In de NRC van 2 april 2022 stond een artikel met bovenstaande titel. Er staat dat bussen vol met Russische soldaten eind mei uit het Rode Bos naar het stralingsziekenhuis in Homel, Wit-Rusland werden afgevoerd. Ze zouden leiden aan acute stralingsziekten.
De stralingsziekten zouden opgelopen zijn in het Rode Bos. Het Rode Bos is een bos in de buurt van de kerncentrale Tsjernobyl. De naam heeft het bos te danken aan de roodbruine kleur die de dennenbomen kregen doordat het bos tijdens de kernramp in 1986 veel straling heeft opgelopen. De bomen stierven en verkleurden. De bomen werden na de kernramp neergehaald en bedekt onder een dikke zandlaag om de omgeving te beschermen tegen straling
a) Leg uit tegen welke soort(en) straling de dikke laag zand niet beschermt.
De dikke laag zand beschermt niet tegen gammastraling. Deze heeft namelijk een groot doordringend vermogen.
Inmiddels, 36 jaar later zijn er weer nieuwe bomen gegroeid op de plaats waar voorheen het Rode Bos stond. De Russische soldaten die zich in dit bos ophielden zouden, door de grond die nog altijd in grote mate radioactief vervuild is, stralingsziekte hebben opgelopen. Deze radioactieve vervuiling bestaat vooral uit de isotopen strontium-90 en cesium-137. Het stralingsniveau in het Rode Bos heeft een gemeten waarden van 10 μSv per uur.
b) Geef de vervalreactie van strontium-90
$_{38}^{90}\textrm{Sr} \rightarrow _{-1}^{0}\textrm{e} + _{39}^{90}\textrm{Y} + _{0}^{0}\gamma$
c) Geef de vervalreacties van cesium-137.
$_{55}^{137}\textrm{Cs} \rightarrow _{-1}^{0}\textrm{e} + _{56}^{137m}\textrm{Ba}$
én
$_{55}^{137}\textrm{Cs} \rightarrow _{-1}^{0}\textrm{e} + _{56}^{137}\textrm{Ba}$
In de meeste gevallen vervalt de cesiumkern naar de metastabiele fase van Ba-137. De metastabiele kern vervalt vervolgens onder uitzending van gammastraling.
Een deel van de dochterkernen die hierbij vrijkomen zendt gammastraling uit.
d) Leg uit hoe dat kan.
$_{56}^{137m}\textrm{Ba}$ heeft gammaverval.
Het cesium zelf veroorzaakt in 2022 beduidend minder gammastraling dan het net na de ramp deed. Dit komt natuurlijk omdat een deel van de cesiumkernen inmiddels is vervallen. Hierdoor is het aantal actieve cesiumkernen afgenomen.
e) Bereken hoeveel procent van de oorspronkelijke radioactieve Cs kernen uit 1986 nog actief zijn in 2022.
$N(t)=N_0\cdot \left(\frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{t_{\frac{1}{2}}}}=100%\cdot \left(\frac{1}{2} \right )^{\frac{36}{30}}=44%$
f) Hoeveel dagen mag je volgens de Nederlandse norm als toerist in dit gebied verblijven alvorens je op de dosislimiet per jaar zit?
Maximale dosislimiet in millisievert per jaar is 1 mSv.
$\frac{1\cdot 10^{-3}~\mathrm{Sv}}{10\cdot 10^{-6}~\mathrm{Sv/uur}}=100~\mathrm{uur}=4,2~\mathrm{dagen}$
De soldaten die zich in het Rode Bos bevinden lopen tijdens hun verblijf stralingsenergie op. Bereken hoeveel stralingsenergie die een gemiddelde Russische soldaat met een massa van 80 kg in het Rode Bos per uur oploopt.
De Russische soldaten stuitten tijdens hun verblijf in het Rode Bos ook op een afvalopslagplaats met een vat kobalt-60. In deze opgave gaan we ervan uit dat de opgelopen straling alleen gammastraling betreft.
g) Laat met behulp van een berekening zien dat de hoeveelheid actieve kernen kobalt-60 in 2022 minder dan 1% van de oorspronkelijke hoeveelheid bedraagt.
$N(t)=N_0\cdot \left(\frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{t_{\frac{1}{2}}}}=100%\cdot \left(\frac{1}{2} \right )^{\frac{36}{5,27}}=0,87%$
De symptomen van stralingsziekte, vermoeidheid, misselijkheid, braken en diarree, passen ook bij de griep. Hierdoor wordt stralingsziekte ook snel verward met de griep en wordt een diagnose vaak te laat gesteld. Stralingsziekte is een ziekte die optreedt wanneer het slachtoffer in enkele minuten tijd een dosis van meer dan 0,7 gray (Gy) ontvangt. Wanneer deze in korte tijd dosis 8 Gy overschrijdt, is die ook bij behandeling in 99% van de gevallen dodelijk.
h) Voer de volgende opdrachten uit:
- Leg uit waarom in dit geval de effectieve stralingsdosis en de stralingsdosis aan elkaar gelijk zijn.
- Bereken hoeveel jaar een soldaat volgens het artikel in het bos moet verblijven om een dosis van 0,7 Gy te ontvangen.
- Geef aan of het waarschijnlijk is dat er sprake is van stralingsziekten.
- De weegfactor voor gamma is 1 (BiNaS 27 D3), dus de effectieve stralingsdosis en de stralingsdosis zijn hierdoor gelijk: $H=w_R\cdot D = 1\cdot D = D$
- $\frac{0,7~\mathrm{Sv}}{0,01\cdot 10^{-3}~\mathrm{Sv/uur}}=70000~\mathrm{uur}=8~\mathrm{jaar}$
- Voor stralingsziekten moet je de dosis van in korte periode oplopen, 8 jaar is niet echt een korte periode.
