Przejdź do narzędzia

NKE to interaktywna encyklopedia izotopów — wizualizuje dane jądrowo-fizyczne 3785 stanów nuklidów z bazy ORIP_XXI. Umożliwia szybki podgląd właściwości dowolnego izotopu: okresu półrozpadu, trybów rozpadu z prawdopodobieństwami, przekrojów czynnych na neutrony, widm promieniowania (gamma, beta, alfa, elektrony konwersji), energii wiązania i lokalnych energii separacji, a także wydajności produktów rozszczepienia dla ciężkich aktynidów.

Służy jako punkt wejścia do planowania eksperymentów napromieniowania: pozwala ocenić właściwości materiału wyjściowego i produktów docelowych, zanim uruchomimy pełną symulację w ChainSolver. Jest też narzędziem dydaktycznym - układ karty nuklidów pozwala zobaczyć "mapę" wszystkich znanych izotopów i ich wzajemne zależności (trendy rozpadu wzdłuż linii N=Z, wyspy stabilności itd.).1

Opis narzędzia

Układ karty nuklidów. Główny widok to siatka Z × A wzorowana na Karlsruher Nuklidkarte. Każda komórka to izotop (stan podstawowy) kolorowany wg dominującego trybu rozpadu:

  • niebieski (stabilny)
  • żółty (α)
  • zielony (β⁻)
  • różowy (EC/β⁺)
  • fioletowy (SF)
  • fioletowy jasny (IT)

Kolumny = liczba masowa A, wiersze = liczba atomowa Z. Kliknięcie liczby Z po lewej wyświetla tabelę wszystkich izotopów pierwiastka; kliknięcie komórki otwiera pełną kartę nuklidu.1

Karta szczegółowa nuklidu.

Karta zawiera komplet dostępnych danych z bazy:

  • Dane podstawowe: Z, A, N = A−Z, stan izomeryczny (g/m1/m2), T½, masa atomowa konkretnego nuklidu z AME2020 [u]
  • Tryby rozpadu: typ (α, β⁻, EC, IT, SF, n, p), branching ratio [%], σ pochłaniania [b]
  • Przekroje neutronowe: σ(n,γ) w barns per stan produktu; σ(n,f) jeśli dostępny
  • Energia wiązania i separacji: B, B/A, S_n, S_p, S_alpha z AME2020 albo przybliżenia Bethego-Weizsäckera
  • Linie gamma: energia [MeV] + intensywność na rozpad — „odcisk palca" w spektrometrii γ
  • Widmo beta: energia średnia i maksymalna [MeV]; widmo ciągłe (neutrino unosi część energii)
  • Linie alfa: energia [MeV] + intensywność; widmo dyskretne odpowiadające poziomom córki
  • Elektrony konwersji wewnętrznej: alternatywny kanał de-wzbudzenia zamiast fotonu γ
  • Stany izomeryczne: linki do g/m1/m2 tego samego nuklidu z ich T½

Z karty każdego nuklidu dostępne są bezpośrednie linki do ChainFinder (graf sieci) i ChainSolver (symulacja transmutacji). Karta pokazuje też widoki widmowe dla dostępnych linii promieniowania oraz panel interpretacyjny: aktywność właściwą, ciepło rozpadu, główne linie gamma i przydatność danych w innych kalkulatorach. Sekcja energii wiązania i separacji pokazuje, dlaczego samo B/A nie wystarcza do oceny lokalnych progów reakcyjnych: S_n, S_p i S_alpha zależą od mas jąder sąsiednich.

Audyt modelu w narzędziu

Strona kalkulatora zawiera sekcję Audyt modelu, która odróżnia trzy rzeczy:

  • co NKE rzeczywiście pokazuje z bazy danych,
  • czego samo przeglądanie karty nuklidu jeszcze nie rozstrzyga,
  • jakie dane mogą być użyte przez inne kalkulatory.

Jest to ważne, bo karta nuklidu nie odpowiada automatycznie na pytanie, czy dany izotop dominuje w dawce, cieple rozpadu, aktywności mieszaniny albo widmie próbki. Do tego potrzebne są kolejne modele: aktywność właściwa, identyfikator gamma, Dawka, Osłona, ChainFinder albo ChainSolver.

