Tentamen i Kärnkemi ak den 25 januari 2003


Del A

1. Beskriv Bethe-Weizsäckers semiempiriska massekvation (1935), "Vätskedroppsmodellen" och alla dess komponenter, samt deras fysikaliska betydelse (behöver ej skriva exakta uttrycken för alla termer). (6 p)

2. a) Beräkna bindningsenergin per nukleon i MeV för 244Cm. (2 p)

b) Beräkna a-partikelns kinetiska energi för a-partikeln då 244Cm sönderfaller genom a-sönderfall. (4 p)
 
 

Massöverskottet (dA) för: 

24496Cm 

 är 

62 746 m

24094Pu 

 är 

53 808 m

24098Cf 

 är 

62 287 m

42He 

 är

2 603 m

11

 är

7 825 m

 är 

8 665 m

3. Protonrika 149Eu kan genomgå EC och/eller b+-sönderfall till 149Sm eller b--sönderfall till 149Gd. Vilken eller vilka av dessa sönderfallssätt är energetiskt tillåten/tillåtna för 149Eu? (6 p)
 
 

MEu149  = 

148,9179227 u  

MSm149  = 

148,91717529 u 

MGd149  = 

148,91934204 u 

Me  = 

0,00054858 u 

4. Kommer universum att fortsätta att expandera för evigt enligt nuvarande standardmodell(er)? Vad krävs för att universum skall sluta expandera och istället börja "dra ihop sig" igen? (2 p)

5. Vid vilken energi börjar compton-kontinuet, dvs vid vilken energi finns compton-kanten, ECE, för en foton med energin 1,5 MeV i ett g-spektrum. Härled uttrycket för ECE och beräkna sedan ECE. (10 p)
Ledtråd: Sök den från fotonen till elektronen maximalt överförda energin.

6. Definiera:

7. Vad är PSA förkortning för när man diskuterar säkerhetsfrågor? Beskriv och ge exempel. (3 p)

8. En detektors verkningsgrad är produkten av flera faktorer; vilka? (3 p)

9. Vad menas med Cerenkov-strålning och när uppkommer den? (2 p)

10. Vilka nuklider använder sig en termisk bridreaktor av? (3 p)

11. Vilka kvarkar består en neutron och en proton av, samt vilken laddning har respektive kvark? (4 p)

12. Vad är PET och beskriv mycket enkelt hur en sådan utrustning fungerar? (4 p)


Del B

1. Vid ett sjukhus separerar man rutinmässigt 132I från modern 132Te. Leverans av 2,00 TBq 132Te sker varje fredag kl. 17:00 och separationen görs på måndag kl. 07:00. Separationen tar 1 minut. Lösningen med 132I samlas upp i en cylindrisk flaska med höjd = diameter = 1,0 cm. Flaskan fylls helt med lösning. Hur stor blir dosraten 25 cm från den nyfyllda flaskans centrum? Då 132I sönderfaller utsänds g-kvanta med energierna (Ig, inom parentes) 523 keV (16 %), 630 keV (14 %), 668 keV (99 %), 773 keV (76 %) och 95 5 keV (18 %). (10 p)

2. Vid ett experiment framställer man 244Pu genom reaktionen 209Bi (18O, 3n) 224Pa. Antalet Bi-atomer i target var 2,10*1018 cm-2. Intensiteten hos 18O-strålen var 5,76*1010 joner/s. Tvärsnittet för reaktionen är 0,5 mb, och halveringstiden för 224Pa är 0,85 s. Reaktionsproduktema avlägsnades kontinuerligt från target och Pa separerades i en kontinuerlig process med 67 % utbyte. Lösningen från den kemiska processen pumpades sedan kontinuerligt enom en detektorcell. Detektoms verkningsgrad var 92 %. Transporttiden från bildning i target tills aktiviteten nådde detektorcellen var 3,75 s. Uppenhållstiden i cellen antas ha varit 4,18 s. Försöket pågick totalt 4 907 s. Hur många pulser registrerade detektorn? (10 p)

3. Naturligt kalium består till 0,0117 % av 40K. Vad är spec. aktiviteten av 1,0 g KCl i dpm/g? (8 p)

4. En pulveriserad mineralfraktion innehåller 0,15 vikts-% Cu. 2 g av pulvret skakas under 15 timmar med 1 ml av en 64Cu-lösning med en specifik aktivitet av 9 GBq/g Cu. Man antar att fullständigt isotoputbyte sker mellan pulver och lösning, men att lösningens Cu-halt inte ändras. 1 ml av den använda 64Cu-lösningen gav 30 000 cps i en detektor vid samma tidpunkt som skakningen påböjades. Efter centrifugering avpipetterades och mättes omedelbart 0,3 ml av den lösning som varit blandad med pulvret. Härvid erhölls räknehastigheten 350 cps. Försumma detektoms bakgrund. Hur stor var den avpipetterade lösningens specifika aktivitet (Bq/g Cu) omedelbart efter skakningens slut? (10 p)

När Du är klar finns lösningarna här.

(Uppdaterad 2003.05.10)