Izotóptechnika és sugárvédelem

III. fizikus hallgatóknak


Könyvek:

1. Kiss Dezső, Horváth Ákos, Kiss Ádám: Kísérleti atomfizika (Eötvös Kiadó 1998)
I.1. táblázat, 5.2.3 és 5.2.4 al-alfejezetek, 7. fejezet: 1.-4. alfejezetek, 8. fejezet: 1., 2. alfejezet, 8.4.2, 8.4.3, 8.5.1 és 8.5.2 al-alfejezetek. 9.1 és 9.2 alfejezetek, 10. fejezet teljesen, 13. fejezet: 1. és 3. alfejezetek, 2. és 4. alfejezetek csak a szóbelire, 20. fejezet teljesen, kivétel a 20.2.7.

2. Kiss Dezső, Kajcsos Zsolt: Nukleáris technika, (Tankönyvkiadó 1984) 69-136. oldal

3. K.N. Muhin: Kísérleti Magfizika. (Tankönyvkiadó 1985)
30-60. oldal, 65-67. oldal, 111-117. oldal, 663-666. oldal.

4. Fizikai Szemle 1993. októberi szám, 389-398. oldal

5. Sükösd Csaba: Magfizikai Laboratóriumi Gyakorlat ELTE TTK jegyzet, J-ELTE TTK-111, 1-30 oldal.

Ajánlott irodalom:

Vértes Attila: Magkémia, ELTE TTK jegyzet, J3-1327, 63-74. oldal, 101-102. oldal

Vizsgatételek:

1. Az atommagok általános tulajdonságai


A radioaktivitás felfedezése, az elektron felfedezése, a rádium előállítása, az atommag létének felfedezése, az első magreakció, a neutron felfedezése

Az atommagok méretének meghatározási módszerei anomális Rutherford-szórással, neutronelnyelődési hatáskeresztmetszetből, nagyenergiájú elektronszórásból, müonatomok karakterisztikus röntgensugárzásából, a magok sűrűségének sugárfüggése, ekvivalens magsugár, ennek tömegszámfüggése, neutronbőr

Az izotóptérkép, a magerők alaptulajdonságai az izotóptérkép alapján, potenciálgödör modell, cseppmodell, kötési energia, félempírikus kötési formula, tagok jelentése, Fermi-féle-gáz modell, a magerők hatótávolságának kicserélődési modellje, Yukawa-potenciál gondolatmenete és alakja, a stabilitás völgyének egyenlete


2. Radioaktivitás


2.1. A radioaktivitás fajtái
alfa, béta, gamma radiaoktivitás felfedezése, alaptulajdonságai, béta bomlás fajtái, elektromágneses átmenetek fajtái, gamma-bomlás multipolaritása, hasadás alapvető tulajdonságai.

2.2. A radioaktivitás időbeli lefolyása
egyszerű bomlás, aktivitás, felezési idő, átlagos élettartam, (hány radonatom van egy teremben?) soros, párhuzamos bomlás, leányelemek számának időfüggésének levezetése, teljes aktivitás, radioaktív egyensúly definíciója, egyensúly elérési ideje, radioaktív sorok, radioaktív sorokban az egyes elemek számának időfüggése, aktivitásuk, egyensúly beállása radioaktív sorban, természetes radioaktív családok.
A radioaktivitás statisztikus jellege, szórás, átlag, az elbomlott magok számának eloszlásai
hatáskeresztmetszet, indukált radioaktívitás, indukált atommagok radioaktivitásának időfüggése, elnyelődés anyagban, az intenzitás helyfüggése semleges részecskék sugárzása esetén.