NKE pokazuje również diagnostyczne porównanie dostępności danych między bibliotekami oraz podstawowe porównanie liczbowe ORIP/TORI. Pierwsza tabela odpowiada na pytanie, czy dana baza ma rekord rozpadu, gamma, beta i alfa. Druga tabela porównuje wartości: T1/2, dominujący tryb rozpadu, branching, σ(n,f), sumę intensywności gamma oraz najważniejsze linie gamma/alfa/beta dopasowane lokalnie po energii. To nadal nie jest pełny audyt metrologiczny bibliotek, ale pozwala szybko zauważyć, czy różnica wynika z braku danych, przesunięcia energii linii, innej intensywności, czy z realnej rozbieżności parametrów jądrowych.

Interpretacja kluczowych danych.

T½ - czas półrozpadu: czas, po którym połowa atomów ulega przemianie — zakres od attosekund do praktycznie stabilnych (T½ ≥ 1,9·10¹⁷ s ≈ 6 mld lat). W bazie wartość 2·10¹⁷ s oznacza nuklid stabilny.

Branching ratio: prawdopodobieństwo danego trybu (suma = 100%); np. Bi-212: 64% β⁻ → Po-212, 36% α → Tl-208.

σ pochłaniania [b] - przekrój czynny: miara prawdopodobieństwa danej reakcji z neutronem termicznym [barn = 10⁻²⁴ cm²]. Im większy σ, tym bardziej dany materiał pochłania neutrony. Gd-157: σ_a = 254 000 b — jeden z największych przekrojów wśród stabilnych izotopów.

σ(n,γ) - przekrój wychwytu: wychwyt neutronu prowadzi do izotopu Z, A+1 (ewentualnie w stanie m1/m2). Podstawowy mechanizm produkcji izotopów w reaktorze.1

Energie separacji: S_n, S_p i S_alpha oznaczają energię potrzebną do oderwania odpowiednio neutronu, protonu albo cząstki alfa od jądra. Wartości te są liczone z różnic energii wiązania i korzystają z AME2020, a przy braku masy sąsiedniego nuklidu z przybliżenia SEMF. Wartość ujemna oznacza, że rozdział na wskazane produkty jest energetycznie korzystny, ale nie przesądza jeszcze o półokresie ani prawdopodobieństwie kanału. Dla stanów izomerycznych sekcja pokazuje wartości dla masy jądra Z,A; energia wzbudzenia izomeru nie jest doliczana.

Linie gamma: Dyskretne energie fotonów γ emitowanych podczas rozpadu — „odcisk palca" nuklidu w spektrometrii gamma. Intensywność = fotony per rozpad.

Filtrowanie i wyszukiwanie

  • Wyszukiwanie tekstowe — wpisz symbol (np. „U-235", „Co60") lub sam symbol pierwiastka (np. „Fe") — wyświetli wszystkie izotopy
  • Filtr Z — wpisz liczbę atomową (Z = 1–118); wyświetla tabelę wszystkich izotopów danego pierwiastka z T½ i dominującym trybem rozpadu
  • Klik na Z w karcie — bezpośrednie przejście do widoku izotopów pierwiastka

Zakres danych

Baza ORIP_XXI zawiera:

  • 3 785 stanów nuklidów (Z = 1–118, A = 1–293)
  • 4 512 przekrojów wychwytu σ(n,γ)
  • 61 przekrojów rozszczepienia σ(n,f)
  • 3 876 linii gamma
  • 7 522 widm beta
  • 360 linii alfa
  • 1 702 rekordów elektronów konwersji
  • 37 672 wydajności produktów rozszczepienia (termicznych + szybkich) dla 22 ciężkich aktynidów.
  • parametry rezonansowe z ENDF/B-VIII.1 (234 nuklidy, 33410 rezonansów) — dla obliczeń SSK w ChainSolver

Streszczenie

NKE (Nuclear Knowledge Encyclopedia) to interaktywna encyklopedia izotopów oparta na bazie ORIP_XXI — narzędzie do szybkiego przeglądania właściwości jądrowo-fizycznych 3 785 stanów nuklidów. Artykuł opisuje funkcjonalność narzędzia i wyjaśnia kontekst akademicki: skąd pochodzą dane jądrowe, jak są mierzone i kompilowane, jakie biblioteki istnieją na świecie i do czego służą.

Rozszerzenie tematu

Dane jądrowe — okresy półrozpadu, przekroje czynne, energie wiązania, schematy rozpadu — są fundamentem całej fizyki jądrowej stosowanej: od projektowania reaktorów, przez ochronę radiologiczną, dozymetrię, safeguards MAEA, po fizykę medyczną i badania środowiskowe. NKE daje dostęp do skompilowanego zestawu takich danych, ale żeby używać narzędzia świadomie, warto rozumieć, skąd te dane pochodzą i jakie są ich ograniczenia.

