Pracownia radiochemiczna

Znajomość:

- pojęć związanych z jądrem atomowym (t. j. masa jądra, energia wiązania jądra, izotopy),

- samorzutnych przemian jądrowych (alfa, beta, gamma) - reguła przesunięć Soddy'ego-Fajansa, mechanizmy rozpadów, bilans energetyczny poszczególnych przemian, widma promieniowania

- efektów oddziaływania promieniowania jądrowego z materią,

- zasady działania detektorów promieniowania jonizującego: gazowych, scyntylacyjnych oraz półprzewodnikowych.

Godzinowe ekwiwalenty punktów ECTS dla cyklu kształcenia rozpoczętego w 2022/2023

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego):

* Laboratorium 45h.

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 45.

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego 1.

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta):

* Przygotowanie się do laboratorium 10h,

* Opracowania 10h,

* Studiowanie literatury 20h,

* Przygotowanie się do zaliczenia 20h.

Łączna liczba godzin niekontaktowych: 60.

Liczba punktów ECTS za godziny nie kontaktowe 2.

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 3.

WIEDZA

W1 - laboratorium – kolokwia śródsemestralne i końcowe,

W2 - laboratorium - ćwiczenia laboratoryjne,

W3 - laboratorium – kolokwia śródsemestralne i końcowe.

UMIEJĘTNOŚCI

U1 – ćwiczenia laboratoryjne,

U2 – ćwiczenia laboratoryjne,

U3 – ćwiczenia laboratoryjne,

U4 – ćwiczenia laboratoryjne.

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1 – ćwiczenia laboratoryjne.

Moduł obejmuje wiedzę z zakresu radiochemii, w tym metody otrzymywania i wydzielania izotopów promieniotwórczych, technologię wytwarzania paliwa jądrowego oraz metody detekcji izotopów w środowisku. Zawiera on także zagadnienia związane ze strukturą jądra atomowego, oddziaływaniem promieniowania z materią, budową i zasadą działania liczników promieniowania jonizującego oraz energetyką jądrową.

1. Przedmiot badań radiochemii, działy radiochemii, definicja pierwiastka promieniotwórczego oraz izotopu promieniotwórczego.

2. Jądro atomowe – wyznaczenie ładunku jądra; pojęcie izotopów, izobarów, izotonów, jąder zwierciadlanych i izomerycznych; masa relatywistyczna; energia wiązania jądra; cechy charakterystyczne sił jądrowych.

3. Naturalne pierwiastki promieniotwórcze, szeregi promieniotwórcze.

4. Radon – powstawanie, rozpad, źródła w budynkach, oddziaływanie na organizm ludzki.

5. Reakcje jądrowe – klasyfikacja, przykłady, prawa zachowania w przebiegu reakcji jądrowych.

6. Reakcje termojądrowe, podstawowe reagenty, właściwości plazmy wysokotemperaturowej, kryterium Lawsona, metody pułapkowania plazmy (typy reaktorów termojądrowych).

7. Wymiana izotopowa – klasyfikacja reakcji wymiany, efekty izotopowe, mechanizmy reakcji wymiany, wymiana izotopowa w związkach chemicznych różnych klas, stała równowagi reakcji wymiany, współczynnik i stopień wymiany, kinetyka wymiany jednorodnej (wykładnicze prawo wymiany, czas połowicznej wymiany).

8. Podział mikroilości izotopów pomiędzy dwie fazy – izomorfizm, izodimorfizm, prawa Hahna współstrącania rzeczywistego i adsorpcyjnego.

9. Chemia radiacyjna – rodzaje przemian radiacyjno-chemicznych, radioliza wody (modele Samuela-Magee oraz Graya-Platzmana), radioliza substancji organicznych, autoradioliza, pojęcia: wydajność radiacyjno-chemiczna, szybkość reakcji radiacyjno-chemicznej, LET, współczynnik przenoszenia energii, kerma).

10. Otrzymywanie i wydzielanie izotopów promieniotwórczych – metody otrzymywania i ich charakterystyka, ze szczególnym uwzględnieniem metody Szilarda-Chalmersa, metody wydzielania izotopów promieniotwórczych (ekstrakcja, współstrącanie, adsorpcja, chromatografia, metody elektrochemiczne, ługowanie).

11. Synteza związków znaczonych izotopami promieniotwórczymi – nomenklatura związków znaczonych, metody otrzymywania (synteza chemiczna, wymiana izotopowa (metoda Wiltzbacha), synteza gorąca, wkorzystująca rozpad beta, biosyteza).

12. Zastosowanie izotopów promieniotwórczych do badania budowy związków chemicznych i mechanizmów reakcji chemicznych (równocenność wiązań chemicznych, tautomeria, reakcje przegrupowania, izomeryzacja, reakcje homo- i heterolityczne, reakcje redox, kataliza) .

13. Zastosowanie izotopów promieniotwórczych w chemii analitycznej, ze szczególnym uwzględnieniem miareczkowania radiometrycznego oraz analizy aktywacyjnej.

14. Paliwo jądrowe – cykl paliwowy, otrzymywanie toru i uranu z rud, wzbogacanie izotopowe uranu, wytwarzanie zestawów paliwowych, przerób wypalonego paliwa (metody strąceniowe i ekstrakcyjne), unieszkodliwianie i przechowywanie odpadów promieniotwórczych.

