Tentamen i Kärnkemi ak den 26 januari 2002

1. Beskriv vad som händer vid comptonspridning av g-kvanta. (2p)
2. ²³⁶Np sönderfaller till 87.3% genom elektroninfångning, 12.5% genom utsändning av en b^--partikel och resten genom a-sönderfall. Halveringstiden är 1.54·10⁵ år. Beräkna de partiella halveringstiderna för sönderfallssätten. (3p)
3. Beskriv en anordning för mätning av tjockleken hos plastfolie i löpande bana genom strålningsabsorption. (2p)
4. Atomkärnor kan vara udda-udda, udda-jämna, jämn-udda eller jämn-jämna. a) Rangordna stabiliteten hos dessa typer av kärnor (1p). b) Varför varierar stabiliteten på detta sätt? (3p)
5. Beskriv med bild och text hur två typer av gasfyllda detektorer fungerar. (4p)
6. a) Vad menas med radioaktiv jämvikt? (1p) b) När kan sådan inträffa? (1p)
7. a) Vad är indirekt joniserande strålning? (1p) b) Ge ett exempel. (1p)
8. Vad är ett makroskopiskt tvärsnitt? (2p)
9. Rangordna följande ämnen med avseende på dess förmåga att stoppa g-strålning: bly, beryllium, aluminium, luft, uran. (3p)
10. Uran och plutonium har i ett oxidationstillstånd joner i vattenlösning som inte är sfäriskt symmetriska. a) Vilket är detta oxidationstillstånd? (2p) b) Vilken form har dessa joner? (2p) c) Vad kallas de? (1p)
11. Det svenska slutförvaret för använt kärnbränsle är tänkt att ligga på minst 500 m djup i granit. Vad är huvudanledningen till att man valt detta djup? (3p)
12. a) Definiera effektiv dos? (2p) b) Vilken är dess SI- enhet? (1p)
13. a) Vilka nuklider ingår i den korta sönderfallskedja som börjar med ¹⁴⁴Ce? (2p) b) Vilka av dessa är isotoper? (1p) c) Vilka är isobarer? (1p) d) Vilka är isomerer? (1p)

14. En liten mängd zinkmetall bestrålades i ett termiskt n-flöde under 1.0 timme. Provet mättes med en HPGe detektor under 45 minuter med början 1.0 timme efter bestrålningens slut. Bildad ⁶⁵Zn (t_½ 244.3 d) gav ett pulstal som motsvarade 39600 sönderfall under mätningen medan ^71mZn (t_½ 3.9 timmar) gav ett pulstal som motsvarade 5552 sönderfall av denna nuklid. n,g-tvärsnittet för ⁶⁴Zn är 0.77 barn. Vad är n,g-värsnittet för reaktionen ⁷⁰Zn(n,g)^71mZn om n,g-reaktioner hos bildade nuklider kan försummas? (10p).

15. Isotopen ¹⁹²Ir produceras regelbundet genom bestråling av små kulor av iridium metall med neutroner vid forskningsreaktorn i Studsvik. Man skall transportera ett antal sådana Ir-kulor, som tillsammans har en aktivitet på 40 TBq av ¹⁹²Ir (t_½ 73.831 d), i ett kulformat strålskydd av utarmat uran. Vi kan antaga att kulorna placeras i centrum på ett litet sfäriskt hålrum med diametern 1 cm placerat mitt i strålskyddet. Vid ¹⁹²Ir:s sönderfall kan vi antaga att g-strålning utsänds med följande energier och intensiteter; E_g 310 keV I_g 141%, E_g 468 keV I_g 48%. Under transporten får ytdosraten på utsidan av strålskyddet inte överskrida vad som gäller för transportklass "Radioactive II" enligt IAEA. Eftersom försändelsen skall gå med flyg vill man konstruera ett strålskydd som är så lätt som möjligt. g-absorptionsdata för uran ges på bifogat blad. Vilken yttre diameter skall detta strålskydd ha? (10p).

16. För att bestämma åldern hos ett arkeologiskt prov grafiteras detta varefter en litem mängd av grafiten monteras i en jonkälla till en van de Graaf accelerator som abetar vid en spänning på 6 MV. Av utgående koljoner från acceleratorn utväljs de som har laddningen 2+ genom en hastighetsselektor varefter de får passera genom ett homogent magnetfält med styrkan 0.2 tesla. Vid utträde ur magnetfältet har ¹²C avböjts i en vinkel på 4 grader i förhållande till ingående strålriktning. Kolisotopen med masstalet 14 har ett massöverskott på 3019.910 keV. Hur stor blir då motsvarande avböjningsvinkel för ¹⁴C? (10p)

17. I ett försök att behandla leukemi hos en mycket gammal patient, kroppsvikt 78 kg, injicerades 0.3 GBq ¹⁹⁸Au (t_½ 2.6943 d, och E_gmedel 0.403 MeV och E_bmedel 0.421 MeV per sönderfall) som en guldsol i en ven. Försumma tiden som det tar för att få en jämn fördelning av Au i kroppen. Ingen utsöndring av guld sker via saliv, svett, urin och avföring. Antag att 100% av all b-strålning och 80% av all g-strålning absorberas i patientens kropp. Beräkna den dos som patienten fick vid denna behandling (Gy). (10p)

När Du är klar kan lösningen nås via denna länk.