Tentamen i Kärnkemi ak den 18 december 2000

Del A

1. Vilken energi har de fotoner som utsänds vid annihilation av en positron? (2p)
2. Hur förändras oftast jonladdningen när joner med hög energi passerar genom materia? (2p)
3. Hur uppskattas standardavvikelsen i en radioaktivitetsmätning? (4p)
4. Vad är Apoptos? (2p)
5. Vilken nuklid i vår atmosfär utgör utgångsmaterial för produktion av ¹⁴C via kosmisk strålning? Ange även reaktionsformel (4p)
6. Vad är det bästa sättet att tillverka ⁹⁹Mo med högsta möjliga specifika aktivitet för användning i en ^99mTc-generator? (3p)
7. Vilken dimension har enheten Sv om den uttrycks i SI-systemet grundenheter? (2p)
8. Definiera vad som menas med massöverskott. (3p)
9. I anfallen mot Jugoslavien använde NATO uran som beståndsdel i pansarbrytande projektiler. Vilken typ av uran var detta? (2p)
10. Vad är huvudanledningen till att det planerade svenska slutförvaret för använt kärnbränsle är tänkt att ligga på minst 500 m djup i granit? (3p)
11. Vad är en radioisotopgenerator? (2p)
12. Vad har de korsade elektriska och magnetiska fälten i en hastighetsselektor för funktion? (3p)
13. Vad kallas den minsta projektilenergi som behövs för att utlösa en kärnreaktion med negativt Q-värde? (2p)
14. Hur bör längden på driftrören i en linac ändras när jonernas energi ökar? (2p)
15. Vad är Paneth och Fajans regel? (3p)
16. Var i nuklidkartan är förhållandet mellan protoner och neutroner 1 hos de stabilaste nukliderna vid ett givet masstal? (1p)

Del B

17. Ett företag skall konstruera en tjockleksmätare för kontinuerlig mätning av tjockleken hos aluminiumfolie från ett valsverk. Härvid har man beslutat sig för att utnyttja absorptionen av betastrålar i folien så att den transmitterade intensiteten beror av tjockleken. Tjockleken hos folien kommer att vara kunna variera mellan 25 µm och 75 µm. Vid en förfrågan hos en försäljare av radionuklider uppgav sig denna kunna leverera av någon av följande nuklider i lämplig mängd: ¹⁴C, ²⁴Na, ⁶⁰Co, ⁹⁰Y, ⁹³Zr och ¹⁵²Eu. Vilken av dessa bör användas med störst utsikt till framgång? Motivera Ditt val övertygande genom ett resonemnang och en enkel beräkning! (10p)

18. Då natrium bestrålas med termiska neutroner sker reaktionen: ²³Na(n,g)²⁴Na. ²⁴Na är en betastrålare med halveringstiden 14.96 timmar. De avgivna b-partiklarnas maximalenergi har bestämts till 1.3892 MeV. Sönderfallet sker enligt nedanstående schema. De två g-kvanta som utsänds har energier uppmätta till 1.368598 och 2.753995 MeV. Beräkna massan hos ²⁴Na i u med 4 decimaler. Massöverskottet för ²³Na är -9529.50 keV och för ²⁴Mg -13933.1 keV. (10p)

19. Isotopen ²⁴⁸Cf med halveringstiden 333.5 d kan erhållas genom reaktionen ²⁴⁷Bk(n,g)^248mBk(b^-)²⁴⁸Cf. Samtidigt sker bireaktionen ²⁴⁷Bk(n,g)²⁴⁸Bk. Halveringstiden för ²⁴⁷Bk är 1380 år, för ^248mBk 23.7 h och för ²⁴⁸Bk drygt 9 år. ²⁴⁸Bk är en a-strålare. n-tvärsnittet för den första reaktionen är 84 b och för bireaktionen 265 b. Ett preparat av rent ²⁴⁷Bk bestrålas under 20 dygn i ett flöde på 2*10¹⁸ m^-2s^-1. Därefter får target avklinga under 14 dygn. Hur stor andel av ursprungligt antal atomer av ²⁴⁷Bk finns nu som atomer av ²⁴⁸Cf? Försumma n-tvärsnitten för ^248mBk och ²⁴⁸Cf samt IT hos ^248mBk. (10p)

20. Det amerikanska Surveyor projektet syftar bland annat till att fastställa sammansättningen hos planeternas ytor. Man har som ett alternativ tänkt sig att landa små neutrongeneratorer (D + T => He + n), provtagningsanordningar, samt gammaspektrometrar. Verkningsgraden för en sådan spektrometer (Y) kan uppskattas till 20% vid gammaenergin 0.51 MeV, 5% vid 1.33 MeV samt följer sambandet log(Y) = a * log(E_g) + b. Bakgrunden hos en sådan oskärmad detektor kan approximeras med följande samband I_o = 1000*e^-2Eg (cpm). Provtagningsanordningen levererar 1 g prov för bestrålnig i ett neutronflöde av 10⁹ n/cm²s under 20 sekunder. Mätningen startar omedelbart efter bestrålningens slut och pågår i 20 sekunder. Minst dubbla nolleffekten bör mätas för att syrehalten i ett prov skall anses vara påvisbar. Uppskatta minsta påvisbara halt av syre (¹⁶O(n,p)¹⁶N) i planeternas ytor med denna anordning (%). ¹⁶N utsänder 6.129 MeV g i 68.8% av sina sönderfall och tvärsnittet för den angivna reaktionen är 49 mb. (10p)

När Du är klar finns lösningarna här.