Tentamen i Kärnkemi ak den 17 april 1998

1. Ange de fullständiga namnen på grundämnena At, Es, Rf och Mt. (2p)

2.a) Vilka nuklider ingår i den isobarkedja som börjar med ¹⁴⁸Dy? (2p) b) Vilka övriga nuklider är döttrar till ¹⁴⁸Dy? (2p) c) Vilka av nukliderna i a) och b) är isotopa? ( 2p) d) Vilka är isotona? (1p) e) Vilka är isomerer? (1p)

3. Hur omvandlas dos till effektiv ekvivalentdos? (1p)

4. Definiera massdefekt resp. massöverskott (ekvationer). (2p)

5. Man brukar dela in neutronkällor i primära och sekundära. Vad är skillnaden? Ge ett exempel på vardera typen. (2p)

6. Stabiliteten hos atomkärnor varierar enligt u-u < u-j ~ j-u < j-j. Varför? (3p)

7. ²⁶⁵Hs sönderfaller till ²⁶¹Sg genom utsändning av en alfapartikel med energin 10.57 MeV. a) Vad är Q-värdet för reaktionen? (1p), b) Hur stor blir dotternuklidens rekylenergi? (1p)

8. ¹⁴O sönderfaller genom ß⁺-emission. Vid sönderfallet utsänds gammastrålning med energin 2.313 MeV. Hur kommer ett gammaspektrum, mätt med en liten HPGe-detektor, att se ut? Namnge de karaktäristiska delarna av spektrum, och förklara vad de beror på. (4p)

9. Naturligt rutenium bestrålas med termiska neutroner under 48 timmar. a) Vilka nuklider bildas? (2p), b) Vilken av de radioaktiva produkterna bildas i störst mängd (vikt)? (1p), c) Vilken av nukliderna har störst aktivitet vid bestrålningens slut? (1p)

10. Vilka krav ingår i begreppet “radiokemisk renhet”? (2p)

11. Förklara begreppet termoluminiscens och ange två tillämpningar. (3p)

12. Beskriv hur en Ge-detektor fungerar. (3p)

13. Hur fungerar en hastighetsselektor (skiss och förklaring)? (5p)

14. En strålkälla som avger 5·10¹⁰ gammakvanta per sekund är innesluten i en blybehållare med 5.0 cm tjocka väggar och yttre radien 8.0 cm. Den utsända strålningens energi är 2.0 MeV. 90 cm från strålkällan placeras en detektor med 4.0 cm diameter och 1.3% total verkningsgrad för 2.0 MeV g-strålning. Hur länge måste man mäta med denna detektor för att registrera 10⁶ pulser? För bly och 2 MeV gammastrålning är my/rho = 0.045 cm²g^-1. rho_Pb = 11.37 g cm^-3. (10p)

15. Vid ett experiment bestrålades en vismuttarget med ¹⁸O- joner för att producera ²²⁴Pa genom reaktionen ²⁰⁹Bi(¹⁸O,3n)²²⁴Pa. Antalet Bi-atomer i target var 2.10·10¹⁸ cm^-2. Intensiteten hos ¹⁸O-strålen var 5.76·10¹⁰ joner/s. Tvärsnittet för reaktionen är 0.5 mb, och halveringstiden för ²²⁴Pa är 0.85 s. Reaktionsprodukterna avlägsnades kontinuerligt från target och Pa separerades i en kontinuerlig kemisk process med 63% utbyte. Lösningen från den kemiska processen pumpades sedan kontinuerligt genom en detektorcell. Detektorns verkningsgrad var 90%. Transporttiden från bildning i target tills aktiviteten nådde detektorcellen var 3.75 s. Uppehållstiden i detektorcellen antas ha varit 4.18 s. Försöket kördes under totalt 4907 s. Hur många pulser registrerade detektorn? (10p)

16. En stamlösning av ¹³⁷Cs (t_½ = 30 år) hade den specifika aktiviteten 1.35 MBq/ml 1985-06-30. För att studera vattenflödet genom en experimentutrustning 1996-05-15 satsades 0.1 ml/min av denna lösning tills konstant aktivitet erhölls i utloppet från utrustningen. Ett då uttaget prov på 5 ml mättes senare samma dag i en mätutrustning vars verkningsgrad var 0.023 för 662 keV gamma. Sönderfall av ¹³⁷Cs leder i 85.21% av sönderfallen till att ^137mBa utsänder gammakvanta med energin 662 keV. Därvid erhölls 1424 pulser under 15 min mättid. Hur stort var vattenflödet? (10p)

17. Vid acceleratoranläggningar i USA och Ryssland planerar man att försöka syntetisera grundämne 114 genom att bestråla ²⁴⁴Pu med ⁴⁸Ca-joner. Vilken är den lägsta energi av sådana joner som kan leda till kompoundkärnreaktioner i targetmaterialet? (10p)

När Du räknat färdigt finns lösningarna här.