Perustehtävät (411–427)
411. Auringon massan väheneminen
Aurinko säteilee n. 3,8 ⋅ 1026 watin teholla. Vapautuva energia on peräisin Auringossa tapahtuvista ydinreaktioista, joissa massaa muuttuu energiaksi. Kuinka paljon Auringon massaa muuttuu säteilyn energiaksi aikayksikköä kohden?Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
412. Hiilisykli
Hiilisyklissä hiili-12-isotoopista syntyy eri vaiheissa typpeä ja happea. Syklin viimeisessä vaiheessa typpi muuttuu takaisin hiili-12-isotoopiksi. Syklin aikana vety-ytimiä on muuttunut heliumiksi. Hiilisyklin viimeisessä vaiheessa tapahtuu reaktio
[[$_{\,\,7}^{15}\text{N}+{_1^1\text{H}}\rightarrow{_{\,\,6}^{12}\text{C}}+{_2^4\text{He}}$]]
Kuinka paljon energiaa vapautuu syklin viimeisessä reaktiossa?
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
413. Deuterium ja tritium polttoaineena
Fuusiovoimalassa aiotaan käyttää polttoaineena deuteriumia ja tritiumia. Reaktioyhtälön
[[$ \quad ^{2}_{1}\textrm{H}+{^{3}_{1}\textrm{H }}\rightarrow \textrm{ } ^{4}_{2}\textrm{He}+^{1}_{0}\textrm{n} $]]
mukaisesti reaktiotuotteina on heliumia ja neutroneja. Kuinka paljon tritiumia vaaditaan kattamaan Suomen vuotuinen energiantarve, joka on noin [[$ 1{,}3 \cdot 10^{18} \text{ J}$]]?
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
414. Radioaktiivinen jäte
- Mihin perustuu ydinvoimassa syntyvän radioaktiivisen jätteen haitta?
- Miten radioaktiivinen jäte on tarkoitus käsitellä Suomessa?
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
415. Fissio ja fuusio
- Nykyiset ydinvoimalat perustuvat fissioon. Arvioi syitä, miksi fuusiota ei vielä hyödynnetä kaupallisessa sähköntuotannossa.
- Miksi fuusio olisi fissiota parempi tapa sähköntuotantoon, jos a-kohdan ongelmat saataisiin ratkaistua?
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
416. Säteilysuureet
Mitä tarkoittavat seuraavat säteilysuureet?
- Absorboitunut annos
- Ekvivalentti annos
- Efektiivinen annos
Voit käyttää apuna STUK:n sivustoa, jossa on säteilyyn liittyvää sanastoa.
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
417. Kivimateriaalin matkavaimennuskerroin
Kivimateriaalin matkavaimennuskerroin gammasäteilylle on 0,25 1/cm.
- Laske, kuinka suuri prosentuaalinen osuus gammasäteilystä läpäisee 8,0 cm paksun kiviseinän.
- Kuinka paljon kyseistä materiaalia vaadittaisiin, jotta 99 % gammasäteilystä ei pääsisi sen läpi?
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
418. Alumiinin vaimennuskerroin
Gammalähteen säteilyä mitattiin geigermittarilla neljän senttimetrin etäisyydellä. Minuutin aikana kertynyt pulssimäärä oli 834. Tämän jälkeen lähteen ja mittarin väliin asetettiin 2,0 cm paksu alumiinilevy. Alumiinilevyn läpi havaittiin 583 pulssia säteilyä minuutissa.
- Laske alumiinin vaimennuskerroin gammasäteilylle.
- Määritä alumiinin puoliintumispaksuus.
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
419. Geigerputki
Pistemäisestä lähteestä tulevan gammasäteilyn voimakkuutta mitattiin geigerputkella. Kun putken etäisyyttä säteilylähteestä muutettiin, laskentataajuus I pieneni oheisen taulukon mukaisesti.
| [[$r\text{ (cm)}$]] | 8 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 50 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| [[$I\text{ (pulssia/s)}$]] | 656 | 420 | 187 | 104 | 67 | 47 | 34 | 25 | 17 |
- Piirrä [[$ I=I(r)$]]-kuvaaja.
- Millainen matemaattinen riippuvuus näyttää vallitsevan säteilyn voimakkuuden ja etäisyyden välillä? Selitä, miksi laskentataajuus pienenee em. tavalla, vaikka ilma ei juurikaan absorboi gammasäteilyä.
(YO-koe K1997)
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
420. Ionisoivan säteilyn tunnistaminen
Käytettävissäsi on kotoasi löytyvien tavaroiden ja materiaalien lisäksi geigermittari, joka havaitsee ionisoivan säteilyn. Suunnittele koejärjestely, jolla saat selvitettyä, mistä ionisoivan säteilyn lajista on kyse ja selitä, miten päättely onnistuu koejärjestelysi perusteella.Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
421. Gammasäteilyn kyky läpäistä alumiinia
Aineisto:
Taulukko: gammasateilyn_alumiinin_lapaisykyky.ods (LibreCalc)
Taulukko: gammasateilyn_alumiinin_lapaisykyky.cmbl (Logger Pro)
Taulukko: gammasateilyn_alumiinin_lapaisykyky.cap (Capstone)
Taulukko: gammasateilyn_alumiinin_lapaisykyky.gambl (Graphical Analysis)
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
422. Molybdeenin ominaissäteily
Molybdeenissä syntyy ominaissäteilyä, jonka aallonpituus on 71 pm. Kyseessä on [[$ \text{K}_{\alpha}$]] ominaissäteily.
- Selvitä, mitä [[$ \text{K}_{\alpha}$]] ominaissäteilyllä tarkoitetaan.
- Kuinka suuri on atomin energiatilojen välinen energiaero, joka synnyttää kyseessä olevan aallonpituuden?
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
423. Röntgensäteily
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
424. Kangaspalan ikä
Vanhasta kangaspalasta mitataan radiohiilen aktiivisuus, joka on 91,3 ± 0,2 % vastaavan äskettäin valmistetun kangaspalan radiohiilen aktiivisuudesta. Arvioi, minkä vuosikymmenten väliltä kangaspala voi olla peräisin aktiivisuusmittauksen perusteella. Käytä hyödyksesi tietoa, että aktiivisuus on korkeintaan 91,5 % ja vähintään 91,1 %.
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
425. Säteilyn hyötykäyttö
- Miten röntgenputken spektri muodostuu?
- Millainen on magneettikuvauksen toimintaperiaate, ja miksi se on terveydelle suotuisampi kuin röntgenkuvaus?
- Miten iänmääritys tehdään radiohiilen avulla?
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
426. Säteilyn sovelluskohteet
Miten seuraavissa sovelluksissa hyödynnetään säteilyä?
- Suljetun säiliön korkeuden mittaus
- Palovaroitin
- Välineiden puhdistus
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.
427. Rodiumin spektri
Alla on simuloitu spektri röntgenputkelle, jonka anodimateriaalina on rodium.
- Selitä spektrin jatkuvan osan sekä ns. karakterististen piikkien synty.
- Määritä putken kiihdytysjännite.
Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.