Tentamen i kärnkemi ak den 14 februari 1998 kl 0845 - 1245

1. ¹⁸⁹W 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. ^242mAm sönderfaller till 0.45% genom utsändande av alfapartiklar och resten med IT. ²⁴²Am sönderfaller till 82.7% genom utsändande av en ß^--partikel och resten genom elektroninfångning. Rita upp sönderfallsschemat för ^242mAm, inklusive ²⁴²Am. (5p)

3. Vad menas med comptonspridning av gammakvanta? (2p)

4. Vad menas med isotopbråk? (2p)

5. Gör en skiss över hur gammaspektrum från ¹³⁷Cs skulle se ut om det mättes med en högupplösande HPGe-detektor och ange orsaken till de olika delarna i detta spektrum. (4p)

6. Den alfapartikel som utsänds vid sönderfall av ^242mAm har energin 5.207 MeV. Vad blir rekylenergin hos dottern? (4p)

7. ²⁴²Am har halveringstiden 16.01 timmar. Beräkna med ledning av uppgifterna i fråga 2 ovan de partiella halveringstiderna för sönderfallssätten hos denna nuklid. (4p)

8. Följande data erhölls vid mätning av ett nyframställt prov. Rita sönderfallskurvan och analysera denna. Beräkna halveringstider och aktiviteter i Bq vid t=0. Antag att mätverkningsgraden är 50%. (4p)

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

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

11. Vilka stabila valenstillstånd har joner av Th, Pa och U i sura luftade vattenlösningar? (3p)

12. Man har injicerat 1 MBq av ¹³¹I (t_½ 8.04 d) i en patient för undersökning av sköldkörtelns funktion. Antag att all injicerad jod omedelbart upptages i sköldkörteln, vikt 50 g. Den biologiska halveringstiden för jod är 140 dygn. Medelenergierna vid sönderfall av en atom ¹³¹I är 0.382 MeV gamma och 0.192 MeV beta. Hur stor blir den totala dosen till patientens sköldkörtel (Gy)? Försumma utsändning av gamma- och betastålning från sköldkörteln till omgivningen. (10p)

13. Ett laboratorium tillverkade 1 GBq ¹⁴⁷Nd genom att bestråla ren Nd₂O₃ i en reaktor under 2 timmar vid ett flöde på 2*10¹³ n cm^-2 s^-1. Det bestrålade provet löstes i salpeter- syra och späddes till 20 ml. Av denna lösning återstod 5 ml. Vid en kontrollmätning av återstående lösning 25 veckor efter bestrålningen observerades en gammalinje vid 1274 keV som härstammar från ¹⁵⁴Eu. Intensiteten beräknades motvara 170 Bq av ¹⁵⁴Eu. Hur stor var halten av Eu i den använda Nd-oxiden (vikts%)? Använd nuklidkartans tvärsnitt. (10p)

14. För att mäta volymen av lösning i en uppsamlingstank för avloppsvatten tillsattes snabbt 10 liter av en lösning som då innehöll 20 MBq av ²⁴Na. Ca ett dygn senare uttogs ett prov på 50 ml. Detta mättes under 10 minuter exakt 25 timmar efter tillsatsen. Därvid fick man 1735 pulser i en topp med gammaenergin 1369 keV. Vid sönderfall av ²⁴Na utsänds gammakvanta med denna energi i 100% av fallen. Verkningsgraden hos detektorn vid aktuell gammaenergi var 0.023. Hur stor var avloppsvattenvolymen innan lösningen tillsattes? (10p)

15. En TRIGA-reaktor har ett bränsle av höganrikat ²³⁵U. Denna typ av reaktor kan pulsas genom att en central styrstav avlägsnas med tryckluft. Pulsens längd var i ett fall 0.1 s. Därvid steg först reaktorns värmeeffekt exponentiellt med tiden från 1 MW till 30000 MW för att sedan avklinga exponentiellt till 1 MW med samma tidskonstant. Hur många atomer av ²³⁵U fissionerade under pulsen? Antag 200 MeV per fission. (10p)

När Du är klar finns lösningarna här