Folkeskole Fysik disposition: Radioaktiv stråling og kerneenergi

Radioaktivstråling og kerneenergi

Radioaktivstråling

De fleste atomkerner er stabile, men der findes også en del, der er ustabile. Disse siges at være radioaktive. Det betyder, at de udsender en eller anden form for stråling. Det kan være i form af partikler (alfa og beta) eller elektromagnetiske bølger (gamma) Tilsammen kaldes det ioniserende stråling, fordi de alle kan ionisere det stof de passerer.

1. Alfa, beta og gamma.

1.a Tre forskellige radioaktive strålinger, vis via forsøg med Geigertælleren:

– Alfa består af to neutroner og to protoner = helium kerner og er positivt ladet. Kan stoppes af papir.

– Beta er elektroner (-) og er negativt ladet. Ved stråling omdannes en neutron til en proton og en elektron.

Kan stoppes af en bog.

– Gamma er energi form for elektromagnetisk stråling som er dannet ved radioaktivitet. Udsender stråling når atomkernens energiindhold er for stort. Bruges i hverdagen til at bestråle madvarer, f.eks. jordbær

Kan stoppes af en eller flere bly blokke.

1.b Snak om hvad radioaktivstråling bruges til i hverdagen

– Gammastråling Bestråling af føde

2. Atomets opbygning

Forklar om vægten og opbygning af atomer.

– nukleoner, unit o.s.v

3. Isotop begrebet (brint)

Isotop er, når et grundstof har flere forskellige vægte.

F.eks. hydrogen/brint, er der tre forskellige isotoper med hver deres vægt. Antal protoner og neutroner ligges sammen og man får hvad atomet vejer i Unit.

For at finde gennemsnittet af flere isotoper: (se bogen Atomer og stråling)

Grundstoffet kan have forskelligt masse afhængig af, hvor mange neutroner der er i kernen. Isotop er, når et grundstof har flere forskellige vægte, altså at der er flere udgaver af samme grundstof. Det er afhængig af, hvor mange neutroner der er.

F.eks. hydrogen/brint, er der tre forskellige isotoper med hver deres vægt. Antal protoner og neutroner ligges sammen og man får hvad atomet vejer i Unit. Vis evt. kernekort.

4. Halveringstid (se arbejdshæfte Atom og stråling s. 30-31)

Tag hvid bøtte, som er blandet af vand og olie. Ryst den, så den bliver radioaktiv. Tag geiger tælleren, og mål baggrunds-strålingen.

Man kan ved geigertælleren måle en halveringstid. Man skal først måle baggrundsstrålingen i et minut. Sæt blandingen foran geigertælleren, og mål i et minut, hvor mange impulser der kommer ind. Stopur! Mål impulserne i 10 sek, vent så fem sekunder, reset tælleren og begynd igen 10 sekunder vent 5, og fortsæt i 1 minut (4 gange = 4 min). For hvert 10. sekund skriver du antal impulser ned. Skaf millimeter papir til henfaldsrækker.

Lav et interval på millimeter papiret hvor den stiger 10 impulser hver cm på y, og 1 minut for hver 2. cm. på x-aksen. Sæt så prikkerne for hvor mange impulser pr. 15. sekund. Tegn så gennemsnitsstregen så den passer mellem prikkerne. Så halverer du den største impuls efter 1 minut. Find tallet på y-aksen, og mål hvor den rammer gennemsnitslinjen, der ser du hvor lang tid der er gået før den er halveret. Tag den højeste impuls, halvér den.

5. Kernekortet

Vælg et stof på kernekortet.

Starter med alfa = gult. Falder to skråt til venstre. Blå = en op og til venstre. Når den rammer en sort er den stabil, hvilket for det meste altid er bly.

De mister deres radioaktivitet

Beton, som man har i kælderen, har stadigvæk noget af deres radioaktivitet, og man bliver syg, hvis man ikke lufter ud.

Kerneenergi

Opbygning

1. Atomets opbygning

Alle atomer er opbygget af protoner og neutroner, som er i kernen. Elektroner er i skallen. De vejer 1/2000 unit, mens protoner og neutroner vejer 1 unit. Nukleoner er protoner og elektroner.

