kankerdiagnostiek?

Mo-99 is na relatief kort tijd uit het lichaam verdwenen. Zie antwoord op vraag e.

Bij de nieuwe methode die bij ASML ontworpen is wordt Mo-100 beschoten met een elektronenbundel, waarbij Mo-99 ontstaat zonder radioactief afval.

g) Geef de reactievergelijkingen, waarbij eerst als tussenstap Niobium-99 ontstaat en een neutron. Niobium-99 is een ß-straler.

$_{42}^{100}\textrm{Mo} + _{-1}^{0}\textrm{e} \rightarrow _{41}^{99}\textrm{Nb} + _{0}^{1}\textrm{n}$

En tenslotte

$_{41}^{99}\textrm{Nb} \rightarrow _{42}^{99}\textrm{Mo} + _{-1}^{0}\textrm{e}$