Tentamen i kärnkemi för K4 den 22 mars 1993 kl 0845 - 1245

Del A

1. Fyra av de tyngsta grundämnena har nyligen fått namn (Rf, Ha, Hs, Mt). Ange deras fulla namn. (2p)

2. Definiera begreppen (ekvationer): Massöverskott (1p), Massdefekt (1p)

3. ²⁴¹Pu:s sönderfall leder så småningom till en av de långa sönderfallsserierna. Vad heter första och sista grundämnet i denna serie? (2p)

4. ^186mRe är utgångsnuklid för korta sönderfallsserier. 4a. Vilka nuklider ingår (inklusive modern)? (2p), 4b. Vilka av dessa är isobara? (2p), 4c. Vilka är isotopa? (2p), 4d. Vilka är isomera? (2p)

5. En linjär accellerator arbetar med växelspänningen 50 kV och frekvensen 50 MHz. Maskinen abetar på grundtonen och kan accellerera protoner till 1 GeV energi. 5a. Hur många driftrör innehåller maskinen? (1p), 5b. Hur långt är det sista driftröret (2p)

6. Vilka krav ingår i begreppet "radiokemisk renhet". (2p)

7a. Beskriv två metoder att detektera neutroner med en proportionalräknare. (2p), 7b. Skriv reaktionsformler för de använda reaktionerna. (4p)

8. En nuklid sönderfaller med ß⁺ och utsänder därvid gamma-strålning med energin 1.275 MeV. Om denna strålning mäts med en liten HPGe-detektor erhålles ett spektrum enigt figur på nästa sida. 8a. Vad kallas markerade ställen i figuren? (4p), 8b. Vilka energier har topparna A, B, C och D? (3p)

9. Definiera följande begrepp och ange sorterna i SI systemet. 9a. Dos (1p), 9b. Ekvivalentdos (1p)

10. Följande data erhölls vid kalibrering av en Ge(Li)-detektor med ett ⁶⁰Co preparat (E 1173 keV och 1333 keV). Beräkna detektorns upplösning (FWHM-värde i keV). (6p)

Del B.

11. Man vill mäta totala vattenflödet i Öresund efter att en bro byggts. Nettoflödet antas uppgå till högst ca 10⁵ m³/s. Hur många Bq/s ²⁴Na skulle man behöva satsa i inloppet till Öresund om mätprov från sundets utlopp har volymen 1.00 l, detektorns totala verkningsgrad = 0.03 och 100 cpm önskas i de aktivaste proven? Total omblandning antages. (10p)

12. Man vill kartlägga ett neutronflöde över en viss tröskelenergi genom aktivering av tunna metallfolier. Massöverskotten (i keV) för n, ⁴He, ²⁴Na och ²⁷Al är 8071.4, 2424.9, -8419.5 och -17196.8. Vad är tröskelenergin för reaktionen ²⁷Al(n,alfa)²⁴Na i MeV? (10p)

13. För att bestämma kobolthalten i ett antikt järnankare bestrålades ett prov på detta med vikten 0.150 g under 10.0 timmar i ett n-flöde på 3.0×10¹² cm^-2 s^-1. ⁵⁹Co har n-tvärsnittet 37 b. Provet mättes sedan det fått avklinga under 500 dygn med en Ge-detektor. Därvid erhölls 1010 cpm i toppen med 1.33 MeV energi. Ett standardpreparat innehållande 1.1 µCi ⁶⁰Co vid denna tidpunkt gav 52000 cpm i 1.33 MeV toppen vid samma mätposition som järnprovet. Vad var provets kobolthalt (ppm)? (10p)

14. Under förvaring av det bestrålade provet enligt exempel 13 ovan vill man skärma av strålningen från ⁵⁹Fe (t_1/2 44.496 d, E_gamma 1099 keV, 56.5% och 1292 keV, 43.2%. n-tvärsnittet för ⁵⁸Fe antages vara 1.2 b. Prover är inneslutet i en tunnväggig Al behållare med ytterdiametern 2.0 cm. Denna placeras omedelbart efter bestrålningen i ett blyskydd. Vad blir den initiala doshastigheten på den yttre ytan om blyskyddet har 5 cm väggtjocklek och ett inre hålrum med 2.2 cm diameter (provet antages placerat centralt)? (10p)

Tillåtna hjälpmedel: Del A: Valfri kalkylator, nuklidkarta. Del B: Allt utom lösta exempel. För godkänt betyg krävs 40% av maximal totalpoäng.

Figur till uppgift 8.

När Du är klar finns svaren här