Tentamen i kärnkemi ak den 17 februari 1996 kl 1200 - 1600

Del A

1. Ange de fulla namnen på följande grundämnen: Tc, At, Md, Lr? (2p)

2. Man blandar lika volymer tungt vatten och vanligt vatten. Uppskatta densiteten hos blandningen om vanligt vattens densitet antages vara 1000 kg/m³. (3p)

3. ²¹²Pb sönderfaller till korta sönderfallsserier. 3a. Vilka nuklider ingår (inklusive modern)? (2p), 3b. Vilka av dessa är isobara? (2p), 3c. Vilka är isotopa? (2p), 3d. Vilka är isotona? (2p)

4a. Vad heter första och sista grundämnet i 4n+2 serien? (2p), 4b. Varför kallas den 4n+2 serien? (1p), 4c. Den har även ett annat namn. Vilket? (1p)

5. Vilken högsta energi kan ⁴He²⁺-joner erhålla med en cyklotron som har K-värdet 200? (2p)

6a. Vid laborationen "Kärnreaktioner och radioaktivt sönderfall" användes en accelerator för att erhålla ett neutronflöde. Därvid utnyttjades den så kallade DT-reaktionen. Skriv reaktionsformeln för denna reaktion. (2p), 6b. Vad bör man göra för att en proportionalräknare skall fungera effektivt som detektor för neutroner? (2p)

7a. Beskriv huvuddelarna i en NaI(Tl)-scintillationsdetektor. (2p), 7b. Varför har denna detektortyp lägre upplösning än HPGe detektorer? (2p)

8. En nuklid utsänder enbart gamma-strålning med energin 2.30 MeV. Om denna strålning mäts med en HPGe-detektor erhålles ett spektrum med ytterligare tre tydliga smala toppar av lägre energi. 8a. Vad kallas samtliga toppar? (3p), 8b. Om detektorn är energikalibrerad, vilka energier har de tre topparna med högst energi? (3p)

9. G(H₂) vid bestrålning av rent vatten med 10 MeV alfa-partiklar är 0.1 µmol/J. Vilken alfa-dos (Gy) behövs då för att producera ett vatten som innehåller 1 µM löst vätgas? (2p)

10. Följande data erhölls vid kalibrering av en Ge(Li)-detektor. Beräkna detektorns upplösning (FWHM-värde). (5p)

Del B

11. Atmosfären har en massa på 5.136×10¹⁸ kg. ⁸⁵Kr (t_½ 10.72 år) kan läcka ut från bränsle under drift av kärnreaktorer. En reaktor får normalt drivas med högst 1% läckande bränsle (% av antalet pinnar). Utläckande Kr blandas relativt snabbt med all annan luft. Fissionsutbytet för ⁸⁵Kr är 1.318% och energin per fission kan anses vara 200 MeV. Världens installerade kärnkraft motsvarar nu ca 10⁶ MWth och utnyttjas i medeltal 81% av tiden. Antag att alla reaktorer alltid drivs med största tillåtna bränsleskador och försumma tidigare Kr-utsläpp. 11a. Hur stor blir slutlig specifik aktivitet ⁸⁵Kr i luft (Bq/kg luft)? (5p), 11b. När når man 99% av jämviktshalten av ⁸⁵Kr i atmosfären (år från nu)? (5p)

12. ¹³⁶Xe joner av energier upp till 45 MeV/nukleon kan produceras i den franska GANIL anläggningen. Vilken är den lägsta energi av sådana joner som kan leda till kompoundkärnreaktioner i en vismut target? (10p)

13. För att bestämma silverhalten i ett smycke, vikt 8.5 g, bestrålades detta under 60 minuter med termiska neutroner från en AmBe källa omgiven av paraffinmoderator. Vid mätning av smycket med en HPGe-detektor erhölls 1120 pulser netto i toppen med energin 633 keV (¹⁰⁸Ag). Mätningen påbörjades 2.0 minuter efter uttag ur bestrålningsanordningen och skedde under 3.0 minuter. Tillsammans med smycket bestrålades 1.0 g rent silver i samma position. Detta prov mättes i samma geometri som smycket under 4.0 minuter med början 5.5 minuter efter uttag. Därvid erhölls 3105 pulser netto i toppen med energin 633 keV. Vad var smyckets silverhalt? (10p)

14. En stamlösning av ¹³⁷Cs (t_½ 30 år) hade 1980.06.30 specifika aktiviteten 1.5 MBq/ml. I en studie av vattenflödet genom en apparat 1995.06.25 satsades 0.1 ml/minut av denna lösning tills konstant aktivitet erhölls i utloppet från apparaten. Ett då uttaget prov på 10 ml mättes senare samma dag i en mätutrustning vars verkningsgrad var 0.031 för 662 keV gamma; sönderfall av ¹³⁷Cs leder i 85.21% till att ^137mBa utsänder gamma-kvanta med energin 662 keV. Därvid erhölls 2560 pulser med 10 minuters mättid. Hur stort var vattenflödet? (10p)

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

När Du är klar finns svaren här