Dit is een uitgebreide uitwerking van de genoemde examensom, voorzien van achtergrondinformatie en een stukje verdieping in de stof. Ben je alleen geïnteresseerd in de antwoorden klik dan hier voor de basisuitwerking. Je kunt ook links in de kantlijn op de juiste opgave klikken.
Waarom deze examenbijlessen?
Voor deze bijles is een examensom als uitgangspunt gekozen. Wanneer je wilt nagaan of je een bepaald onderwerp goed begrepen hebt, kun je oefenen met het maken van zo'n examenvraagstuk. Je kunt naar aanleiding van zo'n vraagstuk weer nieuwe vragen oproepen. In deze bijles proberen we aanvullende uitleg te geven bij een examenvraagstuk. Het niveau van het vraagstuk is dat wat je nodig hebt om je examen te kunnen maken. Extra achtergrondinformatie, een stukje extra uitleg aan de hand van een animatie, een vraagstuk ook eens op een andere manier uitgelegd: je vindt het hier allemaal.
Opgave
Lees het artikel.
Men gebruikt radioactief jodium-123 bij onderzoek aan de schildklier. Na toediening van deze stof aan de patiënt verzamelt het zich in de schildklier. Bij het verval van jodium-123 komt γ-straling vrij. Buiten het lichaam van de patiënt wordt met een γ-camera gemeten hoe de radioactieve stof zich in de schildklier heeft verspreid.
a) Leg uit waarom men dit onderzoek alleen kan doen met een stof die gamma-straling uitzendt.
Een andere stof die voor dit type onderzoek in aanmerking komt, is jodium-131 (131I).
Een nadeel van deze stof is dat het naast gamma-straling ook ß-straling uitzendt.
b) Geef de vervalvergelijking van jodium-131.
Ook om een andere reden heeft jodium-123 de voorkeur boven jodium-131.
Stel dat aan de ene patiënt een hoeveelheid jodium-123 wordt toegediend en aan een andere een hoeveelheid jodium-131 met dezelfde activiteit.
c) Leg uit waarom jodium-131 schadelijker is voor de patiënt dan jodium-123. Laat daarbij de ß-straling die jodium-131 uitzendt buiten beschouwing.
Tussen de aanmaak van het jodium-123 in Eindhoven en het gebruik in Athene verloopt enige tijd. Omdat de activiteit van het preparaat afneemt, mag die tijd niet te groot zijn.
d) Bereken de tijd die mag verstrijken zodat de activiteit bij gebruik 8,0 maal zo klein is als bij aanmaak.
De muur van 2,5 m beton die om het cyclotron staat, dient vooral om de neutronen tegen te houden die bij sommige kernreacties vrijkomen. Om de stralingsbelasting van de vrijkomende γ-straling op een aanvaardbaar niveau te krijgen, is een muur met een dikte van 2,5 m namelijk nogal overdreven.
De halveringsdikte van beton voor de γ-straling die bij de aanmaak van jodium-123 vrijkomen, is 2,0 cm.
e) Bereken hoe dik de muur moet zijn om minder dan 0,10% van deze γ-straling door te laten.
Uitwerkingen
Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.
Uitwerking vraag (a)
Het doordringend vermogen van α- en β-straling is niet groot genoeg om buiten het lichaam te worden gemeten. Voor γ-straling is dat wel mogelijk, deze straling moet worden afgeschermd met lood of dik beton.
Uitwerking vraag (b)
β-straling heeft geen massa die meetelt, de lading is -1•e en dus gaat het atoomnummer 1 omhoog. Zie voor de atoomnummers het Binas-boek: 53 van I en 54 van Xe.
Uitwerking vraag (c)
Het verschil in het effect van I-123 en I-131 zit in de halveringstijd en/of de energie van de straling. De energie van de straling is niet bekend en dus moeten de halveringstijden vergelijken.
Voor I-123 is T1/2 = 13,4 uur
Voor I-131 is T1/2 = 8,0 dagen
Daarom blijft I-131 veel langer in het lichaam en zorgt daarbij voor meer stralingsbelasting als je met eenzelfde sterkte van de γ-straling wilt beginnen.
Uitwerking vraag (d)
Iedere halveringstijd neemt de activiteit met een factor 2,0x af.
8,0x zo klein betekent dan...
Uitwerking vraag (e)
Iedere halveringsdikte laat de helft van de straling door. 0,1% = 1/1000.
Omdat 210 = 1024 moet de dikte 10 • 2,0 = 20 cm zijn.
Een alternatieve methode is aftellen: 50% na 2,0 cm, 25% na 4,0 cm en zo doortellen tot je bij 0,1% aankomt.
