Opgave
Lees het volgende artikel.
De isotoop I-129 kan in een kerncentrale ontstaan bij splijting van een U-235 kern, waarbij ook enkele neutronen vrijkomen.
a) Geef de reactievergelijking voor de kernsplijting waarbij een I-129 kern gevormd wordt en 3 neutronen vrijkomen.
De bovenstaande tabel staan enkele gegevens van I-128 en I-129.
De dochterkernen van beide isotopen zijn stabiel. In het artikel staat dat met deze methode radioactieve stoffen "onschadelijk" worden gemaakt.
b) Leg uit waarom deze methode inderdaad minder schade oplevert voor het milieu.
De Vulcan-laser geeft pulsen met een pulsduur van 0,70 ps en een piekvermogen van 1,0 PW. Zie figuur 2.
Het laserlicht valt op een plaatje goud, waardoor intense gamma-straling ontstaat.
Deze gamma-straling laat men vervolgens op de kernen van I-129 vallen, die daardoor worden omgezet in I-128.
Volgens het artikel zijn met één laserpuls 3 miljoen kernen I-129 omgezet in I-128.
c) Bereken met welk rendement de stralingsenergie van de laser benut werd.
Bereken daartoe eerst hoeveel energie nodig is om één I-129 kern om te zetten in een I-128 kern.
Uitwerking vraag (a)
- Van belang is dat het massagetal tijdens de reactie gelijk blijft.
- Verder moet de lading zijn behouden.
- De reactie wordt nu:
Uitwerking vraag (b)
- Doordat de I-128 isotoop een veel kortere halveringstijd heeft, zal hij minder veel minder lang radioactief zijn.
- Deze isotoop is dus minder lang een probleem voor het milieu.
Uitwerking vraag (c)
- Bij de reactie wordt een I-129 omgezet in I-128 en een neutron.
- Het energieverschil is dus: m(I-128) + m(n) - m(I-129) = 127,90584 + 1.00866 - 128,90499 = 0,00951 u.
- Dit is in MeV: 0,00951∙931 = 8,85 MeV, wat gelijk is aan 8,85∙106∙1,602∙10-19 = 1,42∙10-12 J.
- Bovenstaande is per reactie en in totaal vinden volgens het artikel 3∙106 reacties plaats. De totale energie is dus 3∙106∙1,42∙10-12 = 4,26∙10-6 J.
- De energie die per puls door de laser wordt geleverd is E = P∙t = 0,5∙1015∙0,70∙10-12 = 350 J. Hierbij is 0,5∙1015 het gemiddelde vermogen.
- Het rendement is dus 100%∙4,26∙10-6/350 = 1,2∙10-6%.
