Beste Jaap,

"Is het aannemelijk dat bomen stierven als gevolg van de ioniserende straling in dit bos?"

Jazeker. In ICRP publicatie 108 (gratis te downloaden van de ICRP website) wordt naar dit bos verwezen op pagina 188 laatste alinea (D46).

"2. Volgens het antwoord op vraag b komt bij het verval van strontium-90 gammastraling vrij.
Is dat juist?"

Dit is niet juist. Sr-90 is een pure bètastraler. 

"3. Bij vraag d moeten we uitleggen hoe het kan dat een deel van de dochterkernen die vrijkomen bij het verval van cesium-137 (en strontium-90?), gammastraling uitzendt.
Behoren we bij vraag d, behalve de gamma's van barium-137m, ook die van yttrium-90 (de niet-erg-lang levende dochter van strontium-90) te noemen?"

Y-90 is net als de moeder Sr-90 een pure bètastraler die naar stabiel Zr-90 vervalt. Ondanks het feit dat de halveringstijd (64 uur) veel korter is dan die van de moeder Sr-90 (29 jaar) is de activiteit van de dochter Y-90 gelijk aan die van de moeder Sr-90! Dit heeft te maken met het feit dat er tussen moeder en dochter een absoluut of seculier evenwicht ontstaat.  

"4. Volgens het antwoord op vraag e is van de in 1986 aanwezige kernen cesium-137 in 2022 nog 100 procent actief. Is dat juist, gelet op de halveringstijd van 30 jaar?"

Hangt af van wat hier precies mee bedoeld wordt. Als hiermee bedoelt wordt dat de nog aanwezige Cs-137 nog steeds radioactief zijn, dan klopt dat. Als ermee bedoeld wordt dat er in 2022 nog steeds hetzelfde aantal Cs-137 kernen aanwezig zijn als in 1986 dan is dit onjuist; dat is eind april 2022 nog ca. 43,5% van het oorspronkelijke aantal. 

"5. Bij vraag g moet ik aantonen 'dat de hoeveelheid actieve kernen kobalt-60 in 2022 minder dan 1% van de oorspronkelijke hoeveelheid bedraagt'. Volgens het antwoord is in 2022 echter nog 100% radioactief.
Hoe kan dat, als kobalt-60 een halveringstijd van 5,27 jaar heeft?
Overigens staat de activiteit van het kobalt-60 in 1986 niet in de opdracht, zodat we niet kunnen vaststellen of de gezondheidsklachten van sommige Russische soldaten mede het gevolg kunnen zijn van de gamma's van het kobalt-60."

Zie ook mijn antwoord op vraag 4. De activiteit van Co-60 is niet nodig om iets te kunnen zeggen over de gezondheidsklachten; het gaat om de dosis ten gevolge van de blootstelling aan Co-60. 

"6. Bij het derde onderdeel van vraag h staat: 'Geef aan of het waarschijnlijk is dat er sprake is van stralingsziekten.'
In het antwoord berekent men dat een soldaat een geabsorbeerde dosis D=0,7 Gy oploopt indien de soldaat gedurende 8 jaar in het Rode Bos verblijft. De berekening gebruikt een tempo van 10 microsievert per uur, zijnde de hoogste meting die volgens het NRC-artikel is gevonden door de organisatie Safecast. De berekening leidt bij het antwoord opvraag h tot een impliciete conclusie: het is niet waarschijnlijk is 'dat er sprake is van stralingsziekte'.
Is dit een eerlijke benadering?
In het NRC-artikel suggereert de Oekraïense functionaris dat soldaten in de Rode Bos loopgraven hebben aangelegd. Is dat meerekend in de metingen door Safecast, of kan het tempo bij het werk aan de loopgraven veel hoger zijn geweest, resulterend in een hogere effectieve dosis?"

Ja dit is een eerlijke benadering. En ja het aanleggen van de loopgraven is meegerekend. De  blootstelling ten gevolge van het dosistempo van 10 µSv/h gedurende 8 jaar levert een dosis op van 0,5 Sv (of 0,5 Gy, stralingsweegfactor 1); de opgegeven geabsorbeerde dosis is 0,7 Gy, ofwel 0,2 Gy meer dan berekend op basis van de gegeven 10 µSv/h -> werk aan loopgraven is dus verdisconteerd.
Van collega's stralingsdeskundigen heb ik begrepen dat het dosistempo op een aantal plaatsen daar zeer lokaal maximaal 250 µSv/h was, maar doorgaans niet hoger dan 10 µSv/h.
Om stralingsziekte te krijgen moet je in zeer korte tijd een stralingsdosis ontvangen van 1 Gy. De soldaten hebben een stralingsdosis van maximaal 0,7 Gy ontvangen in 8 jaar tijd: -> zij hebben dus zeker geen stralingsziekte gekregen.

