Lö sningar Heureka1 Kapitel 16

Lö sningar Heureka1 Kapitel 16
16.1) Aktiviteten för 10ml injektionsvätska är 25127Bq efter 15 minuter. På grund av
utspädningen har aktiviteten minskat. Utspädningen är V/0,01 där V är blodvolymen.
Aktiviteten har minskat från 25127Bq till 3536/60 Bq, dvs. med en faktor:
Utspädningsfaktorn är alltså 426 och blodvolymen: 426∙10ml=4,26 liter
Vi kan också lösa uppgiften med hjälp av formler vi känner till:
Aktiviteten efter 15 minuter är:
När vätskan fördelas jämt i blodet med volymen V, är aktiviteten per volymenhet R/V. Vi vet
också att aktiviteten nu är 3536/60=58,9Bq. Då har vi följande samband:
16.2) a) Massan av kalium-40 i kroppen är:
Antalet kalium-40 atomer är:
Vi räknar ut sönderfallskonstanten λ
Aktiviteten är då:
b) Elektronernas energi är 0,4MeV. Under ett år absorberas energin:

c) Den absorberade dosen är samma sak som absorberad energi per viktenhet.
16.3)a) Elektronens och positronens viloenergi (massa) är 0,51MeV. Den totala energin är
1,02MeV. Den energin omvandlas till två fotoner med samma energi, dvs. 0,51MeV per
foton.
b) Strax innan de två partiklarna, elektronen och positronen förintas, är den totala
rörelsemängden noll. Det betyder att de två fotonernas totala rörelsemängd också måste vara
noll. Det betyder att deras rörelsemängd är lika stora och riktade åt motsatt håll. Det betyder
att de ”flyger” åt rakt motsatt håll med lika stor energi, eftersom för fotonen gäller att E=p∙c.
16.4)
0 betyder att strålen åker igenom obehindrad, dvs. lådan den passerar måste vara tom
1 betyder att strålens styrka minskar lite, en låda i vägen är fylld
2 betyder att strålen möter två fyllda lådor och minskar mest i styrka.
16.5) Vi betecknar antalet jod-131 atomer i kroppen med N. Antalet atomer minskar med
tiden enligt ekvationen (differentialekvation):
Eftersom

Med givna halveringstider får vi:
Sammanfattning kapitel 16
Upptäcka strålning – man kan använda två olika metoder:
Dosimeter – som består av fotografisk film som svärtas (blir dimmig) när den utsätts för
strålning, inte så exakt, men den är billig och kan användas som ett tidigt varningssystem.
Geiger-Müller-rör – som är en apparat som mäter hur många partiklar som träffar den genom
att radioaktiv strålning gör en gas som finns inne i mätaren strömledande och då avger
apparaten ett knäppande ljud. Ju mer den låter desto mer strålning träffar den. Man kan också
koppla in ett digitalt räkneinstrument och då kan man se i siffror hur många partiklar som
träffar Geiger-mätaren.
Mäta strålning – Den enhet man har för att mäta strålning kallas för Bequerel (Bq) och den
betyder hur många sönderfall som sker varje sekund, alltså
1Bq = 1 sönderfall/sekund.
UPPTÄCKA OCH MÄTA RADIOAKTIVITET
Radiumhaltiga salter lyser med ett svagt sken. Annars är det den joniserande förmågan hos
strålningen som måste utnyttjas om man vill upptäcka och mäta den.
Dimkammare
Dimkammaren kan användas om man vill ha ett fotografiskt bevis på strålningens existens. I
dimkammaren är varje spår resultatet av en joniserande partikels framfart. Det man ser här är
samma fenomen som spåret efter ett jetplan på tiotusen meters höjd. När planet står
startfärdigt på plattan är avgaserna osynliga. I kylan på hög höjd kondenseras vattenånga på
molekylerna i flygplanets förbränningsgaser. Man måste alltså ha kyla, vattenånga, något att
kondensera på och ljus. I dimkammaren kyler man med kolsyresnö. Vattenångan kondenseras
kring jonerna som den joniserande strålningen lämnar i sin väg.
Geiger-Müller mätare
Geiger-mätaren används om man vill mäta radioaktivitet. I den finns ett metallrör med en
metalltråd i mitten. Mellan tråden och röret ligger en spänning. I röret finns en tunn gas som
inte leder ström. När joniserande strålning får gasen att bilda joner går det en kort strömstöt i
kretsen. Strömmen ger en "knäpp" i en högtalare. Man kan också koppla in ett automatiskt
räkneverk.

Strålningsskada
Eftersom en strålningspartikel är en partikel med mycket energi så kan den jonisera atomer
och molekyler, detta ställer till stora bekymmer i biologisk vävnad. De joniserar atomer och
molekyler antingen genom att de själv är laddade (alfa - och betastrålning) eller genom att
knuffa bort elektroner (gammastrålning). När en atom eller molekyl blir joniserad, laddad, så
kan den i sin tur påverka andra partiklar i närheten, lite grann som en kedjereaktion i miniatyr.
Skador kan vara t.ex. att metaller blir spröda och smulas sönder.
I biologiska organismer är det så att de laddade partiklar som bildas oftast är mycket reaktiva
och deltar då i kemiska reaktioner som stör den normala funktionen i cellen. Om enstaka
celler skadas så är det ingen större skada eftersom andra kopior kan ta dess plats, men är
skadan på DNA eller på nervceller, neuroner så är det värre. Ibland kan det gå så illa att den
skadade cellen inte förstörs utan fortsätter bilda kopior av sig själv i okontrollerad fart och
bildar cancer tumörer.
Radioaktivitet i sjukvården
Radium började tidigt användas för att bekämpa cancer. Man förstod att strålningen dödade
cancercellerna. Tyvärr var man inte riktigt försiktig i början så man ställde samtidigt till en
hel del skada. Nu är man mycket noga med att koncentrera strålningen till det sjuka området.
Om radioaktivt material kommer på avvägar kan det ställa till stor skada.
Alla kanyler och sprutor som ska användas inom sjukvården måste steriliseras extremt noga.
De skickas från tillverkaren till ett företag som specialiserat sig på sterilisering med radioaktiv
bestrålning. Strålningen dödar nämligen bakterier också. Strålningen går genom
förpackningen så ingen behöver hantera sakerna efteråt. Den påverkar inte heller produkten på
något annat sätt. Det är naturligtvis viktigt för personalen att det finns säkerhets spärrar som
fungerar. En person som av misstag kommer in i strålningsrummet blir livsfarligt strålskadad.

Brandvarnare
I brandvarnare finns ett radioaktivt ämne, americium-241.( Americium isotop i form av AmO2
som är radioaktiv). Alfa-strålningen från detta slår sönder molekylerna i luften mellan två
motsatta, laddade plattor, så att de blir
joner. När nu luften innehåller elektriskt
laddade partiklar leder den en svag ström.
Om det kommer in rökgaser i
brandvarnaren slutar strömmen att gå
eftersom den neutraliserar jonerna,
strömmen upphör och larmet börjar tjuta.
Strålningen från Americiumisotopen är
mindre än den naturliga
bakgrundsstrålningen, så därför kan man säga att den är ofarlig.
Klart och lycka till önskar Andreas