Lees eerst onderstaande tekst.
Men kon al snel vaststellen dat de isotoop jodium-131 (I-131) een van de boosdoeners was.
Opgaven
a) Geef de vervalvergelijking van I-131.
De kaart bij de tekst laat zien hoe de radioactieve wolk vanuit Windscale (W) door de wind in zuidoorstelijke richting werd meegenomen. De meetstations op de lijn Liverpool (L) - Flamborough (F) leverden de gegevens waarmee men de hoeveelheid ontsnapt I-131 kon berekenen.
Op de lijn LF had de radioactieve wolk een breedte van 120 km en een hoogte van 900 m. De wolk had 48 uur nodig om de lijn LF te passeren bij een windsnelheid van 5,0 m/s.
De gemiddelde activiteit van het I-131 in de wolk was tijdens het passeren van de lijn LF 9,5 Bq per kubieke meter lucht.
b) Bereken de totale activiteit van het I-131 in de radioactieve wolk tijdens het passeren van de lijn LF.
Een deel van het radioactieve jodium daalde neer op de grond. Via gras en koeien kwam het in melk terecht.
c) Is er bij het consumeren van deze melk sprake van bestraling of van besmetting? Licht je antwoord toe.
Ook de Nederlandse meetstations namen de radioactieve wolk waar. Daar constateerde men dat in de filters een radioactieve stof was achtergebleven die α-straling uitzond. De hypothese vwas dat het plutonium-239 of uranium-238 betrof.
Om zekerheid te verkrijgen werd elk filter met tussenpozen een aantal keer doorgemeten. Figuur 1 geeft de meetresultaten van het filter dat vanaf 14 oktober werd doorgemeten. De activiteit van 14 oktober is op 100% gesteld.
Op grond van deze metingen concludeerde men dat de hypothese onjuist was.
d) Leg uit hoe dat uit figuur 1 blijkt.
Inmiddels waren er aanwijzingen dat de α-straling afkomstig was van polonium.
e) Leg met behulp van figuur 1 uit welke isotoop van polonium dit zou kunnen zijn.
Uitwerkingen
Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.
Uitwerking vraag (a)
In Binas tabel 25 vinden we dat Jodium-131 vervalt in β--straling (en gammastraling). Maar de gammastraling heeft geen invloed op de vervalreactie, omdat hier alleen energie wordt uitgestraald maar geen deeltjes. In de vergelijking hoeven we dus alleen de β--straling te zetten en dan komt er Xenon uit:
Uitwerking vraag (b)
Gevraagd is om de activiteit in de hele wolk te berekenen. We moeten dus de gegeven activiteit per kubieke meter, vermenigvuldigen met de inhoud van de wolk:
Nu moeten we de lengte van de wolk nog berekenen. Dit kan met de gegeven snelheid en de tijd (in seconden):
Deze lengte invullen geeft de inhoud:
Vermenigvuldigen met de activiteit per kubieke meter levert de totale activiteit in de wolk op:
Uitwerking vraag (c)
Dit is besmetting, omdat je de melk drinkt en de straling dus binnen in je lichaam terecht komt en niet van buitenaf op je lichaam straalt.
Uitwerking vraag (d)
In Binas tabel 25 zien we dat de halveringstijd van Plutonium-239 2,4 · 104 jaar is en van Uranium-238 is dat 4,47 · 109 jaar. Het duurt dus meer dan tienduizenden en miljarden jaren voordat de alfastraling half zo groot is. In figuur één zien we dat van de alfastraling al na een paar maanden nog maar 70% is. Het zal dus hooguit een jaar duren voordat de straling is gehalveerd. De hypothese dat het Plutonium-239 of Uranium-238 is, kan dus nooit juist zijn.
Uitwerking vraag (e)
In figuur 1 zien we dat de halveringstijd ongeveer een paar maanden tot een half jaar zal zijn. In binas zien we in tabel 25 dat het enige isotoop van Polonium dat hierbij in de buurt komt, Polonium-210 is, met een halveringstijd van 140 dagen (ongeveer 4-5 maanden).
