Tentamen i kärnkemi ak den 20 december 1997 kl 1415 - 1815

DEL A

1. ¹⁴⁶Tb inleder en kort sönderfallskedja. a) Vilka nuklider ingår i denna? 2p), b) vilka av dessa är isotoner? (1p), c) vilka är isobarer? (1p), d) vilka är isomerer? (1p)

2. ¹⁵⁸Tb kan dels sönderfalla med utsändande av en ß-partikel och dels genom elektroninfångning. Förklara med en enkel skiss över bindningsenergin och kommentar till denna varför detta är möjligt. (5p)

3. Varför innehåller vissa GM-rör en liten halt av alkohol i ångform? (2p)

4. Hur definieras K-värdet för en cyklotron? (2p)

5. I havsvatten utanför nordnorge kan man påvisa radioaktiva Cs-isotoper. Ge förslag på hur man kan bedöma om detta Cs kommer från gamla kärnvapenprov vid Novaya Zemlya eller från isbrytarreaktorer som nyligen dumpats på havsbotten utanför samma plats? (3p)

6. a) Vad är dödtid? (2p), b) Hur korrigerar men för denna? (ge relevant ekvation) (3p)

7. Den mycket kortlivade nukliden ⁸Be sönderfaller genom utsändande av en alfa-partikel med enegin 46 keV. Vad är massan hos ⁸Be i u om ⁴He har ett massöverskott på 2425 keV? (Se upp med rekylenergin!) (6p)

8. a) Hur beräknas den effektiva ekvivalentdosen, HE? (2p), b) Vilken SI-enhet har denna? (1p)

9. Vid mätning av ett gammaspektrum från ett starkt preparat innehållande ^99mTc (E_gamma 140 keV) observerar man en högsta topp i kanal 1010 och en mycket svagare topp i kanal nr 2260. Hur många kanaler per keV hade man vid den aktuella mätningen? (5p)

10. Vilka typer av radioaktivt sönderfall leder till en isobar? (Ge reaktionsformler) (4p)

DEL B

11. Ett prov som innehåller 10¹⁰ Bq av ¹⁵⁵Eu (t_½ 4.96 år, E_gamma 87 keV, 34% och 105 keV, 21%) har isoleras ur bestrålad uran- metall. Det punktformiga provet är placerat i en liten aluminiumkapsel med 2 mm väggtjocklek. Vad blir dosraten på 25 cm avstånd från kapselns centrum (Gy/h)? (10p)

12. Man bestrålar ett litet target av Pt-metall i en reaktor vid ett n-flöde på 4*10¹⁴ n/cm²s under 1.0 minut. 10 dygn senare isoleras guld i kemiskt ren form utan tillsats av bärare genom vätske-vätske extraktion. Vad är specifika aktiviteten hos ¹⁹⁹Au i guldlösningen 11 dygn efter bestrålningens slut (Bq/g Au)? sigma för reaktionen ¹⁹⁶Pt(n,gamma)¹⁹⁷Pt antages vara 0.75 b och sigma för ¹⁹⁸Pt(n,gamma)¹⁹⁹Pt antages vara 3.7 b. Försumma inverkan av metastabila tillstånd och nya n,gamma reaktioner i produkterna. (10p)

13. För att bestämma blodmängden i ett försöksdjur isolerades röda blodkroppar från ett uttaget blodprov. Dessa märktes sedan med ^99mTc (t_½ 6.02 h) och blandades upp med 10 ml plasma. Ett 1 ml prov på denna blandning mättes 10 minuter senare med en scintillationsdetektor varvid man fick 32016 pulser under 30 sekunder. Exakt samtidigt med mätningen injicerades 7 ml märkt plasma i en ven på försöksdjuret. Fyra timmar senare togs ett nytt blodprov och 5 ml av detta mättes omedelbart med samma utrustning som använts tidigare. Därvid fick man 2516 pulser under 5 minuters mätning. Hur stor var försöksdjurets blodvolym (liter)? Försumma detektorns bakgrund. (10p)

14. Under full drift har Sverige 33 GW_th reaktoreffekt. Om tvärsnittet för ²³⁵U(n,gamma)²³⁶U är 98.6 b och tvärsnittet för ²³⁵U(n,f) är 582 b, hur många kg ²³⁶U produceras per dygn? Klyvning av övriga nuklider försummas och fissionsenergin för ²³⁵U antages vara 200 MeV. (10p)

När Du är klar finns lösningarna här