0 1 2 3 4 5 6 7 Toplam

Adı Soyadı: 21/08/2017 İmza:

FZM316 NÜKLEER FİZİK I BÜTÜNLEME SINAV SORULARI

S0) İyonize radyasyon doz ve aktivite birimleri nelerdir? Yazınız.

S1) t=0 anında 𝜆𝜆1 bozunum sabitine sahip A elementi N1 çekirdeğe sahiptir. A çekirdeği 𝜆𝜆2 bozunma sabitine ve N2 çekirdeğine sahip B elementine bozunmaktadır. B elementi ise son olarak N3 çekirdeğine sahip kararlı C elementine dönüşmektedir. Bu bozunumları dikkate alarak kalıcı denge şartını elde ediniz. Ayrıca bir bozunumun kalıcı dengeye gelmesi için gerekli süreyi elde edilen eşitlikten tahmin etmeye çalışınız.

S2) Aşağıdaki reaksiyonların reaksiyon enerjilerini, Q hesaplayınız. Hangi reaksiyonlar endotermik veya ekzotermiktir belirleyiniz. Gerekli olan reaksiyonlar için eşik enerjisini, Eeşik bulunuz.

a.) γ + N713 → C612 + H11

b.) n01 + Li36 → H13 + He2

4

c.) H11 + n01 → H12 + γ

S3) Be49 elementi için bağlanma enerjisini, hem kütle farkını dikkate alarak hem de sıvı damlası modeline göre elde ediniz.

S4) Th90230 → Ra88

226 + 𝛼𝛼24 bozunumunda açığa çıkan 𝛼𝛼 parçacığının hızını, kinetik enerjisini ve geri tepen çekirdeğin kinetik enerjisini bulunuz.

S5) 4 H12 → 2 He2

4 + 47.7 MeV’lik bir füzyon reaktöründe 3000MW’lik güç elde edebilmek için bir günde gerekli olacak döteryum miktarını bulunuz.

S6) Bir insanın ortalama kütlesi 70 kg kadardır ve %18 Karbon ile %0.2 Potasyum içerir. Böyle

bir insanda kaç µCi 14C ve 40K bulunur?

S7) 238U’in yarı ömrü 4.5 × 109 yıldır. 235U’in yarı ömrü ise 7.1× 108 yıldır. Şu an dünyada bulunan uranyum elementindeki 238U oranı %99.3; 235U oranı %0.7’dir. Dünyanın ilk oluştuğu anda ise bu oranların sırasıyla %77.9 ve %22.1 olduğu bilindiğine göre dünyanın yaşını hesaplayınız.

NOT: S0 yanıtlanması zorunlu kanaat sorusudur. Diğer sorular 20 puan değerindedir. Zorunlu soru hariç 5 soruyu (5+ S0) yanıtlayınız. Elementlere ait gerekli bilgiler arka sayfadaki Tablo1’de verilmiştir. Sınav Süresi 100 dakikadır. Başarılar.

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ

Tablo1:

Element Atomik Kütle (u)

Yarı Ömür Nötron Soğrulma Tesir Kesiti

(Barn)

Doğadaki bolluk oranı

𝐇𝐇𝐇𝐇𝟐𝟐𝟒𝟒 4.002603 Kararlı 0.007 % 99.99 𝐋𝐋𝐋𝐋𝟑𝟑𝟔𝟔 6.015122 Kararlı 940 % 7.59 𝐇𝐇𝟏𝟏𝟏𝟏 1.007825 Kararlı 0.33 % 99.99 𝐇𝐇𝟏𝟏𝟐𝟐 2.014101 Kararlı 0.00051 %0.015 𝐇𝐇𝟏𝟏𝟑𝟑 3.016049 12.32yıl(𝛽𝛽−) - - 𝐍𝐍𝟕𝟕𝟏𝟏𝟑𝟑 13.005738 9.96 dk (𝛽𝛽+) - - 𝐁𝐁𝐇𝐇𝟒𝟒𝟗𝟗 9.012182 Kararlı 0.0076 %100

