Tentamen i Kärnkemi ak den 22 januari 2000 kl. 1415 - 1815

Del A

1. Sönderfall av ²³⁸U ger kort en sönderfallskedja fram till ²³⁴U. a) Vilka grundämnen förekommer i denna korta kedja? (3p) b) Vilka av nukliderna är isobara? (1p) c) Vilka av nukliderna är isotopa? (1p) d) Vilka av nukliderna är isotona? (1p) e) Vilka av nukliderna är isomera? (1p)

2. Hur beräknas den kemiska atomvikten för ett grundämne ur data från masspekrometri? (2p)

3. Det finns två grundämnen lättare äv Bi som saknar stabila isotoper. Vilka är dessa? (2p)

4. Vad är radioaktiv jämvikt? (3p)

5. Aktiniumserien börjar med en naturligt förekommande långlivad radionuklid. Vilken? (1p)

6. Vad är en bragg-topp? (3p)

7. Vad är indirekt joniserande strålning? (2p)

8. Hur fungerar en Cerenkovdetektor? (3p)

9. Hur definieras dödtiden hos en detektor? (2p)

10. Vad är Bethelot-Nernst lag? (2p)

11. Hur stor är massa och laddning hos en upp-kvark? (2p)

12. Alla konstanslagarna vid kärnomvandlingar gäller inte för extremt höga energier på inkommande partikel. Vilken eller vilka är det som vanligen inte gäller? (2p)

13. Hur beräknas ett makroskopiskt tvärsnitt? (2p)

14. Varför medger Alvarez konstruktion en högre acceleration per driftrör än Wideröemaskiner? (3p)

15. Ett av de tyngsta grundämnena heter Meitnerium. Vilket atomnummer har detta? (1p)

16. Hur uppstår fördröjda neutroner? (3p)

Del B

17. I ett försök att behandla struma hos en äldre patient, kroppsvikt 75 kg, injicerades 2 GBq ¹³²I (t_½ 2.284 h, och E_gmedel 2.3 MeV och E_bmedel 0.5 MeV per sönderfall) som NaI lösning med hög specifik aktivitet i en ven. Halten av jod i sköldkörteln ökar därvid som (1-e^-kt), där t är tiden efter injektionen, tills all tillförd jod finns i körteln. Halten av ¹³²I i blodet har därigenom sjunkit till hälften 20 minuter efter injektionen. Försumma utsöndring av jod via urin och faces. Antag att körteln har samma data som vatten. All b-strålning och 20% av g-strålningen kan anses absorberad i körteln. Beräkna totala dosen (Gy) till vävnaden i körteln om denna har en vikt på 150 g. (10p)

18. En bit guldhalig kvarts, vikt 25.0 g, och ett prov innehållande 0.5 g rent guld placerades tillsammans under 2 dygn nära en kraftig AmBe källa omgiven av paraffinmoderator. Vid mätning av stenen med en HPGe-detektor erhölls 1120 pulser netto i toppen med energin 412 keV (¹⁹⁸Au). Mätningen påbörjades 15.0 minuter efter uttag ur bestrålningsanordningen och skedde under 20 minuter. Guldprovet mättes exakt på samma plats som kvartsbiten under 15 minuter med början 90.0 minuter efter uttag. Därvid erhölls 15007 pulser netto i toppen med energin 412 keV. Vad var kvartsens guldhalt i % och hur stor är osäkerheten i detta värde? (10p).

19. Atmosfären har en massa på 5.136*10¹⁸ kg. ⁸⁵Kr (t_½ 10.72 år) släpps ofta ut i atmosfären vid upparbetning av bränsle från kärnreaktorer. Kr blandas relativt snabbt med all annan luft. Fissionsutbytet för ⁸⁵Kr är 1.318% och energin per fission kan anses vara 200 MeV. Världens installerade kärnkraft motsvarar nu 10⁶ MW_th och utnyttjas i medeltal 81% av tiden. Antag att antalet reaktorer och deras drift förblir konstant, samt att bränsle från alla reaktorer upparbetas med utsläpp av all krypton. a) Hur stor blir slutliga specifika aktiviteten ⁸⁵Kr i luft (Bq/kg luft)? (5p) b) När uppnår man 90% av jämviktshalt av ⁸⁵Kr i atmosfären (år från nu)? (5p)?

20. En linjär accelerator levererar ²²Ne³⁺ joner med energin 10 MeV/A. Efter ett Pb-target (5 mg/cm²) placerades en Faraday-kopp. Under en 20 minuters bestrålning med konstant ström uppsamlades 0.125 mC från Faraday-koppen. Beräkna strålens intensitet i antal neonjoner per sekund. (10p)

När Du är klar finns lösningarna här.