Historia kompilacji danych jądrowych

Systematyczne zbieranie danych jądrowych zaczęło się w czasach Projektu Manhattan. Fizycy potrzebowali precyzyjnych przekrojów czynnych na rozszczepienie i wychwyt neutronów, żeby projektować reaktory i oceniać krytyczność. Pierwsze tabele były klasyfikowane i dostępne tylko dla laboratoriów uczestniczących w projekcie.

Lata 1950.–1960.: demokratyzacja danych. Po zakończeniu II Wojny Światowej dane jądrowe zaczęły być systematyzowane i udostępniane. W USA Brookhaven National Laboratory (BNL) stało się centrum kompilacji. W 1964 roku powołano Centrum Danych Jądrowych BNL (National Nuclear Data Center, NNDC), które do dziś jest głównym archiwum danych jądrowych dla Stanów Zjednoczonych.

IAEA Nuclear Data Section. Agencja MAEA w Wiedniu od lat 1960. prowadzi Sekcję Danych Jądrowych (NDS) koordynującą zbieranie, weryfikację i dystrybucję danych jądrowych na poziomie globalnym. IAEA-NDS prowadzi szereg baz, w tym NUDAT (online), EXFOR (dane eksperymentalne reakcji), ENSDF (evaluated spectroscopy) i inne.

Karlsruher Nuklidkarte. Pierwsze wydanie Karlsruher Nuklidkarte (Karta Nuklidów z Karlsruhe) ukazało się w 1958 roku. Do dziś jest najszerzej rozpoznawalną wizualną reprezentacją wszystkich znanych izotopów w układzie Z vs N. Nowe wydania ukazują się co kilka lat w miarę odkrywania nowych izotopów i pomiarów ich właściwości. Karta jest standardowym narzędziem dydaktycznym w laboratoriach fizyki jądrowej na całym świecie.

Główne biblioteki danych jądrowych

Świat danych jądrowych jest podzielony na kilka dużych bibliotek, utrzymywanych przez różne instytucje:

ENDF/B (USA). Evaluated Nuclear Data File/B — biblioteka utrzymywana przez CSEWG (Cross Section Evaluation Working Group) przy BNL. Najnowsza wersja: ENDF/B-VIII.0 (2018), z aktualizacjami ENDF/B-VIII.1. Zawiera dane dla ~500 materiałów: przekroje czynne, dane rozpadów, produkty rozszczepienia, parametry rezonansowe. Standard w obliczeniach reaktorowych w USA.

JEFF (Europa). Joint Evaluated Fission and Fusion library — projekt OECD/NEA. JEFF-3.3 (2017) jest aktualną wersją. Zawiera dane dla reaktorów LWR, fuzji (ITER), aktynidów długożyciowych. Standardowe dane dla obliczeń w Europie (używane m.in. przez EDF, AREVA/Framatom, i krajowe agencje).

JENDL (Japonia). Japanese Evaluated Nuclear Data Library — JNDC (Japan Nuclear Data Committee). JENDL-5 (2021) — najnowsza wersja. Japonia ma silną tradycję pomiarów jądrowych i własne oceny. JENDL często różni się od ENDF i JEFF dla konkretnych przekrojów, co jest źródłem cennych weryfikacji wzajemnych.

CENDL (Chiny). Chinese Evaluated Nuclear Data Library — prowadzone przez CNDC (China Nuclear Data Center) w CAEP. CENDL-3.2 (2020). Chiny rozwinęły własną ocenę danych w związku z programem jądrowym i ekspansją energetyki.

ROSFOND/BNAB (Rosja). Rosyjskie biblioteki danych jądrowych — ROSFOND (Rossijskij Fond Jadernych Dannykh). BNAB to biblioteka grupowych stałych neutronowych, standardowo używana w rosyjskich kodach obliczeniowych.

TENDL. TALYS-based Evaluated Nuclear Data Library — automatycznie generowana biblioteka dla setek nuklidów, gdzie nie ma wystarczających danych eksperymentalnych. Używana głównie w obliczeniach dotyczących aktywacji materiałów i fizyki fuzji.