Isotop er, når et grundstof har flere forskellige vægte.

F.eks. hydrogen/brint, er der tre forskellige isotoper med hver deres vægt. Antal protoner og neutroner ligges sammen og man får hvad atomet vejer i Unit.

For at finde gennemsnittet af flere isotoper: (se bogen Atomer og stråling)

Grundstoffet kan have forskelligt masse afhængig af, hvor mange neutroner der er i kernen. Isotop er, når et grundstof har flere forskellige vægte, altså at der er flere udgaver af samme grundstof. Det er afhængig af, hvor mange neutroner der er.

F.eks. hydrogen/brint, er der tre forskellige isotoper med hver deres vægt. Antal protoner og neutroner ligges sammen og man får hvad atomet vejer i Unit. Vis evt. kernekort.

1. Energi i atomkerner

(uran) er bygget så er tæt på at være i stykker. Hvis man tilføjer lidt energi, vil den spaltes i to dele, og der frigøres to eller tre nye neutroner.

De nydannede kerner farer med fart fra hinanden. Pga. den store fart stiger omgivelsernes temperatur lidt.

De frigjorte neutroner forlader også spaltningsstedet med stor fart.

2. Kædereaktion

Hvis en neutron rammer er af disse ustabile atomer, som er ved at gå i stykker, går atomet i flere stykker. Pga. det får overvægt.

Hvis de frigjorte neutroner rammer , som starter endnu flere spaltninger, kaldes det en kædereaktion.

Hvis en kædereaktion sker hurtigt, kan der opstå eksplosioner/en atombombe.

Hvis man styrer processen, kan man udnytte energien. Det gør man i en kernereaktor.

3. Kontrolleret kædeproces (s. 98 i Atom og stråling)

Tændstikker der er sat i metalpladers huller. Metalstifter i nogle af hullerne. Det vil gå roligt, da kun 1-2 tændstikker brænder ad gangen

Hvis man flytter metalstifterne (se billede) går det hurtigt, og er ukontrolleret.

Skriv selv 99, 100, 101, 102, 103

Tungt vand

Atomer og stråling s. 97+98+99. evt bevæge sig over i el-produktion

5. Kernekortet

Et kort over alle ustabile atomer. Neotroner vises i x-aksen. Protoner vises i y-aksen.

Atomkerner kan ikke gøre sig selv stabile, og er nødt til at blive påvirket af en proton eller elektron. Nogen af disse atomer kan sende stråler tilbage, og de kaldes radioaktive kerner. De forskellige kerner kan godt have det samme atomnummer. F.eks. er der tre Hydrogen isotoper. H1 er det mest forekommende, som udgør 99,99 % af alt hydrogen. H2 udgør 0,015 % og H3 som er ubetydelig. H3 kan henfalde fordi det ikke er et radioaktivt stof. Når en kerne henfalder, bliver det til et nyt stof,

H3 er beta, og det henfalder ved at gå en skråt op til venstre. Når den rammer en sort, er den stabil.

Alfapartikler og henfald
Gult på kernekortet, Udsender radioaktive stråler som uran og radium, 2 ned (proton) 2 til venstre (elektron) = falder to skråt til venstre.

Alfa henfald: Store kerner afvikler almindeligvis deres nukleonoverskud ved et alfa-henfald. En alfapartikel er en helium-kerne der slynges ud af moderkernen med stor energi (op til 6 MeV). Herved mister moderkernen to protoner og to neutroner. Et eksempel er

Betapartikler og henfald

På kernekortet når blåt: Laves om til en Betapartikel. En skråt op, for mister en noetrom og får en protom. Det ender med BI 209, og det hedder Henfadsstoffet.

Vælg et stof på kernekortet.

Starter med alfa = gult. Falder to skråt til venstre. Blå = en op og til venstre. Når den rammer en sort er den stabil, hvilket for det meste altid er bly.

De mister deres radioaktivitet

Beton, som man har i kælderen, har stadigvæk noget af deres radioaktivitet, og man bliver syg, hvis man ikke lufter ud.