7. Zerfallsprozesse 195 VT

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Hetty Hartmann
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1 Inhalt 1. Periodensystem der Elemente und INuklidkarte Radioaktive Stoffe in der Natur Periodensystem und Isotopie Nuklidkarte Regeln für die Stabilität der Nuklide Regeln für die Umwandlung von Nukliden Massenzahl und Nuklidmasse 18 Literatur zu Kapitel 1 22 Übungen zu Kapitel Eigenschaften der Atomkerne Kernradius Kernkräfte Elementarteilchen Drehimpuls Magnetisches Dipolmoment Elektrisches Quadrupolmoment Statistik und Parität Isospin und Strangeness Energiediagramme Kernmodelle 48 Literatur zu Kapitel 2 51 Übungen zu Kapitel Isotopieeffekte Unterschiede in den Eigenschaften isotoper Nuklide Kinetische Isotopieeffekte Gleichgewichtsisotopieeffekte Spektroskopische Isotopieeffekte 69 Literatur zu Kapitel 3 74 Übungen zu Kapitel Isotopentrennung Bedeutung der Isotopentrennung Trennfaktor und Trennkaskade Gasdiffusion Thermodiffusion Druckdiffusion 81

2 4.6. Elektromagnetische Trennung Ultrazentrifuge Destillation Elektrolyse Ionenwanderung Austauschverfahren Ionenaustausch Optische Verfahren 94 Literatur zu Kapitel Übungen zu Kapitel Radioaktiver Zerfall Zerfallsreihen Energetik des radioaktiven Zerfalls Mononukleares Zeitgesetz für den radioaktiven Zerfall Aktivität und Masse Impulsrate Mischung mehrerer unabhängig voneinander zerfallender Nuklide Radioaktives Gleichgewicht Säkulares Gleichgewicht Transientes Gleichgewicht Kurzlebigeres Mutternuklid Ähnliche Halbwertzeiten Mehrere aufeinanderfolgende Umwandlungen Verzweigung (Dualer Zerfall) 136 Literatur zu Kapitel Übungen zu Kapitel Radioaktive Strahlung Eigenschaften der verschiedenen Strahlungsarten a-strahlung Absorption Energiebestimmung ß-Strahlung Absorption Energiebestimmung Y-Strahlung Absorption Absorptionsmechanismen Energiebestimmung Messung radioaktiver Strahlung Ionisationsdetektoren Szintillationszähler Halbleiterdetektoren Vergleichs-und Absolutmessungen Auswahl von Meßanordnungen Statistische Zählgenauigkeit Autoradiographie 190 Literatur zu Kapitel Übungen zu Kapitel 6 194

3 7. Zerfallsprozesse 195 VT 7.1. Übersicht 195 Inhalt Emission von Nukleonen Emission von Elektronen und Positronen; Elektroneneinfang Emission von Photonen und Konversionselektronen Spontanspaltung a-zerfall Diskussion der Spektren Theoriedesa-Zerfalls ß-Zerfall Diskussion der Spektren Theorie des ß-Zerfalls Y-Zerfall Diskussion der Spektren Theorie des y-zerfalls Isomere Umwandlung Innere Konversion Spontanspaltung 231 Literatur zu Kapitel Übungen zu Kapitel Kernreaktionen Kernreaktionen als binukleare Reaktionen Energetik Geschosse Übersicht über die Umwandlung von Nukliden durch Kernreaktionen Beispiele Wirkungsquerschnitt Berechnung der Ausbeute Niederenergie-Kernreaktionen Kernspaltung Hochenergie-Kernreaktionen Schwerionenreaktionen Fusionsreaktionen 315 Literatur zu Kapitel Übungen zu Kapitel Chemische Effekte von Kernreaktionen Übersicht Rückstoßeffekte Anregungseffekte Gase und Flüssigkeiten Festkörper Szilard-Chalmers-Reaktionen Rückstoßmarkierung und Selbstmarkierung 353 Literatur zu Kapitel Übungen zu Kapitel 9 356

