Opgave
Radioactief afval van kerncentrales bevat een grote verscheidenheid aan radioactieve stoffen. Een van die stoffen is technetium-99 (Tc-99) dat een zeer lange halveringstijd heeft.
a) Bereken hoeveel procent van een bepaalde hoeveelheid technetium-99 over is na 1,1 miljoen jaar.
Tegenwoordig onderzoekt men de mogelijkheid om een langlevende radioactieve stof als technetium-99 om te zetten in een stof die sneller vervalt. Daartoe bestraalt men het technetium met neutronen. Als een technetium-99 kern een neutron invangt, ontstaat de isotoop technetium-100.
b) Hoeveel neutronen bevat een technetium-100-kern? Licht je antwoord toe.
In figuur 7 zijn twaalf kernen als cirkels weergegeven. De kernen die verticaal onder elkaar staan, hebben hetzelfde atoomnummer; de kernen die horizontaal naast elkaar staan, hebben hetzelfde massagetal. De grijze kernen zijn stabiel, de andere isotopen zijn radioactief. Vanuit de cirkel die de technetium-100-kern voorstelt, zijn de vier pijlen a, b, c en d getekend. Een van die pijlen stelt het β--verval voor van technetium-100.
c) Leg uit welke pijl.
Het verloop van de activiteit van een bepaalde hoeveelheid technetium-100 is gemeten. Op de uitwerkbijlage staat de grafiek van die metingen.
d) Bepaal hiermee de halveringstijd van technetium-100.
e) Bepaal met behulp van de grafiek op de uitwerkbijlage het aantal kernen dat tussen 0 s en 10 s is vervallen.
Hoewel het chemisch afscheiden van technetium-99 en het bestralen met neutronen kostbaar is, overweegt men sterk om dit te gaan uitvoeren. Stel, je bent minister van VROM (Volkshuisvestiging, Ruimtelijke Ordening en Milieu) en je besluit om deze techniek toe te gaan passen.
f) Geef twee argumenten voor je besluit aan de hand van de informatie in deze opgave.
Uitwerkingen vraag (a)
- De halveringstijd van 99Te is: t1/2 = 2,2∙105 jr.
- 1,1∙106 jr = 5∙2,2∙105 = 5∙t1/2
- na 1,1∙106 jr is nog (1/2)5 = 1/32 over.
- Dat is 3,1%.
Uitwerkingen vraag (b)
- Aantal neutronen = aantal nucleonen - aantal protonen = 100 -43 = 57.
Uitwerkingen vraag (c)
- Bij β--verval neemt het aantal protonen één toe (dus ook het atoomnummer) terwijl het massagetal niet verandert.
- De correcte pijl is C.
Uitwerkingen vraag (d)
- Na ongeveer 15,5 sec is de activiteit gehalveerd van 16∙104 Bq tot 8∙104 Bq.
- t1/2 = 15,5 sec.
Uitwerkingen vraag (e)
- Het aantal vervallen kernen is gelijk aan de oppervlakte onder de grafiek.
- 25,5 hokjes à 5∙1∙104
- er zijn 25,5∙5∙1∙104 = 128∙104 kernen vervallen.
Uitwerkingen vraag (f)
- 100Tc vervalt in een stabiel eindproduct.
- De halveringstijd van 99Tc is zeer groot, die van 100 Tc heel kort. 99Tc moet je (als afvalproduct van kerncentrales) eindeloss lang opslaan, hetgeen met 100Tc niet hoeft.