Hartelijke groet,

Leon

Dag Leon,
Dank voor het uitvoerige antwoord. Voordat ik op enkele punten reageer, zij opgemerkt dat ik van meet af aan heb aangenomen dat geen van de Russische militairen stralingsziekte heeft opgelopen. Een professor Mike Wood maakt relativerende opmerkingen op
https://twitter.com/ProfMikeWood/status/1510054251212509184
Het gaat me om de juistheid van de informatie, de vragen en antwoorden in de opdracht en de maakbaarheid voor leerlingen.

Vraag 2 over Sr-90 is gesteld omdat ik op
https://www-nds.iaea.org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML.html
de indruk kreeg dat Sr-90 alleen bèta, geen gamma uitzendt, terwijl volgens het antwoord op vraag b van de opdracht wel gamma vrijkomt.
Vraag 3 is gesteld omdat Binas voor Y-90 behalve bèta ook gamma vermeldt. Had ik maar beter op de LiveChart van het IAEA gekeken…
Binas is het informatieboek dat door de meeste havo/vwo-leerlingen wordt gebruikt bij dergelijke opdrachten en examens. We kunnen niet verwachten dat een leerling informatie uit Binas verifieert, maar op dit punt is de opdracht niet geheel juist.

Vraag 4 en 5: het antwoord 100% op vraag e en g van de opdracht is vrijwel zeker fout, gelet op de formulering. Voor havo en vwo zijn dit standaardvragen over exponentieel verval. De leerling moet in zo'n geval niet denken dat gevraagd wordt of de in 2022 nog aanwezige kernen nog steeds radioactief zijn. Nog een andere interpretatie: een instabiele kern is alleen radioactief op het moment dat de kern vervalt. Ook dat wordt niet bedoeld.

Vraag 6: ik ben er nog niet van overtuigd dat de berekende blootstellingsduur van 8 jaar om bij een dosistempo van 10 μSv/h aan 0,7 Gy te komen, het hele verhaal is.
• De door NRC genoemde organisatie Safecast vermeldt
'Safecast has no realtime sensor installations in Ukraine'
https://safecast.org/2022/03/ukraine/
• Hoe zo'n dosistempo in de omgeving van een kerncentrale wordt gemeten, weet ik niet. Misschien is 10 μSv/h een waarde waaraan een persoon staande in de buitenlucht wordt blootgesteld? En is dat alleen door blootstelling aan gamma's uit een externe bron?
• Uit internetbronnen krijg ik de indruk dat het maximale dosistempo van 10 μSv/h is gemeten voordat Russische troepen de kerncentrale bezetten en de bodem in het Rode Bos verstoorden met tanks en ander zwaar materieel.
NRC schrijft: 'Ze waren gelegerd rond de kerncentrale van Tsjernobyl in het noorden van Oekraïne. Ze zouden zich hebben ingegraven in de bossen rond de centrale'. Tijdens het maken van een loopgraaf en het verblijf erin zal een militair zeker vaste deeltjes binnenkrijgen die besmet zijn met Cs-137 (ingestie en inhalatie). Dan loopt de militair ook een dosis op door de bèta's van het Sr-90, Y-90 en Cs-137. Volgens vraag a worden de bèta's geabsorbeerd door een dikke laag (schoon?) zand die over de dode bomen is gestort, zodat de leerling bij vraag h niet meer aan de bèta's denkt.
• Ook met deze punten zullen Russische militairen niet in een voldoende korte tijd 0,7 Gy hebben opgelopen. Waar het me om gaat, is dat NRC en de opdracht wellicht 'te kort door de bocht' gaan.
• Terzijde: in het antwoord op vraag h wordt de 'effectieve stralingsdosis' berekend als H=w_R·D. Je hebt er in de vraagbaak al vaker op gewezen dat w_R·D de equivalente dosis is. In dit geval zijn ze numeriek wel even groot, lijkt me.
Groet, Jaap

Beste Jaap,

Helaas zit het NRC-artikel achter een betaalmuur en kan ik het niet lezen; ik kan dus ook niet beoordelen in welke mate de informatie in het artikel accuraat, volledige onzin of alles er tussenin is.

