F6800 Úvod do jaderné fyziky a fyziky ionizujícího záření

Přírodovědecká fakulta
podzim 2020
Rozsah
4/1/0. 5 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. František Cvachovec, CSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. František Cvachovec, CSc.
Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Mgr. Dušan Hemzal, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 8:00–11:50 Kontaktujte učitele
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
F6800/01: St 12:00–12:50 Kontaktujte učitele
Předpoklady
Předpokládají se základní znalosti matematiky a fyziky v rozsahu bakalářského studia.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Studentům se dostanou poznatky o současném pohledu na systematiku mikročástic, o modelových představách o stavbě atomového jádra a o veličinách, které je charakterizují. Dále následuje výklad radioaktivity, jaderných reakcí a jejich aplikací, zejména štěpné řetězové reakce a jaderné syntézy v řízené a neřízené podobě. Další část předmětu tvoří interakce elektromagnetického záření, nabitých částic a neutronů v látkovém prostředí, spolu s veličinami, které tyto interakce charakterizují. Součástí budou i poznatky o stínění jednotlivých typů částic a metodách jeho stanovení. Probrány budou také zdroje ionizujícího záření (urychlovače, jaderné reaktory, radionuklidové zdroje, zdroje rentgenového záření).
Výstupy z učení
Student bude po absolvování předmětu schopen:
- popsat systematiku mikročástic
- vysvětlit interakce mezi ionizujícím zářením a hmotou
- diskutovat prostředky ochrany před ionizujícím zářením
Osnova
  • 1. Klasifikace mikročástic, standardní model, struktura mikročástic.
  • 2. Atomové jádro a jeho základní charakteristiky, spin, parita, magnetické a elektrické momenty.
  • 3. Jaderná potenciálová jáma, model vázané mikročástice.
  • 4. Hladinový model jádra, kapkový model jádra.
  • 5. Vazební energie jádra, možnost jejího částečného uvolnění.
  • 6. Základní typy radioaktivity, časový zákon radioaktivních přeměn, aktivita, rozpadové řady.
  • 7. Vznik umělých radionuklidů. Generátory radionuklidů.
  • 8. Jaderné reakce a jejich mechanismus, typy, energetický výtěžek.
  • 9. Řízená a neřízená štěpná řetězová reakce.
  • 10. Aplikace řízená a neřízená štěpná řetězová reakce v energetice a vojenství.
  • 11. Řízená a neřízená jaderná fúze a její aplikace v energetice a vojenství.
  • 12. Přímo a nepřímo ionizující záření. Zdroje přírodní a umělé.
  • 13. Veličiny a jednotky popisující pole záření.
  • 14. Veličiny a jednotky vybraných veličin charakterizujících interakci ionizujícího záření s látkou.
  • 15. Veličiny a jednotky vybraných veličin charakterizující ochranu proti záření.
  • 16. Mechanismus ztráty energie částic.
  • 17. Interakce fotonů s látkou. Comptonův rozptyl, fotoelektrický jev, tvorba párů, koherentní rozptyl, fotonukleární interakce.
  • 18. Interakce lehkých a těžkých nabitých částic.
  • 19. Produkce rentgenového záření a jeho kvalita.
  • 20. Interakce neutronů v látce.
  • 21. Stínění ionizujícího záření.
  • 22. Urychlovače nabitých částic.
Literatura
  • Hála J.: Radioaktivita, ionizující záření, jaderná energie. Konvoj 1988.
  • Attix F. H.: Introduction to radiological physics and radiation dosimetry, John Wiley & Son, New York Chichester Brisbaane Toronto Singapure 1986.
  • Mayer T.: Fyzika atomovéhjo jádra, Praha 1979.
Výukové metody
přednáška a cvičení, na cvičeních se studenti aktivně zapojí do procvičování odpřednášené látky.
Metody hodnocení
zkouška
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2018, podzim 2019, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.