Nuclear Chemistry - MC270P93

• Title: Jaderná chemie
• Czech title: Jaderná chemie
• Guaranteed by: Department of Organic Chemistry (31-270)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2024
• Semester: winter
• E-Credits: 3
• Examination process: winter s.:combined
• Hours per week, examination: winter s.:2/1, C+Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment; priority enrollment if the course is part of the study plan
• Guarantor: Dr. Lukáš Rýček, M.Sc.
• Teacher(s): Ing. Kateřina Ondrák Fialová; Dr. Lukáš Rýček, M.Sc.; doc. Ing. Stanislav Smrček, CSc.; Ing. Petra Suchánková, Ph.D.
• Incompatibility : MC270P58

Annotation

English

Structure of atomic nucleus (basic interactions, elementary particles, nuclear forces), radioactive decay (basic kinetics, units of radioactivity, alpha, beta decay, spontaneous fission), nuclear reactions (basic mechanisms, reactions induced by neutrons, reactions induced by accelerated particles and photons, termonuclear reactions), interaction of nuclear radiation with matter (interaction of alpha radiation, beta radiation, gamma radiation, chemical and biological effects of nuclear radiation), basic methods of measurement of nuclear radiation, measurement of activity, dosimetry).l

Last update: Rubešová Jana, RNDr., Ph.D. (26.02.2018)

Czech

Předmět Jaderná chemie dává posluchačům základní přehled jak v oblasti teoretické jaderné chemie, tak i v její aplikované oblasti jako je detekce jaderného záření, použití radionuklidů ve výzkumu, problematika jaderných elektráren či radioekologie. V průběhu kurzu dostávají posluchači řadu informací, které jim umožní kvalifikovaně hodnotit rizika spojená jak s přirozeným výskytem, tak i využitím radionuklidů.

Last update: Rubešová Jana, RNDr., Ph.D. (26.02.2018)

Literature

L. Lešetický: Struktura látek. Atomové jádro. Universita Karlova, Praha, 1992.
O. Navrátil a kol. : Jaderná chemie, Academia Praha, 1985.
V. Majer a kol.: Základy jaderné chemie. SNTL Praha 1981.

Mizera J., Gosman., Lebeda.: Výpočty pro jaderné chemiky, jaderná chemie, elektrochemie, Praha, ČVUT 2001.

Last update: Smrček Stanislav, doc. Ing., CSc. (27.09.2023)

Requirements to the exam

Zkouška se skládá ze dvou částí písemné a ústní. Písemná část sestává z tří teoretických otázek a výpočetního příkladu a je hodnocena bodovým hodnocením 3x25 bodů za teorii a 25 bodů za početní příklad. Celkový maximální počet bodů je 100, k postupu do dalšího (ústního) kola je zapotřebí minimálně 60 bodů. Výsledek 0 bodů z některé části písemné zkoušky anuluje body ostatní.
Ústní část sleduje celkovou orientaci v oboru jaderná chemie, součástí je i rozbor první písemné části, případné upřesnění odpovědí v ní obsažených, získání více než 60 bodů z písemné části neznamená automaticky úspěšné složení zkoušky.

Ke zkoušce je nutné přinést vlastní kalkulačku, možno použít vlastní periodickou tabulku.

Cvičení doplňuje základní přednášku z jaderné chemie ve smyslu řešení jaderně chemických výpočtů týkajících se především kinetiky a energetiky jaderných reakcí. Součástí cvičení je rovněž detailnější náhled do speciálních kapitol jaderné chemie, jako jsou např. elementární částice, radionuklidové generátory či jaderné reaktory.

Náplň cvičení:

1) Úvod do fyziky elementárních částic
2) Jaderné reakce
3) Kinetika jaderných reakcí - výpočty
4) Energetika jaderných reakcí - výpočty
5) Radiochemické rovnováhy – výpočty

Cvičení je zajišťováno pedagogy z Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské, bude probíhat v podobném komunikačním prostředí a na platformě moodle (ČVUT). Cvičení probíhá jako dvouhodinové 1x za 14 dní.

Cvičení je ukončeno zápočtem. Podmínky pro udělení zápočtu:

Výsledek zápočtového testu vyšší než 70 % pro předtermín a 60 % pro normální termín z maximálního bodového zisku.

Last update: Smrček Stanislav, doc. Ing., CSc. (27.09.2023)

Syllabus

1. Struktura atomového jádra. Silová působení. Vlastnosti mikročástic. Systematika subnukleárních částic. Atomové jádro.
2. Samovolné jaderné přeměny. Radioaktivita. Základní typy přeměn.Kinetika a energetika jaderných reakcí. Spontánní štěpení. Zvláštní přeměny.
3. Jaderné reakce. Obecné zákonitosti, kinetika. Reakce neutronů. Reakce nabitých částic. Reakce fotonů. Štěpné rekce. Jaderná fúze. Zdroje jaderných střel.
4. Jaderné záření. Interakce záření s látkou. Detekce jaderného záření. Biologické účinky záření.
5. Vlastnosti nuklidů. Systematika nuklidů. Přirozené a umělé radionuklidy.
6. Jaderná energie. Jaderné reaktory, štěpení uranu.

Last update: Smrček Stanislav, doc. Ing., CSc. (27.09.2023)

Learning outcomes

Po absolvování předmětu student:

Popíše strukturu atomového jádra a vysvětlí principy jeho stability/nestability, velikost vazebné energie a definuje základní jaderné parametry.

Rozliší jednotlivé typy dezintegrace nestabilních nuklidů (alfa, beta, gama rozpad, záchyt elektronu, interní konverze) a vypočítá pokles radioaktivity s časem (kinetika radioaktivního rozpadu), hmotnost nuklidů dané aktivity a posoudí energetickou bilanci uvedených pochodů.

Vysvětlí princip radioaktivní rovnováhy a aplikuje tyto poznatky na výpočet parametrů radioaktivních rovnováh.

Objasní principy interakce terčového atomu při ostřelování proudem částic, vypočítá parametry ozařování a výslednou aktivitu

Vysvětlí princip řetězové reakce a průběh štěpení 235U včetně energetické bilance

Popíše základní typy detektorů radioaktivity a vysvětlí, na jakých principech jsou založeny (plynově ionizační, scintilační, polovodičový, fotografický, mlžná a bublinková komora)a znázorní jejich schemata. Objasní jejich vlastnosti (velikost aktivity, energetická závislost) a způsob vyhodnocení naměřených hodnot.

Vysvětlí a na příkladech ukáže využití radionuklidů v praxi (stopovací metody, RIA, nukleární medicína, neutronová aktivační analýza, radioanalytické metody).

Popíše principy a komponenty jaderného reaktoru, vysvětlí princip jeho fungování. Objasní fungování jaderné elektrárny, vymezí jejich typy a zdůvodní její přednosti a nedostatky.

V rámci cvičení student aplikuje získané znalosti na řešení jaderných reakcí, kinetiky, radioaktivních rovnováh, ozařování proudem částic a generátorů radionuklidů.

 

Last update: Smrček Stanislav, doc. Ing., CSc. (20.09.2024)