Jak dane jądrowe są mierzone — metody eksperymentalne

Dane jądrowe nie biorą się znikąd — każdy przekrój czynny, każdy schemat rozpadu, każda energia linii gamma to wynik eksperymentu pomiarowego:

Pomiar okresu półrozpadu. Dla izotopów krótkotrwałych (T½ od nanosekund do dni): bezpośrednia obserwacja zaniku aktywności w czasie. Dla izotopów długożyciowych (T½ tysiące lat): pomiar aktywności próbki o znane masie, T½ = N·ln(2)/A. Dla izotopów ekstremalnie długożyciowych (miliardy lat): pomiar aktywności słabo aktywnej próbki o bardzo dużej masie, lub wnioskowanie z izomerów.

Pomiar przekrojów czynnych. Wiązka neutronów o zadanym rozkładzie energetycznym ("spektrum") jest przepuszczana przez tarczę z materiałem badanym. Mierzy się liczbę reakcji (np. rozszczepień lub wychwytów) w funkcji energii neutronu. Kluczowe instalacje: LANSCE (Los Alamos), n_TOF (CERN), IRMM (Geel, Belgia), SINQ (PSI, Szwajcaria). Dokładność typowa: ±2–5% dla dobrze zmierzonych przekrojów, ±10–30% dla rzadkich izotopów.

Spektrometria gamma (schemy poziomów). Źródło promieniotwórcze jest mierzone w detektorze HPGe o wysokiej rozdzielczości energetycznej. Energia linii gamma identyfikuje przejścia między poziomami jądra córki. Intensywności linii = branching ratios. Pomiary z kilku kątów (korekcja na angular distribution of radiation) są potrzebne dla pełnej oceny.

EXFOR — baza danych eksperymentalnych. Baza EXFOR (EXchange FORmat) zawiera surowe dane eksperymentalne pomiarów przekrojów czynnych — ~24 000 eksperymentów, ~220 000 zestawów danych. Jest dostępna publicznie przez IAEA-NDS i BNL. Dane "evaluated" (ocenione, jak ENDF) są wynikiem krytycznej analizy tych surowych danych eksperymentalnych przez ekspertów.

Energia wiązania i masy atomowe — AME

Energie wiązania jąder atomowych są obliczane z mas atomowych. Masy atomowe są mierzone i kompilowane w ramach projektu AME (Atomic Mass Evaluation):

AME2020. Najnowsze wydanie (2021) — zawiera masy atomowe dla ~3 000 nuklidów, z których ~2 400 jest wyznaczonych eksperymentalnie, a reszta — interpolowana lub ekstrapolowana przez modele. Dokładność typowa: 1–100 μu (mikrojednostek masy atomowej), co odpowiada 1–100 keV energii.

Jak mierzy się masy atomowe? Główne metody: spektrometria mas (Penning trap, storage ring), energia Q reakcji jądrowych, energie przejść gamma. Techniki Penning trap osiągają precyzję do 0,1 eV dla egzotycznych jąder.

Skąd pochodzi B/A i dlaczego jest ważne. Energia wiązania na nukleon B/A jest miarą "efektywności" wiązania jądra. Wzrasta od H do Fe/Ni (maks. ok. 8,8 MeV/nukleon dla ⁵⁶Fe), potem spada dla ciężkich jąder. To uzasadnia, dlaczego rozszczepienie ciężkich jąder i synteza lekkich jąder obie wyzwalają energię.

Karta nuklidów — mapa izotopów

Karta nuklidów (nuclide chart) jest kluczowym narzędziem porządkującym wiedzę o izotopach:

Układ. Os N (liczba neutronów) na osi X, Z (liczba protonów) na osi Y. Każda komórka = jeden nuklid. "Dolina stabilności" biegnie po przekątnej dla niskich Z, potem przechyla się ku wyższym N dla ciężkich jąder (efekt odpychania kulombowskiego wymaga więcej neutronów dla stabilności).

Linie izotopów, izotonów, izobarów.

  • Izotopy: stała Z, zmienny N — pozioma linia na karcie
  • Izotony: stały N, zmienna Z — pionowa linia
  • Izobary: stałe A=Z+N — ukośna linia (pod 45° na karcie Z vs N)

Numery magiczne. Jądra z "magicznymi" liczbami protonów lub neutronów (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126) są szczególnie trwałe. Widoczne na karcie jako wyspy stabilności lub wzmocnione bariery dla emitowania cząstek. Odpowiadają zamkniętym powłokom jądrowym w modelu powłokowym.

