Lees de onderstaande tekst
In de 'radioactieve slok' zit de isotoop I-131 die β-straling en γ-straling uitzendt.
Opgaven
a) Geef de vervalreactie van I-131.
De straling beschadigt de schildkliercellen die het hardst werken.
b) Leg uit werke straling, de β-straling of de γ-straling, vooral verantwoordelijk is voor die beschadiging.
In de tekst staat dat behandelde patiënten geen baby's op schoot mogen nemen.
c) Leg uit waarom niet.
Zodra het jodium-131 in de schildklier is opgenomen (op t = 0 d), absorbeert de schildklier stralingsenergie. De (stralings)dosis D (in Gray) is de hoeveelheid geabsorbeerde stralingsenergie per kilogram bestraald weefsel.
Zolang de schildklier straling absorbeert, neemt de totaal ontvangen dosis toe.
Dit is weergegeven in figuur 1.
Op het tijdstip t = 20 d is de activiteit van het I-131 in de schildklier lager dan op het tijdstip t = 2 d.
d) Leg uit hoe dit uit de grafiek blijkt.
Onder de effectieve halveringstijd van radioactief materiaal verstaan we de tijd waarin de activiteit ervan in het lichaam (in dit geval in de schildklier) tot de helft is afgenomen. De effectieve halveringstijd van I-131 is kleiner dan de 'gewone' halveringstijd die in Binas staat omdat het jodium ook via biologische weg langzaam uit de schildklier verdwijnt.
e) Leg met behulp van figuur 1 uit dat de effectieve halveringstijd van I-131 zes dagen is.
In figuur 2 is het verloop van de stralingsdosis van de schildklier getekend in de eerste paar uur nadat het I-131 is opgenomen. In die periode mag de activiteit van het I-131 als constant worden beschouwd.
Per verval van een I-131-kern wordt 2,0·10-14 J aan stralingsenergie door de schildklier geabsorbeerd. De massa van de schildklier is 45 gram.
f) Bereken de activiteit van het I-131 in de periode die in figuur 2 is weergegeven. Bepaal daartoe eerst de hoeveelheid stralingsenergie die de schildklier per uur absorbeert.
Uitwerkingen
Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.
Uitwerking vraag (a)
13153I → 13154Xe + 0-1e (+ γ)
of
131I → 131Xe + β (+ η).
Uitwerking vraag (b)
β-straling dringt veel minder ver door in een lichaam dan γ-straling. Maar de schildklieren liggen dicht onder de huid, dus de γ-straling gaat gewoon door de schildklieren heen. De β-straling daarentegen komt wel ver genoeg om de klieren te bereiken, maar gaat er niet doorheen. Deze straling wordt dus geabsorbeert en brengt daardoor de meeste schade toe.
Uitwerking vraag (c)
Omdat de γ-straling niet helemaal door het lichaam van de behandelde patiënt wordt geabsorbeerd, kan deze vanaf de patiënt naar de baby stralen en de baby eventueel wel schade toebrengen.
Uitwerking vraag (d)
Op t = 20 d neemt de dosis minder snel toe dan op t = 2 d, wat te zien is aan de minder steile helling. Er wordt dus per tijdseenheid minder straling geabsorbeerd.
Uitwerking vraag (e)
Na zes dagen is de dosis 60 Gy, na 12 dagen 90 Gy, na 18 dagen 105 Gy, enz.
De toename is dus na iedere zes dagen gehalveerd: eerst neemt het 90-60=30 Gy toe, dan 105-90=15 Gy, enzovoorts. De activiteit hangt evenredig samen met de dosis, oftewel: als de toename van de dosis halveert, dan halveert ook de toename van de activiteit.
Uitwerking vraag (f)
Per uur is de toename van de dosis gelijk aan de steilheid van de grafiek, maar is ook:
(geabsorbeerde energie per uur) / (massa van de schildklier).
De geabsorbeerde energie is dus: (toename van dosis per uur) x (massa).
De massa is 0,045 kg en de steilheid van de grafiek is 4,5 / 8,0 = 0,56 Gy/uur .
Hieruit volgt dat de schildklier per uur 0,56 · 0,045 = 25,3 ·10-3 J absorbeert.
De activiteit A (in Bq) is gelijk aan het aantal kernen dat per seconde vervalt; per verval wordt 3,0·10-14 J door de schildklier geabsorbeerd.
De energie die de schildklier in een uur absorbeert is dus A·3,0·10-14·3600.
=> A = (25,3·10-3) / (3,0·10-14·3600) = 2,3·108 Bq.
