Natuurkunde Overal havo deel 3
Samenvatting hoofdstuk 15 Omgaan met straling
Het opnemen van stralingsenergie in levend materiaal wordt beschreven met de geabsorbeerde stralingsdosis D. Dit is de stralingsenergie die (omgerekend) per kg weefsel wordt opgenomen. De eenheid van D is de Gy (gray). 1 Gy = 1 J/kg.
Bij een hoge geabsorbeerde dosis gaan op grote schaal cellen dood en functioneren organen niet meer. Voor de sterilisatie van voedsel bij voedseldoorstraling of de vernietiging van tumoren dient een voldoende hoge dosis te worden opgenomen.
Voor de vergelijking tussen de biologische schade die de verschillende soorten straling teweegbrengen wordt de equivalente dosis H gehanteerd. Daarvoor geldt, mits de geabsorbeerde dosis laag is:
H = Q • D
De eenheid van H is Sv (Sievert) en de stralingsweegfactor Q geeft de werkzaamheid van de betreffende soort straling ten opzichte van röntgenstraling aan.
Straling kan slechts beperkt doordringen in materie omdat door het ioniseren de straling haar energie verliest. Een maat voor het doordringingsvermogen is de dracht bij α- en β-deeltjes: de maximale afstand die een deeltje kan afleggen.
Fotonen worden bij de doorgang in materie geheel of gedeeltelijk geabsorbeerd. De doordringing bij fotonen wordt beschreven met de halveringsdikte d½: de afstand waarover het aantal fotonen in een bundel straling is gehalveerd. De halveringsdikte is een stofeigenschap. In vergelijking met andere stoffen is in lood de absorptie erg groot en dus heeft lood een geringe halveringsdikte. Lood wordt daarom veel als afschermingmateriaal tegen straling gebruikt.
Röntgenfoto's kennen veel technische en medische toepassingen. De informatie uit zo'n foto berust op het verschil in absorptie van verschillende stoffen.
Aan het opnemen van een dosis is een risico op het ontstaan van een tumor of een genetische effect verbonden. Ook bij lage doses. Voor het bepalen van dit risico wordt de effectieve dosis gebruikt, een gewogen gemiddelde van equivalente doses over het gehele lichaam. Bij deze weging tellen organen die een hoge gevoeligheid voor straling hebben (beenmerg, geslachtsorganen) zwaarder mee. De eenheid van de effectieve dosis is ook de Sv (sievert). Met de effectieve dosis kun je risico's verbonden aan bepaalde toepassingen van straling, vergelijken.
Door de natuurlijke straling, medische behandelingen en straling uit andere bronnen nemen mensen tal van effectieve doses op. Voor het totaal aan jaarlijkse opgenomen effectieve doses heeft de Europese Unie limieten, de zogenaamde stralingsbeschermingsnormen vastgesteld. Voor de gewone bevolking is dit 1 mSv, voor radiologische medewerkers in Nederland 20 mSv. In deze limieten tellen opgenomen doses door natuurlijke straling en medische handelingen niet mee. Ter vergelijking: de effectieve dosis, opgenomen door natuurlijke straling bedraagt in Nederland enkele mSv.
Ter beperking van de effectieve dosis moeten tal van voorschriften stipt worden nageleefd. Hieronder vallen bijvoorbeeld: afstand tot de stralingsbron houden, afscherming met lood en de bestralingsduur beperken.
Bij verschijnselen op atomaire schaal wordt de atomaire massaeenheid u als eenheid van massa gebruikt. Er geldt:
1 u = 1,66053•10–27 kg
Bij verschijnselen op atomaire schaal wordt de lading in de elementaire lading e uitgedrukt. Er geldt:
1•e = 1,60•10−19 C
Als kernen op elkaar botsen, blijft het aantal ladingen en het aantal kerndeeltjes gelijk. Je gebruikt deze regel om kernreactievergelijkingen op te stellen. Daarbij blijft de massa niet gelijk: er treedt een massadefect op als de totale massa afneemt. Wel neemt de totale energie bij een dergelijke reactie toe.
Massa en energie kunnen in elkaar worden omgezet. Massa en energie zijn equivalent. Er geldt:
E = m • c²
Een atoomkern heeft kleinere massa dan de massa van de afzonderlijke protonen en neutronen. Bij samensmelting (fusie) en bij door midden delen (splijting) van kernen kan daardoor energie vrijkomen.
Bij een kerncentrale wordt in een reactor door het invangen van een langzaam neutron de isotoop U-235 gespleten. De daarbij vrijkomende snelle neutronen kunnen een kettingreactie veroorzaken als ze door een moderator worden afgeremd. De kinetische energie van de splijtingsproducten wordt omgezet in warmte en afgevoerd om water te verwarmen. De stoom daarvan drijft een turbine aan die op zijn beurt een generator aandrijft.
Om het zo ontstane elektrisch vermogen constant te houden mag slechts één van de gevormde neutronen een splijting veroorzaken. We spreken dan van een kritieke reactor. Dit wordt bereikt doordat regelstaven, gemaakt van materiaal dat neutronen absorbeert, het aantal neutronen dat een splijting veroorzaakt constant houdt.
Er zijn verschillende soorten kerncentrales. Deze verschillen in het moderatormateriaal, de manier waarop de warmte wordt afgevoerd en de manier waarop het splijtbare materiaal wordt toegevoerd.
