Nucleaire Technologie in de 21ste Eeuw - Intro

kerndeeltje zonder lading omgezet worden in een nucleon met een positieve lading. Dit kan gebeuren door een negatieve lading uit te zenden, nl. een elektron. Zo treedt ß-straling ( bèta ) op, één van de radioactieve stralen. Bij die verschillende omzettingen kunnen echter oo k zgn. α -stralen ( alfa ), en γ -stralen ( gamma ) ontstaan. De α -stralen bestaan in essentie uit helium-kernen (met 2 protonen en 2 neutronen). De γ - stralen worden echter niet door deeltjes gevormd, maar zijn een gewone energiestraling – zoals zonnelicht – , zij het dan een zeer sterke. Zij zorgen voor de uitzending van de overtollige energie van de nieuwe kern. Gammastralen zijn elektromagnetische golven, zoals radiogolven, infrarood, licht of ultraviolet, maar met nog kortere golflengte (of hogere frequentie en hogere energie). Halveringstijd – De isotopen die radioactieve straling uitzenden, bestaan in de natuur gewoon door ontwikkeling van jarenoude stoffen die desintegreren. Een specifiek aspect van de radio-isotopen is wel dat ze niet ineens omzetten. Hoewel ze niet stabiel zijn, zullen ze toch niet plots stabiel worden; dit gebeurt volgens statistische beginselen. In plaats van te spreken van een bepaalde kans per seconde om om te zetten, gebruikt men li ever de notie “ halveringstijd ”, wat duidelijker is : het is de tijd waarop de helft van de hoeveelheid radioactieve isotopen wordt omgezet. Die halveringstijd kan zeer uiteenlopende waarden aannemen voor de verschillende isotopen. Het isotoop polonium-216 (één der zware isotopen) heeft een halveringstijd van 0,15 milliseconde; na 0,15 milliseconde is dus de helft omgezet, na 0,30 milliseconde drie kwart, na 0,45 zeven achtste, enz..., zodat na 1 seconde niet veel meer overblijft. Koolstof-14 echter vergt 5.730 jaar om voor de helft om te zetten; men gebruikt dit fenomeen trouwens om de ouderdom van historische artefacten te bepalen. 235 U) heeft een halveringstijd van 710 miljoen jaar. Het is duidelijk dat bij zeer lange halveringstijden de hoeveelheid straling per seconde eerder laag is. Door het zeer langzame verloop van de omzettingen van U-235 vinden we deze isotopen nog in de natuur. Ze werden immers gevormd bij het ontstaan van de aarde, en hoewel ze desintegreren, blijft er nog voldoende van over om te kunnen ontginnen en isoleren. Een ander isotoop van uranium, uranium-238 (symbool 92 238 U) heeft een halveringstijd van 4,5 miljard jaar en dit stemt ongeveer overeen met de ouderdom van de aarde. Uranium-235 (symbool 92

1.4.

Kernreacties: massa wordt omgezet in energie – Over bindingsenergie, fissie en fusie

De mogelijkheid om energie te leveren door “kernreacties” kan worden verklaard door de kernbouw, en meer speciaal door het verschil in massa's van kernen en van kerndeeltjes. De massa's van nucleonen en elektronen kan men zeer precies berekenen. De massa van één proton, en dus van een waterstofkern, is gelijk aan 1,007276 a.m.e. of atoommassa-eenheden. 1 De huidige meettechnieken voor atoom- en kernmassa's laten toe een kilogram waterstof nauwkeurig te bepalen tot op één tienduizendste van een gram. Nu heeft helium in de kern 2 protonen en 2 neutronen, terwijl rond de kern 2 elektronen

1 Omdat al deze deeltjes zo licht zijn drukt men ze uit in a.m.e.; 1 a.m.e. wordt per definitie gelijkgesteld aan 1/12 van de massa van het isotoop koolstof-12 of 6 12 C. Dit komt ongeveer overeen met 1.66 x 10 -27 kg; in één kg waterstof-atomen zijn er dus 1/1,66x10 -27 of ongeveer 6 x 10 26 atomen. Om zich een idee te vormen van dit onvoorstelbare getal kan men zich inbeelden dat het oppervlak van Vlaanderen volledig bedekt zou worden met lagen glasknikkers van 1 cm diameter; om 6 x 10 26 knikkers te kunnen leggen zouden wij lagen tot een hoogte van 44 miljoen kilometer moeten stapelen.

5