Kjernefysikk

Question 1

Hva er et “nukleon”?

Answer 1

Nukleon – eller kjernepartikkel – er en fellesbetegnelse for de to partiklene proton og nøytron. Protoner og nøytroner har omtrent like store masser, men protoner har en positiv ladning e, elementærladningen. Nøytronet har ingen ladning

Question 2

Definér “nukleontall” og “protontall”

Answer 2

Nukleontallet er antallet nukleoner i en atomkjerne. Protontallet – også kalt atomnummeren – er antall protoner i kjærnen

Question 3

Definér “nuklide”

Answer 3

Nuklide er navnet på et bestemt atomslag. En nuklide har et bestemt antall protoner og et bestemt antall nøytroner. For en nuklide bruker vi symbole ^A_ZX, der X er det kjemiske symbolet for vedkommende grunnstoff, A er tallet på nukleoner i kjernen, og Z er tallet på protoner i kjernen

Question 4

Definér “isotop”

Answer 4

Isotoper er forskjellige nuklider av det samme grunnstoffet

Question 5

Hvilke symboler bruker vi for ett enkelt proton, nøytron og elektron?

Answer 5

Protonet og nukleonet har nukleontallet 1. Protonet har ladningen 1e, nøytronet har ingen ladning. Nukleontallet for elektronet er null, og elektronet har ladningen -1e

Question 6

Hva består alfa-stråling av, og hvilken rekkevidde har den?

Answer 6

Alfa-stråling består av partikler som inneholder to protoner og to nøytroner, slik som heliumkjerner.

Alfa-stråling har kort rekkevidde, bare noen centimeter i luft, og mindre enn 0,1 mm i aluminium.

Question 7

Hva består beta-stråling av, og hva er rekkevidden?

Answer 7

Beta-stråling består av elektroner med svært høye kinetiske energier.

Beta-stråling har større rekkevidde enn alfa-stråling. Beta-stråler når flere meter i luft, og ca 1 cm i aluminium.

Question 8

Hva består gamma-stråling av, og hva er rekkevidden?

Answer 8

Gamma-stråling består av fotoner med svært høy frekvens og stor foton-energi.

Gamma-stråling har svært stor rekkevidde, og kan gå gjennom flere centimeter tykke lag av bly.

Question 9

Hva skjer med en atomkjerne som sender ut alfa-stråling?

Answer 9

Atomet sender ut 2 protoner og 2 nøytroner, og vi får en ny datterkjerne med atomnummer to lavere enn det opprinnelige stoffet.

I eksempelet blir uran omdannet til thorium

Question 10

Hva skjer når en atomkjerne sender ut beta-stråling?

Answer 10

Når en atomkjerne sender ut beta-stråling, sender den ut et elektron og et anti-nøytrino (partikkel med svært liten masse og som er elektrisk nøytral). I tillegg omdannes et nøytron til et proton, og vi får et nytt stoff med ett atomnummer høyere.

Question 11

Hva skjer når en atomkjerne sender ut gamma-stråling?

Answer 11

Akkurat som atomer i sin helhet kan være i bestemte energinivåer, kan også selve atomkjernen være i bestemte energinivåer. Etter en alfa- eller beta-utsending hender det at den nye datterkjernen blir dannet i en eksitert tilstand. Når datterkjernen faller ned til et lavere nivå sendes det ut gamma-stråling.

(I eksemplet er nitrogenkjernen dannet i en eksitert tilstand)

Question 12

Definér “kjernereaksjon” i én setning

Answer 12

Kjernereaksjoner er oppbygning eller nedbrytning av atomkjerner

Question 13

Hva sier bevaringsloven for elektrisk ladning?

Answer 13

Den innebærer at summen av de lave indeksene skal ha samme verdi på begge sider av reaksjonspila. Med andre ord; ladning kan ikke forsvinne

Question 14

Hva sier bevaringsloven for nukleontall ved kjernereaksjoner?

Answer 14

Den innebærer at summen av de høye indeksene skal ha samme verdi på begge sider av pila

Question 15

Hva er hvileenergi, og hvordan er den uttrykt?

Answer 15

Et legemes hvileenergi er energi legemet har, kun på grunn av sin masse. Denne energien blir frigjort i kjernereaksjoner.

Et legemes hvileenergi, der m er massen, og c er lysfarten, er gitt ved:

Question 16

Hva sier “energi-masse-loven”?

Answer 16

Når vi tar med alle former for energi, også hvileenergien E = mc², er totalenergien i et isolert system bevart

Question 17

Hva er massesvinn i en kjernereaksjon?

Answer 17

Massesvinn får vi når vi har en kjernereaksjon, og massen etter reaksjonen er mindre enn massen før reaksjonen

Question 18

Hva er ‘reaksjonsenergi’?

Answer 18

Energien E_r = m_sc², som viser seg i form av kinetisk energi og strålingsenergi etter en kjernereaksjon, kaller vi for reaksjonsenergien E_r

Question 19

I kjernefysikken, hva aktivitet, A, et uttrykk for?

Answer 19

Aktivitet, A, er et uttrykk for hvor fort den radioaktive omdanningen i et stoff foregår. Aktivitet er altså antall omdanninger per tid. Enheten for aktivitet er s^-1, som i forbindelse med radioaktivitet blir kalt becquerel, Bq.

(Der delta-N er antall omdanninger, og delta-t er tida, er A:)

Question 20

Definér ‘halveringstid’

Answer 20

Halveringstida t_1/2 for et radioaktivt stoff er den tida det tar før halvparten av atomkjernene er omdannet til andre typer kjerner

Question 21

Gi et uttrykk for aktiviteten til et radioaktivt stoff etter tida t, der halveringstida er t_1/2

Answer 21

Aktiviteten til et radioaktivt stoff, er A₀ er aktiviteten før tida t, kan gis ved:

Question 22

Hvis N₀ er antallet radioaktive kjerner i et stoff, hvordan kan antallet radioaktive kjerner N uttrykkes etter tida t, der halveringstida er t_1/2?

Answer 22

Antallet radioaktive kjerner N igjen etter tida t, er gitt ved:

Question 23

Definér ‘fisjon’

Answer 23

En prosess der en atomkjerne med stor masse blir spaltet til kjerner med middels store masser, kaller vi en fisjon.

Både ved fusjoner og fisjoner får vi massesvinn, og reaksjonsenergi i form av kinetisk energi og/eller elektromagnetisk stråling

Question 24

Definér ‘fusjon’

Answer 24

En prosess der atomkjerner med liten masse går sammen til en kjerne med større masse, kaller vi en fusjon.

Både ved fusjoner og fisjoner får vi massesvinn, og reaksjonsenergi i form av kinetisk energi og/eller elektromagnetisk stråling