Tentamen i kärnkemi ak den 21 december 1996 kl 1415 - 1815

Del A

1. Massöverskottet för ¹⁴⁸Sm är -79.346 MeV, för ¹⁴⁴Nd -83.757 MeV och för ⁴He 2.42492 MeV. Beräkna: a) Q-värdet för reaktionen ¹⁴⁸Sm(alfa)¹⁴⁴Nd? (2p), b) Den utsända alfapartikelns energi? (2p)

2. Vilka av aktinidseriens grundämnen har 4+ som mest stabila oxidationstillstånd i sura luftade vattenlösningar? (2p)

3. Det finns två grundämnen med lägre atomnummer än vismut som inte är naturligt förekommande på jorden. Vilka är dessa? (ange fullständigt namn och kemisk symbol) (4p)

4. Vid laborationen "Kärnreaktioner och radioaktivt sönderfall användes en accelerator för att producera neutroner. a) Ange reaktionsformel för den kärnreaktion som användes för att skapa neutronerna? (2p), b) Beskriv principen för den använda acceleratortypen med en enkel och kommenterad skiss. (3p)

5. Vad heter första och sista grundämnet i 4n-serien? (2p)

6. ⁴⁰K sönderfaller via två vägar; EC och ß⁺ följt av gamma. Den utsända gamma-strålningen har energin 1.47 MeV. a) Vilka energier har de två mest intensiva topparna i ett gamma-spektrum från ⁴⁰K? (2p), b) I spektrat förekommer förutom dessa två och röntgenlinjer och även två skarpa toppar med lägre energi. Vad är dessa toppars energi och vad kallas de? (4p)

7. Definiera följande begrepp och ange sorterna i SI-systemet. a) Dos (2p), b) Ekvivalentdos (2p)

8. Beskriv funktionssätt och skillnader mellan en GM-detektor, en proportionaldetektor och en jonkammare? (6p)

9. Vad krävs minst för att en nuklid skall kunna ge en kedjereaktion? (3p)

10. Beskriv vad som menas med radioaktiv jämvikt och när denna kan inträffa. (4p)

DEL B

11. En kärnkemist planerar att flytta en ¹³⁷Cs källa på 5 GBq mellan två strålskärmade behållare. Han tänker använda en lång tång. Flera prov med ett annat föremål har visat att operationen tar 30 sekunder. Vilken är den längd mellan tångens gripklo och dess hadtag som behövs för att hans hand skall få en dos på 0.05 mSv? Källan är så utformad att ß-strålningen stoppas av ytterhöljet. Försumma verkan av luften mellan Cs-källan och handen. (10p)

12. Man skall tillverka ²⁴Na åt en kund genom bestrålning av naturligt natrium i form av NaCl i en reaktor. n-flödet i bestrålningspositionen är 2x10¹⁷n/m²s. Tvärsnittet för reaktionen ²³Na(n,gamma)²⁴Na är 0.53 b i den aktuella positionen. Kunden vill ha en preparatstyrka på 100 MBq och en specifik aktivitet på minst 1000 MBq/g natrium. Tiden från uttag ur reaktorn till leverans hos kunden är 24 timmar. Hur mycket NaCl skall bestrålas (g) och hur lång tid skall bestrålningen pågå? (10p).

13. En läkare bestämmer totala blodvolymen hos en människa genom att injicera 0.1 ml ^99mTcO₄ i en ven. Lösningen har specifika aktiviteten 51 MBq/ml vid injektionstillfället. Åtta timmar senare tas ett blodprov på patienten. Detta prov mäts omedelbart och man finner att specifika aktiviteten är 492 Bq/ml. Beräkna totala blodvolymen. (10p)

14. Isotopseparerat ¹⁰²Pd bestrålades med neutroner för att producera ¹⁰³Pd. Den renade tracerlösningen användes sedan för att studera en separationsmetod mellan palladium och rhodium. I varje experiment satsades 100 kBq ¹⁰³Pd. Volymen av uttagna mätprov motsvarade 5% av hela volymen. Hur länge måste man vänta med att mäta uttagna prover för att störande aktivitet av ^103mRh sjunkit till mindre än 1 Bq i mest ogynnsamma fall?. (10p)

När Du är klar finns svaren här