𝐓𝐓𝐓𝐓𝟗𝟗𝟗𝟗𝟐𝟐𝟑𝟑𝟗𝟗 230.033133 75470yıl(Alfa) 7.37 0.02%

𝐑𝐑𝐑𝐑𝟖𝟖𝟖𝟖𝟐𝟐𝟐𝟐𝟔𝟔 226.025409 1600 yıl 12.8 - 𝐍𝐍𝟕𝟕𝟏𝟏𝟒𝟒 14.003074 Kararlı 1.91 % 99.63 𝐂𝐂𝟔𝟔𝟏𝟏𝟐𝟐 12 Kararlı 0.0035 % 98.93 𝐎𝐎𝟖𝟖𝟏𝟏𝟕𝟕 16.999131 Kararlı 0.00016 % 0.038 𝐂𝐂𝟔𝟔𝟏𝟏𝟒𝟒 14.003241 5730 yıl Trilyonda bir 𝐊𝐊𝟔𝟔𝟒𝟒𝟗𝟗 39.963998 1.25×109 yıl % 0.0117 𝜶𝜶𝟐𝟐𝟒𝟒 4.001506 - - 𝒑𝒑𝟏𝟏𝟏𝟏 1.007276 - - 𝒏𝒏𝟗𝟗𝟏𝟏 1.008664 - - 𝒆𝒆−𝟏𝟏𝟗𝟗 0.000548 - -

Sıvı damlası modeline göre Yarı deneysel Bağlanma Enerjisi:

BE=15.75 (MeV) × 𝐴𝐴 − 0.711(MeV) × 𝑍𝑍(𝑍𝑍 − 1)𝐴𝐴−13 − 17.8 (MeV) × 𝐴𝐴

23 − 23.7 (MeV) ×

(𝐴𝐴−2𝑍𝑍)𝐴𝐴

2+ 𝛿𝛿(𝐴𝐴,𝑍𝑍)

𝛿𝛿(𝐴𝐴,𝑍𝑍):

⎩⎪⎨

⎪⎧

+34𝐴𝐴−34 ; Ç𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 − Ç𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖

0 ; 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − Ç𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 Ç𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 − 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇

−34𝐴𝐴−34 ; 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ⎭

⎪⎬

⎪⎫

attuuTra-l+---

U:Nl

t=oto N,o

+:NL

c

Ng

N3p aN:.o{ ,/

d$ . -A,rlrd^

&$a Xilr -AzNzI&t

Jnr. <. Ar N zd,k

P*\t",n DaSt Lfr

N-tf ) > tJ,o

(;i;..toz

L\)

t1-)

U)

cJ , t+'\

l.lzt+) :

blj L+\

+

),* -:r+ \-elJ

= il*. 'o -)'*

","*[;'':i*J-*," ['*r'*;J]

t-r, ["- \r-g ^'I

+ Ne-tS

J*e, Xo

VL

=. + N,o

.\Z

)"-rrt AL

Ir-.t') \ De^k-\ er-t,'AL yotcllltl'.L) il" -+Srr,)z Yo.1 td'

o,*,ht G-"-.o.r

(,.L''/,rL ?]e- [61e- c'ddrd< 'b*\s-\q,1. ?')i ''

\1Nz- = \tNP

ffi-\LI

cL) d) t+

q

t-tI

err.rg{ = l-gL

t3N4

7'z+5

q,=tfu

-r'nq

-'l 4--1*.nbr.1 J

o"

\&t-" *'t)J*"6t

$,*w\;/

{d' It.. oo s]lJ ..^

Q:--

1,1\ Po(

\-

-l Lu - 1'o o?tf: "n ) a'

=) ,t LO o\l' ioi^ '"ffl}|";

ff^^LI-' 4 L€sl[ n*n/J;")

t\+ e\=,a\\ "^,I ' =r.g\nr/

?-oef-f1*- YNxs; tc-r^

er l..l'\€.-^\1. =

b) I +'5u 4L\,- l++ ; t+<-l-

qz- Lt-oo8 E6qP+ 6'<olst'l-ttr

li= \,ra uev \; d>3

O i-r *ln -) lu*-/

\-(".u t*- )"'

2- 'r

1,o\ 6o95\l - q-ooz6o3u)x

/ f loultcr^-lt.-Ler, *d. )

Q= 2 | z-2-lqN + {)o, *-r-V-{r- t---.tA7e)

ca)

