De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Samenvatting Ioniserende straling VWO Faculteit Bètawetenschappen Ioniserende Stralen Practicum | ISP.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Samenvatting Ioniserende straling VWO Faculteit Bètawetenschappen Ioniserende Stralen Practicum | ISP."— Transcript van de presentatie:

1 Samenvatting Ioniserende straling VWO Faculteit Bètawetenschappen Ioniserende Stralen Practicum | ISP

2 2 Inhoud 1Soorten ioniserende straling 2Radioactief verval 3Effecten van ioniserende straling 4Medische beeldvorming 5Kernsplijting en kernfusie 6Kernenergie ISP | VWO

3 3 1Soorten ioniserende straling Atoombouw Röntgenbuis Röntgenstraling Kernstraling Ioniserend vermogen Doordringend vermogen Bronnen Detectie ISP | VWO

4 4 Atoombouw kern (protonen en neutronen) en elektronenwolk (elektronen in schillen) atoomnummer Z: aantal protonen in de kern massagetal A: aantal nucleonen (of kerndeeltjes: protonen en neutronen) notatie: isotopen: hetzelfde aantal protonen (Z) in de kern (dus: hetzelfde element X), maar verschillend aantal neutronen (N) in de kern en dus verschillend massagetal (A = Z + N) ISP | VWO

5 5 Röntgenbuis door verhitting kathode K komen elektronen vrij elektronen worden versneld door spanning U AK elektronen botsen tegen anode A interactie met atomen van anodemateriaal geeft röntgenstraling ISP | VWO

6 6 Röntgenstraling ISP | VWO

7 7 Kernstraling instabiele kern verandert in een andere kern onder uitzending van α-, β- of γ-straling α-straling: heliumkernen ( ) β-straling: elektronen ( ) – ontstaat doordat een neutron in de atoomkern vervalt tot een proton en een elektron γ-straling: fotonen – ontstaat doordat de atoomkern vanuit een aangeslagen toestand terugvalt naar de grondtoestand ISP | VWO

8 8 Ioniserend vermogen bij doordringen van straling in een stof wordt energie afgegeven aan elektronen in de buitenste schillen van de atomen stralingsdeeltje (α,β) of foton (röntgen,γ) stoot bij botsing een elektron uit het atoom: ionisatie ISP | VWO

9 9 Doordringend vermogen α- en β-straling: dracht dracht R: afstand waarover het stralingsdeeltje al zijn energie heeft afgegeven aan het materiaal – hangt af van de soort straling, de energie van het stralings- deeltje en de dichtheid van het materiaal ISP | VWO

10 10 Doordringend vermogen ISP | VWO

11 11 Ioniserend en doordringend vermogen soort stralingioniserend vermogen doordringend vermogen α-stralinggrootklein β-stralingmatig röntgenstralingkleingroot γ-stralingkleingroot ISP | VWO

12 12 Bronnen natuurlijke stralingsbronnen: achtergrondstraling kosmos bodem, water en lucht > voedsel en bouwmaterialen kunstmatige stralingsbronnen medische toepassingen: diagnose en therapie kernreactoren, opslagplaatsen van radioactief afval deeltjesversnellers consumentenproducten zoals rookmelders fall-out door nucleaire rampen en kernbomproeven ISP | VWO

13 13 Detectie Geiger-Müller telbuis gasgevulde metalen cilinder (kathode) met op de cilinderas een metalen draad (anode) spanning van 1 kV vooral gevoelig voor β- deeltjes deeltje veroorzaakt ionisatie van één of meer gasatomen vrijgemaakte elektronen versnellen naar anode en ioniseren daarbij meer gasatomen: er ontstaat een lawine van elektronen die een spanningspuls levert elektronische teller telt het aantal pulsen ISP | VWO

14 14 Detectie Bellenvat vat met doorzichtige vloeistof temperatuur vloeistof vlak onder kookpunt invallende straling zorgt voor ionisaties door drukverlaging gaat de vloeistof spontaan koken: rond de ionen vormen zich damp- bellen banen van de deeltjes zijn zichtbaar als bellenspoor gekromde banen onder invloed van magnetisch veld meestal wordt een foto van het bellenspoor gemaakt ISP | VWO

15 15 Detectie Dradenkamer een rij dicht op elkaar liggende anode-draden is gespannen tussen twee kathode-platen invallende straling zorgt voor ionisaties de draden detecteren de door ionisatie vrijgekomen elektronen een computerprogramma berekent het ionisatiespoor deeltje anode-draden kathode-platen ISP | VWO

16 16 Detectie Dosismeter bevat materiaal dat de energie van de invallende straling absorbeert vroeger een fotografische film – na ontwikkelen bepaalt de zwarting de dosis tegenwoordig thermoluminescentie – straling brengt atomen in aangeslagen toestand, na verhitting komt energie vrij in de vorm van licht: de lichtintensiteit bepaalt de dosis. uitvoering als badge ISP | VWO