Przemiany alfa i beta na karcie. Emisja α: przesuwa nuklid o 2 w lewo i 2 w dół (−2N, −2Z). Emisja β⁻: przesuwa w prawo i w górę (+1Z, −1N). Emisja β⁺/EC: przesuwa w lewo i w dół (−1Z, +1N). Łańcuchy rozpadu (np. ²³⁸U) są widoczne jako ścieżki na karcie.

Zastosowania danych jądrowych z NKE w praktyce

Planowanie aktywacji neutronowej. Przed napromienowaniem próbki w reaktorze lub przy cyklotronowym źródle neutronów: sprawdzamy przekroje czynne dla pierwiastków w próbce, przewidujemy główne produkty aktywacji, oceniamy ich T½ i schematy rozpadu dla zaplanowania czasu "chłodzenia" i techniki pomiarowej.

Identyfikacja nuklidu w próbce. Mamy widmo gamma nieznanej próbki — wyszukujemy linie gamma w NKE dopasowując energie z dokładnością 0,5–1 keV. Identyfikujemy kandydatów, weryfikujemy ich schematy rozpadów (intensywności innych linii).

Ocena szkodliwości radiologicznej. Dla mieszaniny radionuklidów: sumujemy aktywności ważone współczynnikami dawek (ICRP), dane T½ i energie z NKE, dawki oblicza dedykowany kalkulator [Dawka].

Dobór metody detekcji. Promieniowanie alfa (niska przenikalność) vs. beta (średnia) vs. gamma (wysoka): na podstawie karty nuklidów wybieramy właściwą technikę pomiaru (ZnS scyntylator dla alfa, GM/proporcjonalny dla beta, HPGe/NaI dla gamma).

Obliczenia reaktorowe. Dane z NKE (przekroje czynne) są wejściem do kodów transportu neutronów (MCNP, SERPENT, DRAGON) — pośrednio, przez biblioteki jak ENDF/B. NKE pozwala sprawdzić konkretne wartości przekrojów dla wybranych izotopów.

Forensics jądrowy. Analiza materiału przechwycony przez służby graniczne: zestaw radionuklidów i ich aktywności, skonfrontowany z bazą danych, pozwala zidentyfikować pochodzenie materiału (np. wypalony paliwo reaktorowe vs. paliwo świeże vs. materiał z reaktora badawczego).

Niepewność danych jądrowych — zagadnienie istotne

Dane jądrowe nie są "dokładne" w absolutnym sensie — mają niepewności, które propagują się do obliczeń:

Źródła niepewności. Statystyka pomiarowa, kalibracja energii detektora, korekcja tła, efekty geometryczne, saturacja detektora, modelowanie fizyki jądrowej (dla interpolacji i ekstrapolacji).

Skala niepewności. Dla dobrze zmierzonych izotopów (np. ²³⁵U) niepewność przekrojów: <1% dla ważnych wartości. Dla egzotycznych izotopów: 10–50% lub więcej. Dla izotopów odkrytych niedawno: brak pomiaru, dane z modelu.

Wpływ na obliczenia reaktorowe. Badania wrażliwości (sensitivity analysis) pokazują, które dane jądrowe mają największy wpływ na obliczane wielkości (k_eff, skład paliwa po wypaleniu). OECD/NEA prowadzi International Handbook of Evaluated Criticality Safety Benchmark Experiments — kluczowe narzędzie do walidacji bibliotek.

Sensitivities i uncertainties w NKE. NKE nie podaje wprost niepewności każdej wartości — prezentuje wartości "best estimate" z bazy ORIP_XXI. Dla pełnej analizy niepewności użytkownik powinien sięgnąć do oryginalnych bibliotek (ENDF, JEFF) i kodów propagacji niepewności (TSUNAMI, SANDY).

Struktura bazy ORIP_XXI

ORIP_XXI jest biblioteką danych jądrowych rozwiniętą przez E.G. Romanowa (BNL, 2003) na podstawie kompilacji kilku źródeł. Kluczowe cechy:

Zakres. 3 785 stanów nuklidów, Z = 1–118, A = 1–293. Obejmuje stany podstawowe i izomery.

Źródła danych. AME2020 (masy), NUBASE2020 (dane podstawowe), ENSDF (schematy poziomów), ENDF/B (przekroje neutronowe), JEFF (europejskie oceny), IAEA-NDS (aktywacje).