vraag a): helaas wordt hier de dikte van de zandlaag niet gespecificeerd; een dikke laag zand schermt namelijk ook gammastraling al vrij effectief af. Op pagina 33 van ICRP-publicatie 33 (ook weer gratis te downloaden van www.ICRP.org) staan transmissiecurven van o.a. Cs-137 en Co-60 in beton (dichtheid 2,35 g/cm³); zand heeft een dichtheid tussen 1,6 en 2,0 g/cm³, de transmissie zal dus enigzins vergelijkbaar zijn. 25 cm beton schermt reeds 94% van de gammastraling van Cs-137 (662 keV gamma's) af, voor de gammastraling van Co-60 (noemen wij een harde straler, zendt namelijk harde gamma's uit van 1173 en 1332 en elk met een emissiewaarschijnlijkheid van 100%) is dit ca. 85%.

De dikke laag zand beschermt dus wel degelijk ook tegen gammastraling (vandaar ook bedekt onder een dikke laag zand:)). De vraag zou aangepast kunnen worden naar: "Leg uit welke soort(en) straling niet volledig wordt (worden) afgeschermd door de dikke zandlaag".

vraag b): bij bèta-min verval, zoals het verval van Sr-90 naar Y-90, wordt naast het bèta-min deeltje nog een anti-neutrino uitgezonden -> wellicht dat in de uitwerking het symbool voor een anti-neutrino verwisselt is voor het symbool van een gamma.

"Binas is het informatieboek dat door de meeste havo/vwo-leerlingen wordt gebruikt bij dergelijke opdrachten en examens. We kunnen niet verwachten dat een leerling informatie uit Binas verifieert, maar op dit punt is de opdracht niet geheel juist." Hier ben ik het uiteraard volledig mee eens. Op dit moment heb geen recente Binas, die van mij dateert uit 1987-1988:), maar vanaf volgend schooljaar zit mijn dochter in 3 HAVO en ben ik in de gelegenheid om eens kritisch naar de tabellen die met ioniserende straling en radioactiviteit te maken hebben te bekijken.

e) In de informatie boven deze vraag staat duidelijk dat een deel van de oorspronkelijke Cs-kernen inmiddels vervallen is -> dat rijmt niet met het antwoord van 100%, dus hier zal een fout in de uitwerking zitten (dat geldt idd ook voor g)); zoals hierboven door mij al aangegeven is dat percentage op 26 april 2022 nog ca. 43,5%.

h) Ik kan me wel vinden in deze opdracht. Ik vind deze niet te kort door de bocht. Een oud collega van mij is in Tjernobyl geweest en heeft daar stralingsmetingen verricht. Het stralingsniveau is daar voornamelijk maximaal zo'n 10 µSvh, en op sommige plaatsen ca. 20 µSv/h (in een documentaire laat een journalist zogenaamde hot-spost zien met een een stralingsniveau van ca. 250 µSv/h). Het Cs-137 is dominant aanwezig (Sr-90/Y-90 ruim een factor 60 minder). Inhalatie van de betreffende radionucliden zal zeer beperkt zijn; of dat idd het geval is geweest is overigens relatief eenvoudig vast te stellen door meting (een zogenaamde whole body counting voor Cs-137 en een urineanalyse voor Sr-90/Y-90). Dosisberekeningen worden doorgaans vrij conservatief gedaan, dus ik verwacht dat die 0,7 Gy stralingsdosis een absolute bovengrens is.

Met vriendelijke groet,

Leon



 

>Helaas zit het NRC-artikel achter een betaalmuur en kan ik het niet lezen
Zie bijlage

Dag Leon,
Opnieuw dank voor de reactie.
De huidige, zesde editie van Binas havo/vwo mag ook in 2024 worden gebruikt bij de centrale examens havo en vwo voor de vakken natuurkunde, biologie en scheikunde. Op veel scholen gebruiken havo/vwo-leerlingen Binas pas vanaf het vierde leerjaar. De keuze van de Binas-auteurs om gamma wel of niet bij sommige nucliden te vermelden, is voor mij een raadsel, ook als ik de informatie 'Decay Radiation' van de LiveChart van het IAEA in aanmerking neem. De vermelde halveringstijd zit soms een hoge factor naast.
Het boek Praktische stralingshygiëne, Van den Eijnden et al., is nuttige lectuur voor mij.

Theo, dank voor plaatsing van het NRC-artikel.
Groet, Jaap

Beste Jaap,

Graag gedaan.

@ Theo, bedankt voor de plaatsing van het artikel.

Met uitzondering van de term 'radioactieve straling'  is het artikel verder vrij accuraat.

Groeten, Leon