17 17 2Radioactief verval Halveringstijd Activiteit Vervalvergelijking ISP | VWO

18 18 Halveringstijd ISP | VWO

19 19 Activiteit ISP | VWO

20 20 Vervalvergelijking α-verval: het α-deeltje is een heliumkern behoudsprincipes: massagetal: A = (A – 4) + 4 atoomnummer: Z = (Z – 2) + 2 A Z X A-4 Z-2 Y He 4 2 ISP | VWO

21 21 Vervalvergelijking β – -verval: het β – -deeltje is een elektron behoudsprincipes: massagetal: A = A + 0 atoomnummer: Z = (Z + 1) – 1 bij β – -verval vervalt een neutron in de kern tot een proton en een elektron: het elektron wordt door de kern uitgestoten A Z X A Z+1 Y β-β- ISP | VWO

22 22 Vervalvergelijking β + -verval: het β + -deeltje is een positron: het antideeltje van het elektron behoudsprincipes: massagetal: A = A + 0 atoomnummer: Z = (Z – 1) + 1 bij β + -verval vervalt een proton in de kern tot een neutron en een positron: het positron wordt door de kern uitgestoten A Z X A Z-1 Y β+β+ ISP | VWO

23 23 Vervalvergelijking γ-verval: het γ-deeltje is een foton na α- of β-verval bezit de kern vaak nog teveel energie: de kern bevindt zich in een aangeslagen toestand (aangegeven door de letter m achter het massagetal) de kern raakt deze energie kwijt door het uitzenden van een γ-foton γ-straling wordt dus uitgezonden in combinatie met α- of β-straling AmAm Z Y A Z Y γ ISP | VWO

24 24 Vervalvergelijking K-vangst: de kern trekt een elektron uit de K-schil de kern in daar combineert het ‘ingevangen’ elektron met een proton tot een neutron: het ‘gat’ in de K-schil wordt gevuld door een elektron uit de L- of M-schil onder uitzenden van een röntgen- foton ISP | VWO

25 25 3Effecten van ioniserende straling Bron – straling – ontvanger Bestraling en besmetting Dosis en equivalente dosis Beschermingsmaatregelen Afwegen van risico’s ISP | VWO

26 26 Bron – straling – ontvanger ioniserende straling bronontvanger besmetting radioactiviteitbestraling radioactieve stof radioactief verval activiteit halveringstijd soorten straling ioniserend vermogen doordringend vermogen dosis equivalente dosis absorptie halveringsdikte schema: ISP | VWO

27 27 Bestraling en besmetting bij bestraling absorbeert een ontvanger straling ‘van buitenaf’: uitwendige bestraling bij besmetting heeft een ontvanger zelf radioactieve stoffen binnengekregen (op of in het lichaam) en ontvangt daardoor straling ‘van binnenuit’: inwendige bestraling ioniserende straling bronontvanger besmetting radioactiviteitbestraling ISP | VWO

28 28 Dosis en dosisequivalent ISP | VWO

29 29 Beschermingsmaatregelen de jaarlijkse equivalente dosis van zo’n 2 mSv als gevolg van de natuurlijke achtergrondstraling is onontkoombaar de ontvangen extra dosis moet zo laag mogelijk zijn en onder de dosislimiet blijven er zijn drie mogelijkheden om het stralingsrisico voor stralingswerkers te beperken: verkorten van de tijd dat de stralingswerker met de bron bezig is afscherming van de bron vergroten van de afstand tot de bron ISP | VWO

30 30 Afwegen van risico’s toepassingen moeten gerechtvaardigd zijn de ontvangen stralingsdosis moet zo laag mogelijk zijn en onder de dosislimiet blijven bij medisch diagnostische stralingstoepassingen steeds nagaan of er alternatieven zijn (zoals MRI of echoscopie) voor medisch therapeutische stralingstoepassingen (bestraling) geldt een andere afweging: het risico van niet behandelen tegenover het risico van de stralingsdosis deze stralingsdosis valt niet onder de dosislimiet ISP | VWO

31 31 4Medische beeldvorming Beeldvormingstechnieken Stralingsdosis ISP | VWO

32 32 Beeldvormingstechnieken ioniserende straling röntgenfotografie computertomografie (CT) nucleaire diagnostiek (tracer, PET) geluidsgolven echografie radiogolven magnetic resonance imaging (MRI) ISP | VWO

33 33 Stralingsdosis ioniserende straling röntgenfotografie computertomografie (CT) nucleaire diagnostiek geluidsgolven echografie radiogolven magnetic resonance imaging (MRI) klein 0,1 mSv groot10 mSv matig 5 mSv geen ISP | VWO

34 34 5Kernsplijting en kernfusie Bindingsenergie en massadefect Bindingsenergie per nucleon Energie bij kernsplijting en kernfusie ISP | VWO

