Nucleaire Technologie in de 21ste Eeuw - Intro

positieve lading trachten inderdaad elkaar af te stoten. Door de aanwezigheid van twee neutronen (er zijn in totaal dus vier kerndeeltjes of nucleonen) treden ook de zogenaamde korte-afstandkrachten in werking: evenwicht ontstaat doordat de vier zware nucleonen elkaar aantrekken en aldus het afstotingseffect van beide protonen neutraliseren. Het elektrische evenwicht wordt ook hier weer gewaarborgd door de twee negatieve elektronen, die om de kern met zijn twee positieve protonen wentelen. Zo is in principe elk atoom opgebouwd; we moeten enkel aanvullen met protonen, neutronen en elektronen, en we krijgen het ene atoom na het andere (zie Figuur 1). Zoals geïllustreerd in Figuur 3, kan het gebeuren dat voor een gegeven aantal protonen een verschillend aantal neutronen optreedt. Zo kent men voor het derde element uit de tabel van Mendeljev (dat dus 3 protonen bevat) het lithium -atoom met 3 protonen en 3 neutronen (samen 6 kerndeeltjes of nucleonen), maar er bestaat ook een lithiumatoom met 3 protonen en 4 neutronen (dus met een gezamenlijke massa van 7). Dit brengt mee dat de types lithium-6 (symbool 3 6 Li) en lithium-7 (symbool 3 7 Li) in massa iets verschillen, hoewel ze op dezelfde plaats staan in de tabel van Mendeljev. Men noemt ze isotopen van hetzelfde chemische element. Van één atoomsoort kunnen dus verschillende isotopen bestaan. Zo vindt men in de natuur van tin, het element nr. 50, niet minder dan tien isotopen, die alle stabiel zijn. Ook het lichtste element, waterstof of 1 1 H, heeft een stabiele variant, nl. een kern waar naast het proton ook een neutron aanwezig is. Deze kern is dus dubbel zo zwaar als het lichte waterstofisotoop. Het zware waterstofisotoop 1 2 H) noemt men ook Deuterium (en in verbinding met zuurstof kan het i.p.v. H 2 O – water – ook D 2 O, zgn. “zwaar water” vormen). Wanneer men nu alle atomen en al hun isotopen beschouwt, kan men een verhouding opzoeken van het aantal protonen en neutronen dat nodig is om evenwicht en dus stabiliteit van de kern te bereiken. Voor de lichtere elementen (de eerste twintig) zijn er telkens ongeveer evenveel neutronen als protonen nodig om een stabiele kern te realiseren. Naargelang het element echter zwaarder wordt (dat betekent: naargelang er meer van die positieve deeltjes zijn, die elkaar gaan beïnvloeden en afstoten), heeft men relatief meer neutronen nodig om het atoom nog stabiel te houden. Radioactiviteit – Er zijn in de natuur ongeveer 92 elementen die klassiek bekend waren. Door al de fysica-experimenten die men heeft uitgevoerd en waarbij elementen werden bijgemaakt, telt men er nu in totaal 118 (na de officiële erkenning eind 2015/begin 2016 van het fysieke bestaan van 4 nieuwe elementen, nl. deze met nr. 113, 115, 117 en 118; ze vervolledigen de 7 de rij van het periodiek systeem). Van die 118 elementen kent men 276 stabiele kernen en alles samen werden er meer dan 1.200 verschillende kernen gevonden. Er zijn dus inderdaad ongeveer 1.000 kernen die niet stabiel zijn : ze zijn instabiel omdat hun verhouding protonen/neutronen niet perfect is. Ze zetten zich om tot stabielere kernen onder uitzending van stralen of radiatie ; men noemt deze kernen radioactief . Deze radioactieve kernen hebben ofwel teveel neutronen, ofwel teveel protonen. Die isotopen gaan nu eveneens trachten een gunstige verhouding te verwerven, en dat gebeurt door kernreacties. Zijn er teveel neutronen, dan kan een neutron in een proton worden omgezet. Maar zodoende moet een 1.3. Isotopen, radioactiviteit en halveringstijd

4