Fizika nevtronskih jedrskih naprav

2020/2021
Program:
Magistrski študijski program 2. stopnje Medicinska fizika
Letnik:
1 in 2 letnik
Semester:
prvi ali drugi
Vrsta:
izbirni
ECTS:
4
Jezik:
slovenski
Nosilci predmeta:
Ure na teden – 1. ali 2. semester:
Predavanja
2
Seminar
0
Vaje
1
Laboratorij
0
Vsebina

Nevtroni, jedro in jedrske reakcije. Fenomenološki opis jedra, kapljični in lupinski model. Jedrske reakcije z nevtroni - direktne in preko vmesnega jedra (elastično in neelastično sipanje, radiacijsko zajetje, druge reakcije). Pregled presekov za te reakcije za pomembne nuklide. Cepitev-fenomenološki opis procesa, sproščena energija, razcepni produkti in promptni nevtroni. Promptni in zakasneli nevtroni, spekter. Pregled cepitvenih presekov za pomembne nuklide
Transport nevtronov skozi snov. Transportna enačba za nevtrone, veljavnost, uporabnost, metode reševanja. Difuzijski približek, veljavnost, uporabnost, metode reševanja. Monte-Carlo metode, uporabnost, omejitve
Nevtronski ščiti. Princip, tipični materiali in izvedbe. Aktivacija materiala ščita
Pomnoževanje nevtronov in verižna reakcija. Princip, pomnoževalni faktor
Jedrski reaktor. Princip delovanja in upravljanja z verižno reakcijo, tehnični opis tipičnega reaktorja. Vrste jedrskih reaktorjev (hitri in termični, energijski in raziskovalni). Energijska in krajevna porazdelitev nevtronov
Viri nevtronov. Reaktor kot vir nevtronov. Pospeševalnik s spalacijsko tarčo. Viri na alfa-n reakcijo. Fuzijski reaktor kot vir nevtronov
Metode, ki temeljijo na obsevanju z nevtroni. Izdelava medicinskih radioaktivnih izotopov (kemijska predpriprava, obsevanje, separacija, kemijsko-biološka priprava).Nevtronska terapija z borom (BNCT) - princip, opis tipične obsevalne naprave. Nevtronska radiografija (princip, opis naprave)
Jedrske naprave in viri nevtronov v Sloveniji.JE Krško, raziskovalni reaktor TRIGA, Ra-Be viri. Zakoni in predpisi za delo z jedrskimi napravami

Temeljni literatura in viri

• Rosina, Jedrska fizika
• Bell-Glasstone, Nuclear Reactor Theory, Van Nostrand, New York, 1970
• IAEA tehnični dokumenti

Cilji in kompetence

Razumevanje osnov delovanja jedrskih naprav, pri katerih se izkoriščajo nevtroni (jedrski reaktorji, obsevalne naprave za izdelavo radioaktivnih izotopov, medicinske obsevalne naprave z nevtroni, nevtronske radiografske naprave).

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje:
Razumevanje osnov delovanja jedrskih naprav, pri katerih se izkoriščajo nevtroni (jedrski reaktorji, obsevalne naprave za izdelavo radioaktivnih izotopov, medicinske obsevalne naprave z nevtroni, nevtronske radiografske naprave).
Uporaba:
Uporaba osnovnih fizikalnih principov za razumevanje osnov delovanja nevtronskih jedrskih naprav.
Refleksija:
Kritično ovrednotenje teoretičnih napovedi z rezultati praktičnih meritev nevtronskih tokov
Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet:
Sposobnost zbiranja podatkov ter razlaganja in vrednotenja rezultatov.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, seminarji, praktične vaje na reaktorju TRIGA.

Načini ocenjevanja

2 kolokvija namesto izpita iz vaj, domača naloga, izpit iz vaj
Izpit iz teorije
(ocene: 5 (negativno), 6-10 (pozitivno), ob upoštevanju Statuta UL)

Reference nosilca
  1. ŽEROVNIK, Gašper, CAPOTE, R., TRKOV, Andrej. On random sampling of correlated resonance parameters with large uncertainties. Nucl. instrum, methods phys res., Sect. A, Accel.. [Print ed.], 2013, vol. 723, str. 89-98.
  2. ŽEROVNIK, Gašper, TRKOV, Andrej, SMITH, Donald L., CAPOTE, R. Transformation of correlation coefcients between normal and lognormal distribution and implications for nuclear applications. Nucl. instrum, methods phys res., Sect. A, Accel.. [Print ed.], 2013, vol. 727, str. 33-39. P. Križan, Overview of particle identification techniques, Nucl. Instrum. Meth. A706 (2013) 48.
  3. JET EFDA Contributors, SNOJ, Luka, LENGAR, Igor, ČUFAR, Aljaž, SYME, B., TRKOV, Andrej. Calculations to support JET neutron yield calibration : Modeling of the JET remote handling system. Nucl. Eng. Des.. [Print ed.], 2013, vol. 261, str. 244-250.