H3 Kunstmatige radioactiviteit 3.1 Begrippen 3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.3 Versnellers 3.4 Toepassingen 3.5 Oefeningen

3.1 Begrippen Kernreactie Kern vervalt + ander nuclide ontstaat

3.1 Begrippen Kernreactie Behoudswetten: X -> X’ + … Kern vervalt + ander nuclide ontstaat

3.1 Begrippen Kernreactie Behoudswetten: X -> X’ + … aantal protonen aantal kerndeeltjes - massa en energie Kernreactie Kern vervalt + ander nuclide ontstaat

NATUURLIJKE RADIOACTIVITEIT 3.1 Begrippen Behoudswetten: X -> X’ + … aantal protonen aantal kerndeeltjes - massa en energie Kernreactie Kern vervalt + ander nuclide ontstaat NATUURLIJKE RADIOACTIVITEIT

3.1 Begrippen Kernreactie NATUURLIJKE RADIOACTIVITEIT Behoudswetten: X -> X’ + … aantal protonen aantal kerndeeltjes - massa en energie Kernreactie Kern vervalt + ander nuclide ontstaat NATUURLIJKE RADIOACTIVITEIT KUNSTMATIGE RADIOACTIVITEIT

H3 Kunstmatige radioactiviteit 3.1 Begrippen 3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.3 Versnellers 3.4 Toepassingen

3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.2.1 Ontdekking proton 3.2.2 Ontdekking neutron 3.2.3 Eerste kunstmatige radionuclide 3.2.4 Transuranen 3.2.5 Kernsplijting 3.2.6 Kernfusie

3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.2.1 Ontdekking proton (1919) Ernest Rutherford 1871-1937 Rutherford verstrooiing

3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.2.1 Ontdekking proton (1919) 3.2.2 Ontdekking neutron (1932) Irène Joliot-Curie 1897-1956

3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.2.1 Ontdekking proton (1919) 3.2.2 Ontdekking neutron (1932) Irène Joliot-Curie 1897-1956 3.2.3 Eerste kunstmatige radionuclide (1934)

3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.2.4 Transuranen Enrico Fermi 1901-1954

3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.2.4 Transuranen Enrico Fermi 1901-1954 Atoomnummer > 92

3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.2.5 Kernsplijting (1938) Splijting zware kernen: Otto Hahn 1879-1968 + Fritz Strassman 1902-1980

3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.2.5 Kernsplijting Splijting zware kernen: Otto Hahn 1879-1968 + Fritz Strassman 1902-1980 Splijtingsproducten + 200 MeV Wikipedia: Kernsplijting

3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.2.5 Kernsplijting > energie > atoomtijdperk 1939 Hahn/Strassman 1e kernsplijtingsreactie 1942 Enrico Fermi 1e gecontroleerde kernreactie 16 juli 1945 VS 1e experimentele kernexplosie 6 augustus 1945 Hiroshima atoombom ‘Little Boy’ 9 augustus 1945 Nagasaki atoombom ‘Fat Man’ 1951 Idaho 1e experimentele kerncentrale voor elektrische energie Daarna wereldwijd bouw kerncentrales Nu aantal landen afbouw kernprogramma Video: Uraniumbom Little Boy op Hiroshima

3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.2.6 Kernfusie Versmelting lichte kernen: meer energie! => mogelijke energiebron? Onderzoek naar : ²H + ²H → ³He + n ²H + ²H → ³H + ¹H ²H + ³H → 4He + n

3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.2.6 Kernfusie splijting 1 kg uranium-235 7,6 miljoen kWh elektrische energie versmelting 1 kg deuterium 24 miljoen kWh energie vrij = verbrandingswarmte 3 miljoen ton steenkool atoomkernen positief geladen hoge snelheid nodig owv elektrostatische afstoting alleen bij zeer hoge temperaturen 100 000 000 °C geïoniseerde atomen = PLASMA grote verschil met splijting: produkten slechts radioactief met een korte halveringstijd of soms zelf stabiel

3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.2.6 Kernfusie JET Joint European Torus kernfusie-experiment in Culham, vlakbij Oxford in Engeland ontwerp: 1973 bouw: 1979 werkzaam: 1983 eerste tokamak ter wereld waarin met de echte fusiebrandstof, deuterium en tritium, gewerkt werd. houder van het wereldrecord opwekking fusie-energie: in 1997: gedurende 1 seconde 16 MW opgewekt continu fusievermogen van 4 MW gedurende 4 seconden. te klein voor commercieel gebruik + rendement te laag (meer E in dan uit!!) ITER Iter (Latijn) betekent de reis, tocht of ook International Thermonuclear Experimental Reactor in Cadarache in Frankrijk bouw: begonnen in 2006 doel: wetensch. en techn. haalbaarheid aantonen van kernfusie als energiebron huidige partners: Europese Unie, Japan, Zuid-Korea, China, India, de Verenigde Staten en de Russische Federatie ITER - Cadarache

H3 Kunstmatige radioactiviteit 3.1 Begrippen 3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.3 Versnellers 3.4 Toepassingen

3.3.1 De Lineaire versneller 3.3 Versnellers deeltjes versnellen zodat ze kunnen doordringen in de positieve kern 3.3.1 De Lineaire versneller 3.3.2 De cyclotron LHC (CERN) - Genève Klein cyclotron Principe: versnellen van geladen deeltjes dmv wisselende elektrische velden

H3 Kunstmatige radioactiviteit 3.1 Begrippen 3.2 Voorbeelden van kernreacties 3.3 Versnellers 3.4 Toepassingen

> wetenschappelijk onderzoek 3.4 Toepassingen > geneeskunde werking van organen: 'technetium-koe' behandeling prostaatkanker, schildklieraandoeningen, steriliseren geneeskundig materiaal > wetenschappelijk onderzoek radioactief gemerkte moleculen of 'tracers'

3.4 Toepassingen > activeringsanalyse > gebruiksgoederen - uitlokken van gammastraling door bestraling met trage neutronen > gebruiksgoederen - bv. rookdetectoren