Toepassing van radioactieve isotopen bij zandtransportmetingen
Het gebruik van radioactieve isotopen heeft de laatste tijd op velerlei gebied toe
passing gevonden. Zo is het b.v. mogelijk gebleken radioactief zand te gebruiken voor
het doen van zandtransportmetingen, zoals in nr. 5 van deze berichten is vermeld.
Bij deze metingen wordt de radioactiviteit gebruikt als middel, om de beweging van
gemerkte zandkorrels, „tracers", langs de bodem te volgen, waaruit conclusies te trek
ken zijn omtrent de beweging van alle zandkorrels, die aan het zandtransport ter
plaatse deelnemen. In principe is de methode dus analoog aan b.v. het ringen van
vogels.
Teneinde de mogelijkheden en de beperkingen van deze methode duidelijk te maken,
is het wenselijk iets over radioactieve stoffen mede te delen.
Radioactieve straling ontstaat bij het overgaan van een atoom met een labiele kern in
een ander atoom, dat meestal een stabiele kern bezit. Deze overgang (desintegratie)
geschiedt geheel spontaan en voor een individueel atoom op een willekeurig ogenblik.
Voor een grote hoeveelheid atomen van hetzelfde radioactieve isotoop geldt echter
een strenge statistische wet, die van de halveringstijd, d.ï. een voor dat isotoop constante
tijdsduur, waarin de helft van het aantal atoomkernen in de andere vorm is overgegaan.
De halveringstijd kan op generlei wijze worden beïnvloed.
Voor de zandtransportmetingen is slechts harde, d.w.z. energierijke, y-straling te ge
bruiken, daar andere stralingsvormen in een absorberend milieu, zoals water en
zand, een te geringe reikwijdte hebben.
De absorptie van y-straling wordt veroorzaakt door botsing van de y-quanten, dat
zijn eindige energiehoeveelheden in de vorm van electro-magnetische golven, met
atoomkernen of electronen van de absorberende stof. In het eerste geval wordt de
stralingsenergie totaal omgezet in warmte, die aan de absorberende stof wordt toe
gevoegd. Botsingen met electronen kunnen ionisatie veroorzaken van de atomen,
waarvan de electronen worden uitgestoten, of scintillatie, waarbij de electronen de
ontvangen stralingsenergie in de vorm van een lichtflits heruitzenden. Een harde
y-quant kan meerdere electronen raken, waarbij steeds een gedeelte van zijn energie
afgestaan wordt, totdat deze is uitgeput.
Zowel ionisatie als scintillatie worden benut voor het meten van radioactiviteit. Een
ionisatiekamer (Geiger-Müllerteller) reageert op de ionisatie van gas door een elec-
trische stroomstoot; een scintillatieteller zet de lichtflitsen in een sterk scintillerende
stof, bijv, een kristal van natriumjodide, eveneens om in een meetbare stroomstoot.
Wegens de hogere gevoeligheid van de scintillatieteller en de hoge verliezen door
absorptie in zeewater en zand is voor de betrokken proeven een scintillatieteller
gekozen.
Het wezen van absorptie verklaart, dat haar maat wordt bepaald door de massa van
de absorberende stof en ook hier is sprake van een statistische wet, die leidt tot het
begrip halveringsdikte van de absorberende stof voor een y-quant van een bepaalde
energie. Bij benadering is de halveringsdikte evenredig met het soortelijk gewicht van
de absorberende stof. Zo wordt b.v. voor y-straling met een energie van 1 MeV (mega-
22
Vervaardigen en vervoer van radioactief scandium Sc-46
electronvolt) het stralingsniveau op een bepaald punt gehalveerd, indien de straling
een waterlaag (s.g. 1) van ca. 13 cm dikte of een loodplaat (s.g. 11,3) van
1,15 cm dikte moet passeren.
De voortplanting van y-straling is rechtlijnig en het stralingsniveau neemt dus af met
het kwadraat van de afstand tot de bron van de straling.
Voor de metingen is verder nog van belang de z.g. „background" of stralingsachter
grond, die wordt veroorzaakt door kosmische straling en door sporen van natuurlijke
radioactieve elementen die overal, ook in het menselijk lichaam, aanwezig zijn.
De biologische uitwerking van de radioactieve straling berust voornamelijk op
ionisatieverschijnselen t.g.v. absorptie van de straling in een biologisch lichaam.
Gecompliceerde organische verbindingen kunnen hierdoor worden afgebroken en
moeten dan meestal als afvalstof worden uitgescheiden. In organen, die weinig
regeneratievermogen bezitten, kan ionisatie tot een blijvende beschadiging leiden.
Het effect van de straling op deze organen is dan ook cumulatief, d.w.z. dat de totaal
ontvangen hoeveelheid straling gedurende het leven maatgevend wordt. Vooral om
deze reden heeft men de toelaatbare dosis per dag voor het menselijk lichaam zeer
laag gesteld, indien kans op langdurige bestraling bestaat.
Het merken van zand
jAANVORiDING CH'ËMÏCAUËN
ZAND
IPERS LUCHT
RÖERDËR
Vloeistof li
IjN AAR
ijBETONMOLEN
iPH-METËR
OPLOSVAT
23
REACTOR
CA. 4 WEKEN:
[LOOD:
CAI gr. INACTIEF ScMS
ÏCONTAINER C A.ÏÜOkg.
(c a:ï curie raöïö actïvï tif i