35 35 Bindingsenergie en massadefect EbEb ISP | VWO

36 36 Bindingsenergie per nucleon de bindingsenergie E b gedeeld door het massagetal A is de bindingsenergie per nucleon: E b /A de bindingsenergie per nucleon hangt af van het massagetal – en is dus per element verschillend bij fusie van twee lichte kernen en bij splijting van een zware kern komt bindingsenergie vrij fusie splijting ISP | VWO

37 37 Energie bij kernsplijting en kernfusie ISP | VWO

38 38 6Kernenergie Kernsplijting Kettingreactie Kernreactor Splijtstofstaven Moderator Regelstaven Splijtstofcyclus Kernafval Veiligheidsaspecten Milieuaspecten ISP | VWO

39 39 Kernsplijting bij beschieting met neutronen kan een zware atoomkern splijten een voorbeeld is de splijting van de uraniumisotoop U-235: bij deze splijtingsreactie is sprake van een massa- defect: er komt energie vrij in de vorm van kinetische energie van de splijtingsproducten de splijtingsproducten zijn instabiel en vervallen onder uitzenden van α-, β- en/of γ-straling ISP | VWO

40 40 Kettingreactie bij de splijting van U-235 ontstaan twee of drie vrije neutronen deze vrije neutronen kunnen op hun beurt weer nieuwe uraniumkernen splijten: zo ontstaat een kettingreactie. ISP | VWO

41 41 Kernreactor in een kernreactor is sprake van een gecontroleerde kettingreactie van kernsplijtingen om energie vrij te maken: elke kernsplijting veroorzaakt één volgende kernsplijting de energie wordt gebruikt om stoom te maken de stoom drijft een turbine/ generator-combinatie aan de kerncentrale levert elek- trische energie ISP | VWO

42 42 Splijtstofstaven in de kernreactor zit de splijtstof (U-235) in splijtstof- staven natuurlijk uranium bestaat vooral uit U-238 en slechts voor 0,7% uit het splijtbare U-235 voor het kernsplijtingsproces is verrijkt uranium met 3 tot 5% U-235 nodig uit het U-238 in de splijtstofstaven ontstaat plutonium (Pu-239) door absorptie van neutronen: ISP | VWO

43 43 Moderator voor splijting van een uraniumkern is een langzaam neutron nodig de neutronen die ontstaan bij splijting van een uraniumkern zijn hoog energetisch om deze neutronen zodanig af te remmen dat ze een nieuwe uraniumkern kunnen splijten – en zo de kettingreactie in stand kunnen houden – is een moderator nodig in een kerncentrale is de moderator meestal water ISP | VWO

44 44 Regelstaven de kettingreactie van kernsplijtingen wordt onder controle gehouden met regelstaven deze regelstaven bestaan uit een materiaal dat neutronen absorbeert zonder dat er verdere reacties optreden: boor of cadmium in een kritische reactor veroorzaakt precies één van de bij splijting vrijkomende neutronen een nieuwe splijtingsreactie de kernreactor levert dan een constant vermogen ISP | VWO

45 45 Splijtstofcyclus schema: uranium- winning uranium- verrijking productie splijtstofstaven kerncentrale opwerking splijtstofstaven radioactief afval ISP | VWO

46 46 Kernafval in een kerncentrale, maar ook in ziekenhuizen en onderzoekscentra wordt kernafval geproduceerd laag- en middelradioactief afval zoals kleding, papier, water- en luchtfilters wordt in Nederland boven- gronds opgeslagen bij de COVRA hoogradioactief kernsplijtingsafval gaat vanuit Nederland naar Frankrijk voor opwerking bij opwerking wordt het overgebleven uranium en het gevormde plutonium uit het kernsplijtingsafval gehaald voor hergebruik als splijtstof ISP | VWO

47 47 Veiligheidsaspecten in een Nederlandse kerncentrale wordt zorgvuldig gelet op de veiligheid door: ontwerp van de centrale met veiligheidsomhulling correct onderhoud van de centrale regels en procedures bij het werken met de centrale toezicht van de overheid op naleving van de regels ISP | VWO

48 48 Milieuaspecten bij normaal functioneren levert een kerncentrale een extra stralingsdosis van niet meer dan 10 μSv per jaar per persoon een kerncentrale van 1000 MW verbruikt per dag 3,2 kg uranium, een kolencentrale heeft voor eenzelfde energieproductie ton steenkool nodig de voorraden splijtstof (uranium) en fossiele brand- stof (aardgas, aardolie en steenkool) zijn eindig een thermische centrale (op fossiele brandstof) draagt bij aan versterking van het broeikaseffect, een kerncentrale levert hoogradioactief kernsplijtings- afval ISP | VWO

49 49 Informatie onder achtergrondinformatie op het leerlingendeel van deze website staat aanvullende informatie over onder andere de eigenschappen, de effecten en de toepassingen van ioniserende straling


Download ppt "Samenvatting Ioniserende straling VWO Faculteit Bètawetenschappen Ioniserende Stralen Practicum | ISP."

Verwante presentaties


Ads door Google