Radioactiviteit klinkt gevaarlijk, maar het komt voor in de natuur en wordt ook in de zorg gebruikt. Bij natuurkunde moet je vooral drie dingen kunnen: de soorten straling onderscheiden, een vervalreactie opstellen en rekenen met halveringstijd.
Wat is radioactiviteit?
Sommige atoomkernen zijn instabiel. Zo'n kern valt vanzelf uiteen en zendt daarbij straling uit. Dat noemen we radioactief verval. Wanneer één bepaalde kern vervalt, kun je niet voorspellen; bij heel veel kernen samen is dat wel goed te voorspellen. Daar komt de halveringstijd vandaan.
Alfa-, bèta- en gammastraling
Bètastraling (β) — een snel elektron dat uit de kern komt. Een dun aluminiumplaatje houdt het tegen.
Gammastraling (γ) — elektromagnetische straling zonder massa of lading. Je hebt dikke lood- of betonlagen nodig om het sterk af te remmen.
Alle drie zijn ioniserend: ze kunnen elektronen uit atomen slaan en daardoor cellen beschadigen.
Een vervalreactie opstellen
Bij een reactievergelijking van een kern moeten het massagetal (bovenaan) en het atoomnummer (onderaan) links en rechts gelijk zijn.
U-238 (atoomnummer 92) → Th-234 (atoomnummer 90) + α
Bètaverval: massagetal gelijk, atoomnummer +1 (een neutron wordt een proton).
C-14 (atoomnummer 6) → N-14 (atoomnummer 7) + elektron
Halveringstijd berekenen
De halveringstijd is de tijd waarin de helft van de radioactieve kernen is vervallen. Elke halveringstijd blijft de helft over van wat er nog was.
80 → 40 → 20 → 10 gram over.
Deel dus eerst de totale tijd door de halveringstijd, en halveer daarna zo vaak. Koolstof-14 heeft een halveringstijd van ongeveer 5730 jaar; daarmee kunnen archeologen de ouderdom van organisch materiaal bepalen.
Eenheden en veiligheid
- Becquerel (Bq): aantal vervallen per seconde (de activiteit van een bron).
- Sievert (Sv): maat voor de stralingsdosis en het effect op je lichaam.
- Bescherming: houd afstand, beperk de tijd en gebruik afscherming.
Toepassingen zijn onder meer PET-scans, bestraling bij kanker en kernenergie. Een kleine hoeveelheid achtergrondstraling is overal aanwezig, ook in de natuur.
Veelgemaakte fouten
- Halveringstijd gebruiken alsof na twee halveringstijden alles weg is (het is dan nog een kwart).
- Bij alfaverval het atoomnummer met 4 verlagen in plaats van 2.
- Straling en besmetting door elkaar halen: straling is energie, besmetting is radioactief materiaal op of in iets.
Hoe bijles natuurkunde hierbij kan helpen
Rekenen met halveringstijd en vervalreacties is vooral oefenen. Bij bijles natuurkunde aan huis werken we stap voor stap met voorbeeldsommen op het niveau van jouw kind, tot het patroon vanzelf gaat.