Tentamen i kärnkemi för K4 den 25 mars 1995 kl 0900 - 1300

Del A

1. ²⁰⁰Po sönderfaller till två serier av dotterprodukter. a) Ange samtliga nuklider som ingår, inklusive modern (2p) b) Hur många av dessa är isomerer? (2p) c) Vilka är isotoner? (2p) d) Vilka är isotopa? (2p)

2. Kärnans neutron och protonnivåer bildar energistegar med olika energiavstånd mellan nivåerna. a) Vilken energistege har störst avstånd mellan nivåerna? (2p) b) Varför har den det? (2p)

3. Hur sker energitillförseln till elektroderna i en Alvarez accellerator? (3p)

4. Hur skiljers sig uppträdandet hos en detektor med konstant dödtid från uppträdandet hos en detektor med kumulativ dödtid när den aktivitet som detektorerna utsätts för är mycket hög från början och sedan ökar ytterligare? (4p)

5. Ange de fullständiga kemiska namnen för följande grundämnen: Th, No, Fm, Pa (2p)

6. Rangordna följande strålslag efter stigande LET-värde vid samma energi: alfa, beta, gamma, neutrino (2p)

7. Vad krävs för att en märkt förening skall vara radiokemiskt ren? (4p)

8. Hur kan man visa om en kompoundkärna bildas vid en kärnreaktion? (4p)

9. Hur definieras, a) massdefekt (ekvation)? (2p) b) K-värdet för cyklotroner (ekvation)? (2p)

10. Följande data uppmättes på en järnfällning som separerats från en uran-lösning. Beräkna halveringstiderna hos närvarande isotoper och räknarens bakgrund. (5p)

Del B

11. En cancersökande antikropp märks med ²¹¹At (t_½ 7.214 timmar, E_alfa 5.868 MeV, 41.7% alfa, resterande sönderfall sker via EC). Om 10 MBq märkt antikropp injiceras i blodet och omedelbart tas upp av en tumör (vikt 100 g) vad blir totala dosen till hela tumören (Sv) (försumma dosen från elektroner)? (10p)

12. En cyklotron levererar ¹⁶O³⁺ joner med energin 30 MeV. Efter target placeras en Faraday-kopp. Under en 10 minuters bestrålning uppsamlades 1 µC från denna kopp. Beräkna medelflödet av ¹⁶O-joner under bestrålningen med hänsyn till de uppsamlade jonernas genomsnittsladdning. (10p)

13. En pulverformig mineralfraktion innehåller 0.1 vikts% Cs. 1g av pulvret blandas med 1 ml av en ¹³⁷Cs-lösning med specifika aktiviteten 1 GBq/g Cs. Därvid antages att ett fullständigt isotoputbyte mellan pulver och lösning ske, men lösningens Cs-halt ändras ej. 1 ml av använd ¹³⁷Cs lösning gav 12000 cps i en detektor. Efter centrifugering avpipetterades och mättes 0.2 ml av den lösning som varit blandad med pulvret med samma detektor varvid aktiviteten 1300 cps erhölls. Försumma detektorns bakgrund. Vad var den avpipetterade lösningens specifika aktivitet (Bq/g Cs)? (10p)

14. Ett prov på nedfallet från Chernobyl 1986 mättes 4 maj 1986 med början kl 1330 med en Ge(Li)-detektor. Därvid konstaterades att provet innehöll 339.7 Bq av ¹³⁴Cs (t_½ 2.062 år) och 579.5 Bq ¹³⁷Cs (t_½ 30.0 år) korrigerat till tiden för haveriet. Beräkna bränslets tid i reaktorn om ett rent termiskt flöde på 4*10¹³ n/cm²s antages och reaktorn varit i kontinuerlig drift med konstant n-flöde fram till olyckan. Reaktioner mellan neutroner och radioakiva fissionsprodukter kan försummas liksom tidsfördröjningen i isobarkedjorna fram till långlivade eller stabila nuklider. Utnyttja följande data: A=133, kedjeutbyte 6.696%, A=137, kedjeutbyte 6.183%. Halten ²³⁵U i bränslet (1%) antages ha varit konstant, fissionstvärsnittet vid termiska neutroner är 583 barn för ²³⁵U. Motsvarande n,gamma-tvärsnitt för ¹³³Cs är 29 barn. (10p)

Tillåtna hjälpmedel: Del A: Valfri kalkylator, nuklidkarta. Del B: Allt utom lösta exempel. För godkänt betyg krävs 50% av maximal totalpoäng.

När Du är klar finns svaren här