Nieuwe richtlijn straling zendmasten

Onderwerp: Thermische processen

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.

In 2020 wordt het nieuwe mobiele 5G-netwerk ingevoerd. De naam staat voor vijfde generatie. Tegelijkertijd worden ook de richtlijnen voor de stralingsinvloed van mobiele netwerken aangepast, die uit 1998 stammen. Dat deze twee processen samenvallen is toeval, zegt - in de NRC van 15 juni 2019 - Eric van Rongen, de voorzitter van de commissie die voor de nieuwe normen verantwoordelijk is.

Feit is dat er in de samenleving veel verhalen de ronde doen over de mogelijke gevaren van 5G.

a) Zoek drie beweringen op die gedaan worden over de gevaren van 5G.

Zie 5gappeal.eu: toenemende kans op kanker, cellulaire stress, toename van schadelijke vrije radicalen, genetische schade, aantasting van het reprodutieve systeem, leer- en geheugenproblemen, neurologische stoornissen.

 De krant stelt: “De blootstellingslimiet voor het algemene publiek is vastgesteld op 1/50ste van het vermogen dat nodig is om het lichaam met 1 graad Celsius op te warmen”.

b) Van welke factoren hangt de opgevangen energie tijdens het verblijf binnen het bereik van een zendmast af? Noem er twee.

1. De afstand tot de zendmast: het opgevangen signaal is zwakker naar mate de afstand groter is.

2. De verblijfstijd binnen het bereik van de zendmast.

3. De aard van de kleding: de blote huid absorbeert de maximale hoeveelheid;  kleding waarin metaaldraad zit kan werken als een kooi van Faraday die weinig straling doorlaat.

Neem aan dat iemand zich gedurende tien minuten binnen het bereik van een 5G-zendmast bevindt.

c) Maak een beredeneerde schatting van de orde van grootte van het door het lichaam ontvangen stralingsvermogen.

Neem aan dat deze persoon een massa heeft van 70 kg. Een mens bestaat  grotendeels uit water. De soortelijke warmte van water is c = 4,2 103 J kg-1 . K -1. Voor het verhogen van de temperatuur  van deze persoon met 10C (= 1K) is nodig Q = m c . ΔT= 70 4,2 103 . 1 = 2,94 10J. Het maximale stralingsvermogen bedraagt dan P = (1/50) . Q /Δt =  (1/50) . 2,94 10J / (10 60) = 19,6 J/s (= W).

De orde van grootte bedraagt in dit geval dus 10 W.

In het krantenartikel staat dat de maximale blootstelling voor een willekeurige voorbijganger niet meer dan 0,08 watt per kilogram mag zijn. Voor iemand van 70 kg komt dat neer op 5,6 W. Dat wil zeggen: de orde van grootte is inderdaad 10 W.

Van Rongen vindt de angst begrijpelijk: “De eerste gedachte bij het woord straling is vaak negatief: gammastralen, röntgenstralen, de stralingsvormen die zoveel energie bevatten dat ze schade aan het DNA kunnen aanbrengen en daarmee ziektes als kanker veroorzaken".

In Nederland komt 5G op de frequentiebanden van 700, 1800 en 2100 MHz; in 2022 komt daar de frequentie 3,5 GHz bij. Wifi werkt nu al op 5 GHz. Straling van deze frequenties dringt niet door de huid.

Sommige mensen die er toch beducht voor zijn, hullen zich in huis zo veel mogelijk in metaalfolie en dragen een zogenaamd 5G-onderbroek.

d) Vergelijk de energie van de fotonen van wifi met die van gammastraling en röntgenstraling.

E = h f. De energieën van de verschillende fotonen verhouden zich dus als de frequenties. Röntgenstraling is EM-straling in het gebied van 1017 tot 1020 Hz, gammastraling loopt van 1020 tot 1024 Hz. Bij wifi gaat het om 5 GHZ, dat is 5 109 Hz. In orde van grootte is röntgenstraling 107 à 1010 keer zo energierijk (tien miljoen à een miljard keer) en gammastraling nog eens meer dan duizend keer zo energierijk als wifi-straling.

e) Zoek op wat de leverancier van 5G-onderbroeken zegt over hun werking.

Zie de website: "WaveStopper® is a patented silver-lined fabric that was developed following the same technology as NASA space suits and is certified to block over 99% of cellphone & wifi radiation." De aanwezigheid van silver lining (zilverdraden) suggereert dat dit de onderbroek tot een soort van kooi van Faraday maakt.

Er zijn ook richtlijnen voor de sterkte van de zender: “Zendmasten mogen 28 volt per meter uitstralen (voor frequenties tot 400 MHz) of 61 volt per meter (voor frequenties tussen 400 MHz en 300 GHz).”

f) Welke grootheid hoort bij de eenheid volt per meter?

Elektrische veldsterkte.

g) Laat door afleiding zien dat 1 V/m hetzelfde is als 1 N/C.

1 V/m = (1 J/C)/m = (1 Nm/C)/m = 1 N/C.

g)  Bereken de orde van grootte van de golflengte bij 400 MHz. 

$\lambda = \frac{c}{f}=\frac{3\cdot 10^8}{400\cdot 10^6}=0,0075\cdot 10^2~\mathrm{m}=0,75~\mathrm{m}$

De orde van grootte is dus 1 m.

Zijn er andere schadelijke effecten? Van Rongen noemt microhearing: als je heel dicht bij een zendmast staat kun je een zoemend of klikkend geluid horen. Het is niet bewezen dat dit schadelijk is. Dan zijn er mensen die menen elektrogevoelig te zijn. Zij klagen over hoofd-, spier- en gewrichtspijn, hartritmestoornissen, huidproblemen, moeheid en concentratieproblemen.  Volgens Van Rongen ligt de straling die zij ondervinden ver beneden de blootstellingslimieten. Alle wetenschappers zijn het volgens hem erover eens dat de elektromagnetische straling waarmee wij onszelf binnenshuis omringen – van mobiele telefoons, wifi en elektronische apparaten  – veel sterker is dan die van het 5G-netwerk buitenshuis.

i) Wat vind jij dat de overheid zou moeten doen: de  zorgen serieus nemen en eerst verder onderzoek doen en/of eerst de aandacht richten op voorlichting aan het grote publiek?

Eigen antwoord

Het huidige 4G-netwerk in Nederland is het snelste van Europa. Toch vindt de overheid invoering van 5G nodig.

j) Welke redenen vind je voor overschakelen op 5G?

Bijvoorbeeld kennisplatform.nl:

“We zijn steeds afhankelijker van draadloze communicatie: Steeds meer diensten worden digitaal geleverd en steeds meer apparaten zijn aangesloten op het internet en communiceren automatisch met elkaar (het ‘internet of things’). Of het nu gaat om werk of privé, veel mensen willen overal verbinding hebben.
Het 5G-netwerk moet de groeiende vraag van consumenten en bedrijven naar meer en snellere mobiele datacommunicatie opvangen. Het huidige 4G-netwerk kan die groeiende vraag straks niet meer aan. Ook kunnen met 5G nieuwe, innovatieve toepassingen gerealiseerd worden die met 4G niet mogelijk zijn, onder andere op het gebied van gezondheidszorg, transport (zelfrijdende auto’s), slimme huishoudelijke apparaten en verregaande automatisering en robotisering van industriële productieprocessen (zoals volautomatische containerterminals) en transport (drones die pakketjes afleveren).”