3. Sugárzás és anyag kölcsönhatása


3.1. Nehéz töltött részecskék ionizációs fékeződése
Egy alfa részecske energiaátadása egy elektronnak (ionizáció elemi eseményének számolása), Bethe-Bloch-formula, skálatörvény, hatótávolság, straggling, részecskeazonosítás DeltaE-E módszere

3.2. Elektronok energialeadása
ionizáció, fékezési sugárzás, kritikus energia, Cserenkov-sugárzás, energiaeloszlások, sugárzási-hossz, kozmikus záporok, nagyon-nagyon nagy energiájú kozmikus részecskék detektálása

3.3. Gamma-sugárzás és az anyag kölcsönhatása
foto-, Compton-effektus, párkeltés, annihiláció, rendszámfüggés, energiafüggés, legvalószínűbb folyamat térképe, leadott energia eloszlása, elemi folyamatok, teljes energia csúcs, Compton-hátság, Klein-Nishina formula, Compton-él.

4. Detektorok


4.1. Vizuális detektorok
buborékkamra, expanziós (Wilson-féle) ködkamra, diffúziós ködkamra, szikrakamra, magemulzió, szilárdtest nyomdetektor

4.2. Szcintillációs detektor
szcintillátor fajtái, szcintilláció mechanizmusa szerves szcintillátorban, szervetlen szcintillátorban, fotoelektronsokszorozó működése, a szcintillációs detektor energiafelbontó képessége

4.3. A félvezető detektor
fő gondolata, Si(Li), Ge(Li), HPGe, felületi záróréteges detektorok, energia felbontóképesség, 22Na spektruma, összehasonlítás a szcintillációs detektor spektrumával

4.4. A gáztöltésű detektorok
ionizációs kamra, proporcionális számláló, GM-cső, drift-kamra, Time Projection Chamber, áram-feszültség karakterisztika, gázerősítés, rekombináció, katód fotoeffektus, kioltógázok szerepe, holtidő, holtidő hatásfok.
Az energiamérés lehetősége, energiafelbontóképesség

4.5. Cserenkov detektorok
Az effektus, milyen részecskékre használható, összeállítás, differenciális Cserenkov-detektor, mechanizmus, irányfüggés

4.6. Neutrínódetektorok
A neutrínóhipotézis, a neutrínó detektálási alapfolyamatai, Szalay-Csikai kísérlet, Davis-kísérlet, Reines-Covan kísérlet, Gallex és Sage kísérletek, Bajkál-tavi detektor, Super-kamiokande, neutrínódetektorok küszöbenergiája, napneutrínó-fluxus összetétele, -rejtélye, SNU.

4.7. Neutrondetektorok

magreakción alapuló detektorok alapfolyamatai, a hatáskeresztmetszet nagyságának szemléltetése, megvalósítási lehetőségei, a folyamatok hatáskeresztmetszetének energiafüggése, az alak értelmezése.

visszalökődési detektor, detektált energia eloszlásának számolása visszalökődési detektor esetén, ennek összehasonlítása a méréssel

neutronforrások (csak szóbelire), radioaktív források, gyorsítós források, spallációs források.

5. Sugárvédelem

5.1. Kockázat
vállalt-, kényszerített-, munkahelyi-, társadalmilag átlagos munkahelyi-, vállalható kockázat, kockázat egysége, egy folyamat kockázatának kiszámolása, munkahelyi kockázatok nagyságrendjei

5.2. Dózisfogalmak
elnyelt dózis, dózisteljesítmény, egyenérték-dózis, effektív egyenérték-dózis, egésztest dózis számítása, minőségi faktor (sugárzási tényező), egységek, dózisállandó, pontszerű gamma- forrás által keltett effektív egyenérték-dózis számolása.

5.3. Sugárzások biológiai hatásai
determinisztikus hatás, sztochasztikus hatás, félhalálos dózis, dózis-hatás görbék, sugárzások biopozitív hatásainak lehetősége, ennek lehetséges magyarázatai

5.4. Dóziskorlátozások
Sugárveszélyes munkahelyen dolgozók éves dóziskorlátja, nem sugárveszélyes helyen dolgozók éves dóziskorlátja, ezek filozófiája.

5.5. Természetes sugárterhelés
Természetes sugárterhelés összetétele, nagysága, energiatermelés környezeti radioaktív kibocsátásai, az ember radioaktivitása, radon.