Tentamen i kärnkemi för GU och K4 den 14 sept 1990 kl 0915 - 1315

DEL A

1. Det finns några få grundämnen lättare än uran som inte förekom på jorden för 100 år sedan. a) Vilka är dessa? (1p) b) Varför fanns de inte då? (1p)

2. Vilka av följande stabila nuklider är isotona med vilka? (2p) ³²S ³³S ³⁴S ³⁶S ³⁵Cl ³⁷Cl ³⁶Ar ³⁸Ar ⁴⁰Ar

3. Hur definieras massdefekt? (1p)

4. Man vill åstadkomma radikaler i ett organiskt material genom strålning från ett radioaktivt preparat. Spontanfissionerande nuklider är uteslutna av säkerhetsskäl. Vilken typ av sönderfall ger strålning med högst LET värde? (2p)

5. Ett kg vatten bestrålades med en ⁶⁰Co-källa. När provet erhållit en beräknad dos på 5200 Gy fann man att 0.1 ml vätgas (NTP) bildats. Vad är G-värdet för bildning av vätgas om allmänna gaskonstanten är 0.08205 latm/mol? (3p)

6. Nedanstående figur visar ett gammaspektrum uppmätt med en Ge-detektor. a) Vad är det för fenomen som markerats med A, B, C, D och E i figuren? Namnge och förklara. (3p), b) Tyder förekomsten av 511 keV gammastrålning entydigt på att nukliden som mätts är en positronstrålare? (1p)

7. Den mest långlivade Pa isotopen har masstalet 231 och halveringstiden 32500 år. a) I vilken naturlig sönderfallsserie ingår denna isotop? (2p) b) Hur många Bq av isotopen finns i ett gammalt mineral som innehåller 1000 Bq av seriens modernuklid? (1p)

8. Beskriv kortfattat hur en n-generator fungerar. (3p)

9. Hur kan man frigöra Wiegnerenergi som är upplagrad i ett material? (1p)

10. Vad heter den svenska tillsynsmyndigheten för strålskydd? (1p)

11. ⁸⁵Kr används som energikälla i självlysande instrument för flygplan. Instrumentkåpa och glas är sådana att endast en obetydlig mängd av strålningen tränger ut. Vad är värmeeffekten i en höjdmätare som innehåller ca 30 MBq ⁸⁵Kr? (2p)

DEL B

12. En tjockleksmätare innehåller en ¹³⁷Cs-källa med aktiviteten 4 GBq. Vid reparation av mätaren vill man ta ut och flytta över källan till ett tillfälligt strålskydd. Vid denna operation avser man att använda en tång som ger 70 cm avstånd mellan fingrarna och källan. Hur lång tid får hanteringen av den oskärmade källan högst ta om man inte vill överskrida en fingerdos på 1 mSv? (6p)

13. I ett forskningslaboratorium mättes blodvolymen hos ett försöksdjur genom injektion av 100 kBq ²⁴NaCl-lösning. Efter 20 minuter uttogs blodprov. När 10.0 ml prov mättes två timmar efter provtagningen i en Na(Tl)I detektor med verkningsgraden 12% för den aktuella strålningen erhölls 12502 pulser under 1 minut. Bakgrunden bestämdes sedan till 7565 pulser under 10 minuter. Osäkerheten i injicerad mängd uppskattas till ca 2%. Beräkna djurets skenbara blodvolym och uppskatta osäkerheten i denna. (6p)

14. Man vill producera ⁶⁴Cu genom bestrålning av högren naturlig kopparfolie i en termisk reaktor. Neutronflödet i den aktuella bestrålningspositionen anges till 1.5x10¹³ n/cm²s. Tvärsnittet för neutroninfångning i ⁶³Cu är 5.2 b vid aktuellt neutronspektrum. Hur många gram Cu-folie skall bestrålas och hur länge skall bestrålningen ske för att ge 400 MBq ⁶⁴Cu, vid en specifik aktivitet på 1 TBq/mol Cu, 30 timmar efter bestrålningens slut? (6p)

15. Vid utveckling av en kemisk reningsmetod för palladium används radioaktivt märkt palladium som framställts ca 14 dagar tidigare genom reaktorbestrålning av 100 mg högrent naturligt palladium under 48 timmar. Reaktionstvärsnitten från nuklidkartan kan anses användbara. För utbytesmätning blandas en lämplig mängd av radioisotopblandningen med en sats ingående råvara. Uttagna prover på processens produkt kommer att mätas med ett GM-rör (känsligt för gamma och hård betastrålning) och jämföras med motsvarande mätningar på standardprov av den märkta råvaran. Mättiden anpassas så att standardavvikelsen blir 0.1%. Hur lång tid bör man vänta mellan provtagning och mätning för att kvoten mellan mätvärdena för prov och standard, efter korrektion för provvikterna och mättidpunkterna, skall ge den relativa andelen radioaktivt palladium med garanterat mindre än 5 % fel? (6p)

Tillåtna hjälpmedel: Del A: Kalkylator och nuklidkarta Del B: Allt utom lösta exempel. För godkänt betyg krävs 40% av max. poäng.

När Du är klar finns svaren här