Veiligheidsmaatregelen moeten ervoor zorgen dat geen radioactief materiaal buiten de reactor komt.
Samenvatting hoofdstuk 15 Omgaan met straling
Het opnemen van stralingsenergie in levend materiaal wordt beschreven met de geabsorbeerde stralingsdosis D. Dit is de stralingsenergie die (omgerekend) per kg weefsel wordt opgenomen. De eenheid van D is de Gy (gray). 1 Gy = 1 J/kg.
Bij een hoge geabsorbeerde dosis gaan op grote schaal cellen dood en functioneren organen niet meer. Voor de sterilisatie van voedsel bij voedseldoorstraling of de vernietiging van tumoren dient een voldoende hoge dosis te worden opgenomen.
Voor de vergelijking tussen de biologische schade die de verschillende soorten straling teweegbrengen wordt de equivalente dosis H gehanteerd. Daarvoor geldt, mits de geabsorbeerde dosis laag is:
De eenheid van H is Sv (Sievert) en de stralingsweegfactor Q geeft de werkzaamheid van de betreffende soort straling ten opzichte van röntgenstraling aan.
Straling kan slechts beperkt doordringen in materie omdat door het ioniseren de straling haar energie verliest. Een maat voor het doordringingsvermogen is de dracht bij α- en β-deeltjes: de maximale afstand die een deeltje kan afleggen.
Fotonen worden bij de doorgang in materie geheel of gedeeltelijk geabsorbeerd. De doordringing bij fotonen wordt beschreven met de halveringsdikte d½: de afstand waarover het aantal fotonen in een bundel straling is gehalveerd. De halveringsdikte is een stofeigenschap. In vergelijking met andere stoffen is in lood de absorptie erg groot en dus heeft lood een geringe halveringsdikte. Lood wordt daarom veel als afschermingmateriaal tegen straling gebruikt.
Röntgenfoto's kennen veel technische en medische toepassingen. De informatie uit zo'n foto berust op het verschil in absorptie van verschillende stoffen.
Aan het opnemen van een dosis is een risico op het ontstaan van een tumor of een genetische effect verbonden. Ook bij lage doses. Voor het bepalen van dit risico wordt de effectieve dosis gebruikt, een gewogen gemiddelde van equivalente doses over het gehele lichaam. Bij deze weging tellen organen die een hoge gevoeligheid voor straling hebben (beenmerg, geslachtsorganen) zwaarder mee. De eenheid van de effectieve dosis is ook de Sv (sievert). Met de effectieve dosis kun je risico's verbonden aan bepaalde toepassingen van straling, vergelijken.
Door de natuurlijke straling, medische behandelingen en straling uit andere bronnen nemen mensen tal van effectieve doses op. Voor het totaal aan jaarlijkse opgenomen effectieve doses heeft de Europese Unie limieten, de zogenaamde stralingsbeschermingsnormen vastgesteld. Voor de gewone bevolking is dit 1 mSv, voor radiologische medewerkers in Nederland 20 mSv. In deze limieten tellen opgenomen doses door natuurlijke straling en medische handelingen niet mee. Ter vergelijking: de effectieve dosis, opgenomen door natuurlijke straling bedraagt in Nederland enkele mSv.
Ter beperking van de effectieve dosis moeten tal van voorschriften stipt worden nageleefd. Hieronder vallen bijvoorbeeld: afstand tot de stralingsbron houden, afscherming met lood en de bestralingsduur beperken.
Bij verschijnselen op atomaire schaal wordt de atomaire massaeenheid u als eenheid van massa gebruikt. Er geldt:
1 u = 1,66053•10–27 kg
Bij verschijnselen op atomaire schaal wordt de lading in de elementaire lading e uitgedrukt. Er geldt:
1•e = 1,60•10−19 C
Massa en energie kunnen in elkaar worden omgezet. Massa en energie zijn equivalent. Er geldt:
E = m • c²
Een atoomkern heeft kleinere massa dan de massa van de afzonderlijke protonen en neutronen. Bij samensmelting (fusie) en bij door midden delen (splijting) van kernen kan daardoor energie vrijkomen.
Bij een kerncentrale wordt in een reactor door het invangen van een langzaam neutron de isotoop U-235 gespleten. De daarbij vrijkomende snelle neutronen kunnen een kettingreactie veroorzaken als ze door een moderator worden afgeremd. De kinetische energie van de splijtingsproducten wordt omgezet in warmte en afgevoerd om water te verwarmen. De stoom daarvan drijft een turbine aan die op zijn beurt een generator aandrijft.
Om het zo ontstane elektrisch vermogen constant te houden mag slechts één van de gevormde neutronen een splijting veroorzaken. We spreken dan van een kritieke reactor. Dit wordt bereikt doordat regelstaven, gemaakt van materiaal dat neutronen absorbeert, het aantal neutronen dat een splijting veroorzaakt constant houdt.
Er zijn verschillende soorten kerncentrales. Deze verschillen in het moderatormateriaal, de manier waarop de warmte wordt afgevoerd en de manier waarop het splijtbare materiaal wordt toegevoerd.
Veiligheidsmaatregelen moeten ervoor zorgen dat geen radioactief materiaal buiten de reactor komt.
REACTIES
:name
:name
:comment
1 seconde geleden