cursus stralingsveiligheid niveau 3 2015 -2016 m.a. hofstee · 234u komt alleen voor in evenwicht...
TRANSCRIPT
![Page 1: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/1.jpg)
Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015-2016 M.A. Hofstee
![Page 2: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/3.jpg)
![Page 4: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/4.jpg)
100
1000
10000
100000
0 50 100 150 200days
Decays in 1 hour
fit one
fit two
total
A(t) = λN(0)exp(-λt)
A(t)/A(0) = λN(0)exp(-λt)/λN(0)
A(t)/A(0) = exp(-λt)
ln[A(t)/A(0)] = -λt → λ = -ln[A(t)/A(0)]/t
NB Take care to use the same units for time and activity.
For fit one:
λ1= - ln(100/100000)/30 [day-1] = 0.230 d-1
N1(0) = A1(0)/λ1= 24*105/.230 = 1043 k
For fit two:
λ= -ln(225/2250)/200 = 0.0115 d-1
N2(0) = A2(0)/λ2 = 24*2250/0.0115 = 4680k
![Page 5: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/5.jpg)
dNp/dt = -λpNp
dNd/dt = -λdNd + λpNp
Ad = Ap(0) λd/(λd – λp) *[exp(–λpt) – exp(–λdt)] (met Ad(0)=0 en BR = 100%)
Np Parent
Nd Daughter Stable
λp λd
![Page 6: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/6.jpg)
λp
λd
![Page 7: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/8.jpg)
t (hours)0 100 200 300 400 500 600
counts
(Bq)
1e+3
1e+4
T1=2 d
T2=7 d
![Page 9: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/9.jpg)
t (hours)0 100 200 300 400 500 600
counts
(Bq)
1e+3
1e+4
T1=2 d
T2=7 d
![Page 10: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/10.jpg)
λp
λd
![Page 11: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/11.jpg)
t (hours)0 100 200 300 400 500 60
counts (B
q)
2e+6
3e+6
4e+6
5e+6
6e+6
7e+68e+6
1e+6
![Page 12: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/12.jpg)
λp
λd
![Page 13: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/13.jpg)
t (hours)0 100 200 300 400 500 600
counts
(Bq)
2e+6
3e+6
4e+6
5e+6
6e+6
7e+68e+6
1e+6
![Page 14: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/15.jpg)
t (hours)0 100 200 300 400 500 60
counts
(Bq)
2e+6
3e+6
4e+6
5e+6
6e+6
7e+68e+6
1e+6
Ad = Ap(0) λd/(λd – λp) *[e–λpt – e–λdt)] Ad = Ap(0) 1/τd/(1/τd – 1/τp) *[½–t/tp – ½–t/td)] Ad = Ap(0) 1/(1– τd/τp) *[½–t/tp – ½–t/td)] Ap(0) = 1 x 109 Bq, Ad(0) = 0 Ap = Ap(0) e–λpt
![Page 16: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/16.jpg)
a) Mo is maar een beetje vervallen, invullen levert A(6u) = A(0) (1/2)t/tp = 1 G Bq 0.5^(6/66) = 0.94 GBq 99mTc is aan het ingroeien: Ad = Ap(0) 1/(1– τd/τp) * [½t/tp – ½t/td)] = 1 GBq (1/(1-6/66)* [0.94 – 0.5] = 1.1 * 0.44 = 0.48 b) Mo is precies voor de helft vervallen A(66u) = A(0) (1/2)t/tp = 1 G Bq 0.5 = 0.5 GBq 99mTc is hiermee in evenwicht Ad = Ap(0) 1/(1– τd/τp) * [½t/tp – ½t/td)] = 1 GBq (1/(1-6/66)* [0.5 – 0.0005] = 1.1 * 0.5 = 0.55 c) Mo en dus ook 99mTc zijn nu vrijwel geheel vervallen, alles is nu 99Tc geworden, dus NTc(666u) = NMo(0) ATc = NMo(0) λTc= AMo(0)/λMo * λTc = AMo(0)*τMo/τTc =1 GBq 66u/(2 x 105 j) = 1x109 * 66/(2x24x365x105) = 38 Bq d) 2x105 j is een halfwaardetijd van 99Tc, A(660u) ≈ A(0), dus na 2x105 j is er nog 48/2 = 24 Bq over.
![Page 17: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/17.jpg)
Stralingsdosis wordt gemeten in Sievert (Sv). (heeft te maken met de door de straling gedeponeerde energie in het weefsel)
Maximum blootstelling per jaar voor radiologische
werker: 20 mSv/jaar
Maximum blootstelling aan (extra) straling voor
individueel lid van de bevolking: 1 mSv/jaar
Dosis door natuurlijke radionucliden: 2 mSv/jaar
![Page 18: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/19.jpg)
Primordiaal: sinds het ontstaan van de aarde nog niet vervallen 140 g K in referentiemens leidt tot dosis van 0,2 mSv per jaar
Vrijstellingsgrens voor Rb: 10 000 Bq/g
![Page 20: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/20.jpg)
14C wordt in de atmosfeer gemaakt door 14N (n,p) 14C Komt voornamelijk voor als 14CO2
Specifieke activiteit 220 Bq/kg koolstof (tot 1963) Toepassing: Datering, T1/2 = 5730 j
Suess effect: 14C
concentratie daalt door toename CO2 uit fossiele brandstoffen
Referentiemens bevat 16 kg C = 3500 Bq 14C. Dosis 0,01 mSv/jaar
![Page 21: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/22.jpg)
Tritium wordt gevormd door de reactie 14N (n,3H) 12C in de atmosfeer
Komt voornamelijk voor als getritieerd water: 3H1HO concentratie oppervlaktewater 0,5 Bq / liter tot 1963, daarna maximaal 100 Bq / l door kernproeven. T1/2 = 12,3 jaar, dus afname sinds 1970. Huidig niveau 2 Bq / l. Oorsprong van bijvoorbeeld grondwater hiermee te achterhalen. Referentiemens bevat ongeveer 50 l water,dus 100 Bq. Dosis 4 10-5 mSv / jaar,dus volstrekt verwaarloosbaar.
