3.1 begrippen 3.2 voorbeelden van kernreacties 3.3 versnellers 3.4 toepassingen 3.5oefeningen

3.1 Begrippen

3.2 Voorbeelden van kernreacties

3.3 Versnellers

3.4 Toepassingen

3.5 Oefeningen

KernreactieKern vervalt + ander nuclide ontstaat

KernreactieKern vervalt + ander nuclide ontstaat

Behoudswetten: X -> X’ + …

KernreactieKern vervalt + ander nuclide ontstaat

Behoudswetten: X -> X’ + …

- aantal protonen- aantal kerndeeltjes- massa en energie

KernreactieKern vervalt + ander nuclide ontstaat

Behoudswetten: X -> X’ + …

NATUURLIJKE RADIOACTIVITEIT

- aantal protonen- aantal kerndeeltjes- massa en energie

KernreactieKern vervalt + ander nuclide ontstaat

Behoudswetten: X -> X’ + …

NATUURLIJKE RADIOACTIVITEIT

KUNSTMATIGE RADIOACTIVITEIT

- aantal protonen- aantal kerndeeltjes- massa en energie

3.1 Begrippen

3.2 Voorbeelden van kernreacties

3.3 Versnellers

3.4 Toepassingen

3.2.1 Ontdekking proton

3.2.2 Ontdekking neutron

3.2.3 Eerste kunstmatige radionuclide

3.2.4 Transuranen

3.2.5 Kernsplijting

3.2.6 Kernfusie

3.2.1 Ontdekking proton (1919)

Ernest Rutherford 1871-1937

Rutherford verstrooiing

3.2.1 Ontdekking proton (1919)

3.2.2 Ontdekking neutron (1932)

Irène Joliot-Curie 1897-1956

3.2.1 Ontdekking proton (1919)

3.2.2 Ontdekking neutron (1932)

3.2.3 Eerste kunstmatige radionuclide (1934)

Irène Joliot-Curie 1897-1956

3.2.4 Transuranen

Enrico Fermi 1901-1954

3.2.4 Transuranen

Atoomnummer > 92

Enrico Fermi 1901-1954

3.2.5 Kernsplijting (1938)

Otto Hahn 1879-1968 + Fritz Strassman 1902-1980

Splijting zware kernen:

3.2.5 Kernsplijting

Splijtingsproducten + 200 MeV

Otto Hahn 1879-1968 + Fritz Strassman 1902-1980

Wikipedia: Kernsplijting

Splijting zware kernen:

3.2.5 Kernsplijting > energie > atoomtijdperk

1939 Hahn/Strassman 1e kernsplijtingsreactie

1942 Enrico Fermi 1e gecontroleerde kernreactie

16 juli 1945 VS 1e experimentele kernexplosie

6 augustus 1945 Hiroshima atoombom ‘Little Boy’

9 augustus 1945 Nagasaki atoombom ‘Fat Man’

1951 Idaho 1e experimentele kerncentralevoor elektrische energie

Daarna wereldwijd bouw kerncentrales

Nu aantal landen afbouw kernprogramma

Video:Uraniumbom Little Boy op Hiroshima

3.2.6 Kernfusie

Versmelting lichte kernen: meer energie! => mogelijke energiebron?

Onderzoek naar :

²H + ²H → ³He + n

²H + ²H → ³H + ¹H

²H + ³H → 4He + n

3.2.6 Kernfusie

splijting 1 kg uranium-235 7,6 miljoen kWh elektrische energie

versmelting 1 kg deuterium 24 miljoen kWh energie vrij

= verbrandingswarmte 3 miljoen ton steenkool

atoomkernen positief geladen hoge snelheid nodig owv elektrostatische afstoting alleen bij zeer hoge temperaturen 100 000 000 °C geïoniseerde atomen = PLASMA

grote verschil met splijting: produkten slechts radioactief met een korte halveringstijd of soms zelf stabiel

3.2.6 KernfusieJET

Joint European Toruskernfusie-experiment in Culham, vlakbij Oxford in Engelandontwerp: 1973bouw: 1979werkzaam: 1983eerste tokamak ter wereld waarin met de echte fusiebrandstof,

deuterium en tritium, gewerkt werd.

houder van het wereldrecord opwekking fusie-energie:in 1997: gedurende 1 seconde 16 MW opgewekt continu fusievermogen van 4 MW gedurende 4 seconden.

te klein voor commercieel gebruik + rendement te laag (meer E in dan uit!!)

ITER Iter (Latijn) betekent de reis, tocht of ook International Thermonuclear Experimental Reactorin Cadarache in Frankrijk bouw: begonnen in 2006doel: wetensch. en techn. haalbaarheid aantonen van

kernfusie als energiebronhuidige partners: Europese Unie, Japan, Zuid-Korea, China, India,

de Verenigde Staten en de Russische Federatie

ITER - Cadarache

3.1 Begrippen

3.2 Voorbeelden van kernreacties

3.3 Versnellers

3.4 Toepassingen

3.3.1 De Lineaire versneller

deeltjes versnellen zodat ze kunnen doordringen in de positieve kern

3.3.2 De cyclotronPrincipe: versnellen van geladen deeltjes dmv wisselende elektrische velden

LHC (CERN) - Genève

Klein cyclotron

3.1 Begrippen

3.2 Voorbeelden van kernreacties

3.3 Versnellers

3.4 Toepassingen

> geneeskunde

> wetenschappelijk onderzoek

- werking van organen: 'technetium-koe'

- behandeling prostaatkanker, schildklieraandoeningen, steriliseren geneeskundig materiaal

- radioactief gemerkte moleculen of 'tracers'

> activeringsanalyse- uitlokken van gammastraling door bestraling met trage neutronen

> gebruiksgoederen- bv. rookdetectoren