1. W. Szymański, Chemia jądrowa, zarys problematyki przemian jądrowych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1996.

2. W. Szymański, Chemia jądrowa, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1991.

3. W. Muchin, Doświadczalna fizyka jądrowa, t.1 - Fizyka jądra atomowego, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1978.

4. A.N. Niesmiejanow, Radiochemia, PWN, Warszawa, 1975.

5. J. Sobkowski, Chemia jądrowa, PWN, Warszawa, 1981.

6. Praca zbiorowa pod redakcją A. Z. Hrynkiewicza – Człowiek i promieniowanie jonizujące, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001.

7. Araminowicz J., Małuszyńska K., Przytuła M., – Laboratorium z fizyki jądrowej, PWNa, Warszawa 1978.

8. Dobrzyński L., Droste E., Trojanowski W., Wołkiewicz R., – Spotkanie z promieniotwórczością, Instytut Problemów Jądrowych im. A. Sołtana, Świerk 2005

9. Dziunikowski B. – O fizyce i energii jądrowej, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2001.

10. England J.B. – Metody doświadczalne fizyki jądrowej, PW

11. Praca zbiorowa – Radiochemia w ćwiczeniach i zadaniach, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, 1977.

12. Gorączko W. – Radiochemia i ochrona radiologiczna, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2003.

13. Gostkowska B. – Wielkości, jednostki i obliczenia stosowane w ochronie radiologicznej, CLOR, Warszawa 1991.

14. Gostkowska B. – Fizyczne podstawy ochrony radiologicznej, CLOR, Warszawa 1992.

15. Gostkowska B., Zajdel J. – Wybrane zagadnienia z fizyki jądrowej, Resortowy Ośrodek Informacji Naukowej, Technicznej i Ekonomicznej Energetyki i Energii Atomowej, Warszawa 1977.

16. Hilczer T. – Ćwiczenia z fizyki jądrowej, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 1975.

17. Kroh J. – Wybrane zagadnienia z chemii radiacyjnej, PWN, Warszawa 1986.

18. Lisiecki W., Scharf W., – Spektrometry rozkładów amplitudowych, PWN, Warszawa 1973.

19. Massalski J. – Detekcja promieniowania jądrowego, PWN, Warszawa 1959

20. Niesmiejanow A. – Ćwiczenia z radiochemii, PWN, 1959

21. Piątkowski A., Scharf W. – Elektroniczne mierniki promieniowania jonizującego, Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1969.

22. Sobkowski J. – Chemia jądrowa, PWN, Warszawa, 1981.

23. Sobkowski J. – Zastosowanie nuklidów promieniotwórczych w chemii, PWN, Warszawa 1989.

24. Szymański W. – Chemia jądrowa, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1996.

25. Praca zbiorowa - Ćwiczenia laboratoryjne z chemii jądrowej i radiometrii, Wydawnictwo UMCS, Lublin 2010.

26. Z. Celiński - Energetyka jądrowa, PWN, Warszawa 1991.

27. A. Komosa - Fizykochemiczne problemy oznaczania i zachowanie się izotopów plutonu w środowisku z uwzględnieniem beta-promieniotwórczego 241Pu”, Wydawnictwo UMCS, Lublin 2003.

Na podstawie Uchwały Nr XXIV – 7.7/17 Senatu Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie z dnia 31 maja 2017 r. dla cyklu kształcenia rozpoczętego w 2017/2018, 2018/2019

WIEDZA

W1. Zna i rozumie w zaawansowanym stopniu wybrane fakty, obiekty i zjawiska oraz teorie wyjaśniające złożone zależności między nimi, stanowiące podstawową wiedzę ogólną z zakresu poszczególnych działów współczesnej fizyki, m.in. astronomii, mechaniki klasycznej i relatywistycznej, fizyki atomowej, jądrowej, ciała stałego, elektrodynamiki, termodynamiki i fizyki statystycznej. K_W01

W2. Zna zasady bezpieczeństwa i higieny pracy w stopniu pozwalającym na samodzielną pracę na stanowisku badawczym/pomiarowym. K_W06

W3. Zna i rozumie fundamentalne dylematy współczesnej cywilizacji związane z aktualnymi kierunkami rozwoju nauki i najnowszymi odkryciami naukowymi z zakresu fizyki. K_W07

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Potrafi wykorzystywać posiadaną wiedzę do formułowania i rozwiązywania złożonych i nietypowych problemów fizycznych oraz do wykonywania zadań w warunkach nie w pełni przewidywalnych, a także odnieść zdobytą wiedzę do pokrewnych dyscyplin naukowych, w tym chemii, informatyki, matematyki, techniki. K_U01

U2. Potrafi w sposób krytyczny ocenić wyniki eksperymentów, obserwacji i obliczeń teoretycznych z zakresu fizyki, a także przedyskutować błędy pomiarowe. K_U04

U3. Potrafi komunikować się z otoczeniem z użyciem specjalistycznej terminologii fizycznej, lecz także sposób popularny przedstawić wyniki odkryć fizycznych. K_U05

U4. Potrafi brać udział w debacie, w tym debacie naukowej poświęconej zagadnieniom związanym z fizyką - przedstawiać i oceniać różne opinie i stanowiska oraz dyskutować o nich. K_U06

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Jest gotów do krytycznej oceny posiadanej i nabywanej wiedzy naukowej z zakresu fizyki. K_K01