7Be ontstaat in de atmosfeer, concentratie 1 mBq / m3 in lucht en 0,5 Bq / l in regenwater. Dosis 3 10-3 mSv / jaar
![Page 23: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/23.jpg)
Door het bestaan van enkele zeer lang levende nucliden die α-straling uitzenden bestaan er in de natuur 3 vervalreeksen, met A = 4n, 4n+2 en 4n+3 (n geheel).
De 4n+1 reeks is al uitgestorven
A = 4n+2 begint bij 238U (T1/2 = 1,5 109 jaar)
A = 4n+3 begint bij 235U (T1/2 = 7 108 jaar)
A = 4n begint bij 232Th (T1/2 = 1010 jaar)
![Page 24: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/26.jpg)
234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U)
230Th in het algemeen niet in evenwicht met 238U (chemisch verschillend)
226Ra: langst levende Radium isotoop (P&M Curie, ≈ 1900)
222Rn is edelgas, kan gemakkelijk vrijkomen (zie later)
210Pb en dochters zijn aanwezig in lood; en afwezig in “oud lood” voor afscherming
210Po is vrij vluchtig en komt vrij in diverse industriële processen
![Page 27: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/28.jpg)
235U reeks is relatief onbelangrijk omdat 235U slechts voor 0,7% voorkomt in natuurlijk uranium.
235U splijt na vangst van een thermisch (laagenergetisch) neutron. Hierbij vrijkomende snelle neutronen (kunnen) zorgen voor een kettingreactie.
Voor kernbom moet 235U verrijking ≥ 90% zijn In kernreactor is verrijking ≈ 5%
228Th meestal in evenwicht met 232Th; alleen na
chemisch zuiveren duurt dat “even” omdat de tussenproducten 228Ra en 228Ac weer moeten ingroeien
![Page 29: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/29.jpg)
Th wordt gebruikt: in gloeikousjes van gaslampen (mag niet meer) in las-elektrodes in optische componenten (hoge brekingsindex) Th-houdende monazietzanden in de keramische industrie (tegels etc)
Is ook gebruikt als contrastmiddel in Röntgendiagnostiek 232Th is indirecte splijtstof via 232Th+n→233Th→…. →233U U is bijproduct van fosfaatindustrie (kunstmest)
wordt (werd) ook gebruikt als groene kleurstof, bijv. in tegels 238U als contragewicht in vliegtuigen 1 g 226Ra ↔1Ci
Radium is historisch als wondermiddel gebruikt in tandpasta’s, als opwekkend poeder (Tho Radia),als radium-drinkbeker, etc. Meest recente toepassing: als lichtgevende verf in bijv. wijzerplaten (“radium girls”)
![Page 30: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/30.jpg)
In olie- en gaswinning komen radioactieve dochters uit de U- en Th-reeks mee naar boven
Radium isotopen (226Ra en 228Ra / 224Ra) lossen op in water → dochters
Radon isotopen (220Rn en vooral 222Rn) komen vrij als gas, dochters slaan dan weer neer.
lood kan vrijkomen en bevat dan 210Pb (→ 210Bi → 210Po)
210Po is relatief vluchtig en komt snel vrij bij verhitting of in gasstromen.
Grootste risico is inademing van aerosolen (Rn en dochters)
![Page 31: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/31.jpg)
222Ra komt uit de grond en uit bouwmaterialen
Grote verschillen in Rn concentratie door verschillende grondsoorten en ventilatiegedrag
Dochters hechten aan aerosolen, die worden ingeademd → dosis in de longen
Grootste dosis van de α-emitters (Rn en Po)
Geschatte bevolkingsdosis door Rn en dochters in woonhuizen: 1 mSv per jaar (!) Zeer veel variatie (grond, constructie, ventilatie)
![Page 32: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/32.jpg)
Totale dosis per persoon door inwendige besmetting:
gemiddeld 1,4 mSv / jaar
Externe bestraling door dezelfde nucliden levert 0,3 mSv / jaar
Directe kosmische straling levert eveneens 0,3 mSv / jaar
Totale dosis ≈ 2,0 mSv / jaar
![Page 33: Cursus Stralingsveiligheid Niveau 3 2015 -2016 M.A. Hofstee · 234U komt alleen voor in evenwicht met 238U, dus activiteiten gelijk: N(234U)= {λ(238U)/ λ(234U)}∙N(238U) 230Th](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022022115/5c74055d09d3f22e5a8b999b/html5/thumbnails/33.jpg)
Totale dosis per persoon door inwendige besmetting:
gemiddeld 1,4 mSv / jaar
Externe bestraling door dezelfde nucliden levert 0,3 mSv / jaar
Directe kosmische straling levert eveneens 0,3 mSv / jaar
Totale dosis ≈ 2,0 mSv / jaar