4 10. Strahlenchemische Reaktionen Primäre und sekundäre Reaktionen Strahlenquellen Grundbegriffe der Strahlenchemie Reaktionen in Gasen Reaktionen in wäßrigen Lösungen Reaktionen in organischen Verbindungen Reaktionen in festen anorganischen Stoffen 369 Literatur zu Kapitel Übungen zu Kapitel Kernbrennstoffe und Reaktorchemie Energiegewinnung durch Kernspaltung Chemische Probleme im Zusammenhang mit dem Betrieb von Kernreaktoren (Überblick) Kernbrennstoffe Brennstoffelemente Reaktortypen Moderatoren, Kühlmittel und Reaktorwerkstoffe Chemische Vorgänge in Kernreaktoren Wiederaufarbeitung der Brennstoffelemente Weiterverarbeitung und Lagerung der Spaltprodukte Brutstoffzyklen 432 Literatur zu Kapitel Übungen zu Kapitel Großgeräte Kernreaktoren Bestrahlungsmöglichkeiten Zusatzeinrichtungen Beschleuniger Allgemeine Gesichtspunkte Kaskadengenerator (Cockcroft-Walton-Generator) Van de Graaff-Generator Linearbeschleuniger Zyklotron Synchrozyklotron Betatron Synchrotron Speicherringe Weitere Beschleunigerentwicklungen Neutronenquellen und Neutronengeneratoren Massenspektrometer und Massenseparatoren Einrichtungen zur Handhabung hoher Aktivitäten Literatur zu Kapitel Übungen zu Kapitel Gewinnung und Chemie der Radionuklide Gewinnung von Radionukliden in Kernreaktoren Gewinnung von Radionukliden in Beschleunigern Trennung von Radionukliden

5 13.4. Trägerfreie Radionuklide 493 VJJJ Kurzlebige Radionuklide 499 *» -»-" Markierte Verbindungen 504 Inhalt Literatur zu Kapitel Übungen zu Kapitel Künstliche Elemente Natürliche und künstliche Radioelemente Technetium Promethium und die Lanthaniden Gewinnung der Transuranelemente Bestrahlung mit Neutronen Bestrahlung mit a-teilchen Bestrahlung mit schweren Ionen Möglichkeiten der Erweiterung des Periodensystems Eigenschaften der Actiniden Kerneigenschaften Wertigkeiten und Bindungsverhältnisse Eigenschaften der Metalle Verbindungen der Actiniden Eigenschaften der Trausactinidenelemente 551 Literatur zu Kapitel Übungen zu Kapitel Anwendungen Allgemeine Gesichtspunkte Analyse auf Grund natürlicher Radioaktivität Indikatormethoden in der Analyse Verdünnungsanalyse Isotopenaustauschmethoden Freisetzung von Radionukliden Radiometrische Titration Aktivierungsanalyse Aktivierungsgleichung Aktivierung mit Reaktorneutronen Aktivierung mit den Neutronen eines Spontanspalters Aktivierung mit energiereichen Neutronen Aktivierung mit geladenen Teilchen Aktivierung mit Photonen Messung der prompten y-strahlung Gesichtspunkte für die Anwendung der Aktivierungsanalyse Weitere Indikatormethoden in der Chemie Gleichgewichte Trennungsvorgänge Homogene Reaktionskinetik Heterogene Reaktionskinetik Diffusion Emaniermethode Kernprozesse in der Chemie Altersbestimmungen 604

6 15.8. Geochemie und Kosmochemie Biologie und Medizin Technik Übersicht Radionuklide als Indikatoren Absorption und Streuung radioaktiver Strahlung Nutzung radioaktiver Strahlung 629 Literatur zu Kapitel Übungen zu Kapitel Anhang I. Wichtige Naturkonstanten 639 Anhang II. Umrechnungstabelle für Energieeinheiten 640 Anhang III. Nuklidtabelle 641 Anhang IV. Dosimetrie und Strahlenschutz 694 IV. 1. Strahlendosis und Dosisleistung 694 IV.2. Äußere Einwirkung 699 IV.3. Innere Einwirkung 702 IV.4. Natürliche, zivilisatorische und berufliche Strahlenbelastung 703 IV.5. Gesetzliche Bestimmungen 708 IV.6. Richtlinien für kernchemische Laboratorien 718 Literatur zu Anhang IV 721 Anhang V. Häufiger verwendete Symbole 723 Anhang VI. Lösungen der Übungsaufgaben 725 Quellenverzeichnis 731 Allgemeine Literaturhinweise 732 Namenregister 737 Sachregister 739

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