C\) L€

C\) be- ele^.^{-iq

r: e-''rf+lgct1*4-VL-t? \e-3-Fto r..,.,--

(^ -. \\9r.\€f1r1, ts0)

t. c\zt-eZu)r'i

DS\oa.". e'1e^f^^^

Nx"^n - (\ a C.) *t-t

rte x nry tfx"'p ft^5 ts.)*#

'= \' I Lt

\ x l.oo? LH4ll ix 't -co9(6\^t-'

l/. aln t-- l+.8 x A '-13.T1 83)4

s rJ',tI'-) . -oa cAa- Ae It o;:b,,* e6"l )

l'

J[A,"\ - o

Vr at- t-- t?-t x (91

"l'+(g - a )-3

* Lt-\) ft

I ,.-qF"s-,*/ T-T!sr1 '|cr\r

qxjxCS)

x

t\

'4,

,\x

cLl @= \t.erfrft- o'+t\

L=\ rA-9 -ra-- ( t\^ A-5tord =\tg'q\=t6

-/ ( -tun.-/L

+.\ L\-T) q,eli/'Aa\<-rr\' 'tl

U=>

3€= \r}rx5 -o't\\)

c Li\ Luo -T\^9c

r 'l.3zCt=(r-.. T\^'L3

tl.&

+ +-.B?

t\r"<

LL-- ^^J* o{ L.tut t6s\ te f)^q..L ' tFs\ '

a+- t\'\ V-e

f?

. \ - a\z_(1^\< ).?(t

t1-c -oL5qo3D- q'o0r'6o3* )*"-

q= ( zf- . oa1\ 31D-

V'< =

gd= 2a<wr' O(

OL

4+ v\ot

rw\La

q."+ fd X \, (9 t"t^/t'it+)

l,rv6

L< tt.r'9 t,\e,Vb -t9-

r-* \ 'qSr< \s-ttt't' xts J

k ' Ooz G rt r't'

r-e: 2 a - v.< r(u 'tF - u-b5 ) w'v1

c5) q ir+ € L lot* u+'+r''cV

re,-LN^d- -JooD ptrd '|il- g;.,o-tJosi i+h

-Frr

-

Lub \*

t\r' S. ?n\s

b\r\g,>srt"tt' loz:rzo+---.\

Cr^r--f )r/g3 PgV '€/\@1r1

4tEo ettsr

Lg-

-)

c

-y& lrrtt {

L,6x\6 T(sL:'e1f63r

0= r{r"}*^J ( i-.Ftrq+r w{ t 4t'

Lr

wJb_oftf \.s

'r'J6-c't Y \a f

1-gr

f.\

[-olts\s r7y

cdr-

{t.3f t*il

d (.9j* toLr"\ 'U*'#1s^\e-

) tir_

L*L

f.IAJs*zT^^^ rn'Un'

"

-Jooo I ro( T /s c tr''L )

Toy['- GJ7 =Jooo t'Lu/=

= 3oo cx l,o6 Y thF6cx6c T/u (f&)

L.6*,o,*5ro.^\a lg"n

! -\&-

es) Akf,,,r'l-.-

\N s rh ,o ) l-d:L]<

n

Yc>4g,oz^ Io"?@,*,1*) (

tQ Ce-. /,*l)

s o,06 yCZr'

Agd = ?0. lotgr"^ .

q3 3.q

grL

Att) s 7o, Ifx,-n

X, ,a7+ B+

61

Alrt

f^/n(t)It,lt.

fuY

ot 6))

W)ry-

gten^

o!2_ 9n$..-.-*-IOO loo

.lg It +r,u!-,

loo lOt't-

t,o2.ron36il,v*r)

A0 [ar*^/*t)

c-?-)/

21,1 n

TF^

q7b

33,3 t

At.h*l-" d*k\*r'

A k+ ivlf dee , ro^ t j33,3Y = ?+,1 V/

-1--eer-l 4?APro) J

9,7b s LL, tA u'l-fi6

4" (L\ {)t'*'-'\\-/-.4 = #- t

Q,5 xtoe(rt)

t,@8_

ln \F3 6 F tOe g'l

loo5I oo ""'

9.3 F LL,9_

q 2..t