Radium werd in 1898 door de Poolse scheikundige Marie Curie ontdekt. Dit element zendt licht uit en werd in het begin van de twintigste eeuw gebruikt om oplichtende verf voor wijzers van horloges te maken.
In deze verf zit radium-226 dat α-straling uitzendt.
Opgaven
a) Geef de vervalreactie van radium-226.
De radiumbevattende verf werd door jonge meisjes met een penseel op de wijzers van een horloge gebracht. Met de mond werden de haartjes van het penseel tot een puntje gezogen. Daarbij kwam iedere keer een hele kleine hoeveelheid radiumverf via het speeksel in de maag terecht.
Neem aan dat daardoor in een bepaalde periode gemiddeld 1,0 μg radium-226 de maag met een massa van 2,5 kg bestraalde.
De activiteit van één gram radium is 3,7 · 1010 Bq.
De toegestane equivalente dosis voor de maag bedraagt 0,2 mSv per jaar.
Voor de equivalente dosis (dosisequivalent) H geldt:
H = QE/m.
Hierin is:
- Q de (stralings)weegfactor (kwaliteitsfactor) die voor α-straling gelijk is aan 20;
- E de geabsorbeerde stralingsenergie in J;
- m de bestraalde massa in kg.
b) Doe een beredeneerde uitspraak over het gevaar van de α-straling van radium-226 in deze verf voor de gezondheid van de jonge meisjes.
Bereken daartoe eerst de equivalente dosis die de maag door de α-straling van 1,0 μg radium-226 in 1,0 uur ontvangt.
Radium-226 en zijn vervalproducten zenden α-, β- en γ-straling uit.
De horloges, voorzien van wijzers met lichtgevende radiumverf, werden door hun bezitters soms jarenlang gedragen.
c) Leg voor elke soort straling uit of die van invloed is op de gezondheid van de bezitter van zo'n horloge.
Uitwerkingen
Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.
Uitwerking vraag (a)
Bij α-verval komt er een alfadeeltje, oftewel een Heliumatoom (42He2+) vrij. Dit moet dus rechts van de pijl worden gezet. Wat er overblijft van het Radiumdeeltje is dan: massagetal wordt 226 - 4 = 222 en atoomnummer wordt 88 - 2 = 86. In het periodiek systeem zien we dat dit Radon. Nu kunnen we de vervalreactie opschrijven:
22688Ra --> 22286Rd + 42He2+.
(Je mag i.p.v. Helium ook het alfadeeltje in de reactie zetten.)
Uitwerking vraag (b)
Om H te berekenen, hoeven we alleen E te berekenen, want de rest is gegeven: Q = 20 en de massa van de maag is m = 2,5 kg.
De energie kunnen we uit Binas halen: de energie die vrijkomt als Radium vervalt is 4,79 MeV = 4,79 · 106 eV = 4,79 · 1,602 · 10-13 J. Nu moeten we wel nog een aantal dingen toevoegen: de activiteit (dit is het aantal deeltjes dat vervalt). Gegeven is dat de activiteit van 1 gram gelijk is aan 3,7 · 1010 Bq. Voor 1 μg is dit dus 10-6 · 3,7 · 1010 Bq = 3,7 · 104 Bq.
Daarnaast moeten we vermenigvuldigen met de tijd waarin de straling kan binnendringen: 1 uur = 3600 sec.
De totale energie die de deeltjes overdragen is dus: E = 3600 · 3,7 · 104 · 4,79 · 1,602 · 10-13 = 1,02 · 10-4 J.
De equivalente dosis is dan: H = QE/m = 20 · 1,02 ·104/2,5 = 0,82 mSv. Dit is al meer dan jaarlijks is toegestaan en dit is wat de meisjes binnen krijgen binnen 1 uur! Veel te veel dus en erg schadelijk!
Uitwerking vraag (c)
Alfastraling zal door de horloge worden tegengehouden en kan dus geen kwaad voor de drager.
Betastraling zal ook worden tegengehouden, deze straling komt iets verder, misschien zelfs tot de huid, maar de huid van de drager zal deze straling ook tegenhouden.
Alleen gammastraling zal overal doorheen gaan, ook door de huid van de drager en deze straling is dus ook schadelijk voor de degene die de horloge draagt.