Produkty rozszczepienia. 37 672 wydajności produktów rozszczepienia dla 22 ciężkich aktynidów. Dane dla neutronów termicznych i szybkich — kluczowe dla obliczeń paliwowych i zarządzania odpadami.

Parametry rezonansowe. 33 410 rezonansów dla 234 nuklidów z ENDF/B-VIII.1. Służą obliczeniom SSK (Self-Shielding Corrections) w ChainSolver — efektowi samoochrony rezonansowej, który zmienia efektywny przekrój dla gęstych materiałów.

Polska tradycja badań w dziedzinie danych jądrowych

IEA Świerk (IPJ → NCBJ). Instytut Energii Atomowej / Instytut Fizyki Jądrowej → Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) w Otwocku-Świerku prowadzi badania fundamentalne z fizyki jądrowej od lat 1960. Prace dotyczą m.in. pomiarów przekrojów czynnych, produkcji izotopów, spektrometrii gamma i spektrometrii alfa.

Reaktor badawczy MARIA. Reaktor badawczy MARIA (20 MW, kanał neutronowy) w Świerku jest jednym z niewielu działających reaktorów badawczych w Europie Środkowej. Służy do: produkcji izotopów medycznych (Mo-99, I-131, Lu-177), aktywacji neutronowej, badań materiałowych i testowania komponentów reaktorowych.

Wkład polskich fizyków. Polscy fizycy jądrowi wnosili istotny wkład do kompilacji danych jądrowych, szczególnie w ramach IAEA CRP (Coordinated Research Projects) dotyczących danych dla reaktorów i fuzji.

Otwarte pytania badawcze

  1. Które izotopy w bazie ORIP_XXI mają największe niepewności danych i jak wpływa to na obliczenia transmutacji w reaktorach generacji IV?

  2. Jak zmienią się dane dla izotopów "egzotycznych" w miarę uruchamiania nowych instalacji (FAIR w Niemczech, FRIB w USA) produkujących jądra dalekie od doliny stabilności?

  3. W jaki sposób różnice między bibliotekami ENDF/B, JEFF i JENDL przekładają się na rozbieżności w obliczeniach krytyczności i jak można je zmniejszyć?

  4. Czy istniejące bazy danych są wystarczające dla potrzeb obliczeniowych reaktorów na szybkich neutronach (GFR, SFR, LFR) planowanych w ramach GIF (Generation IV International Forum)?

  5. Jak automatycznie generowane biblioteki (TENDL) porównują się z "ręcznie ocenianymi" dla zastosowań w dydaktyce i prototypowaniu?

  6. Jakie są ograniczenia NKE jako narzędzia dydaktycznego dla osób bez tła w fizyce jądrowej — co powinno być wyjaśniane lepiej w interfejsie?

  7. W jaki sposób dane z ORIP_XXI są używane w kodach Monte Carlo (MCNP, SERPENT) i jakie konwersje danych są niezbędne?

  8. Jak AI/ML mogą wspomóc ocenę danych jądrowych (evaluation) — czy uczenie maszynowe może zastąpić ekspercką ocenę kompilatora?

Słownik pojęć kluczowych

Dane jądrowe — zestawy zmierzonych i ocenionych parametrów jądrowych (T½, przekroje czynne, energie linii, branching ratios) niezbędnych do obliczeń fizyki jądrowej.

T½ (czas półrozpadu) — czas, po którym połowa atomów danego izotopu ulegnie przemianie promieniotwórczej; zakres: nanosekund do miliardów lat.

Przekrój czynny (cross section) — miara prawdopodobieństwa danej reakcji jądrowej; wyrażony w barnach (1 barn = 10⁻²⁴ cm²); zależy od energii pocisku.

Branching ratio — prawdopodobieństwo danej ścieżki rozpadu (np. α vs. β); suma dla wszystkich ścieżek = 100%.

AME — Atomic Mass Evaluation; międzynarodowy projekt kompilacji mas atomowych; najnowsze wydanie AME2020.

ENSDF — Evaluated Nuclear Structure Data File; kompilacja schematów poziomów energetycznych jąder; dostępna przez NNDC i IAEA.

EXFOR — EXchange FORmat; baza danych eksperymentalnych pomiarów przekrojów czynnych; ~24 000 eksperymentów.

ENDF/B — Evaluated Nuclear Data File/B; główna biblioteka danych jądrowych USA; ENDF/B-VIII.0/VIII.1 to najnowsze wersje.

JEFF — Joint Evaluated Fission and Fusion; europejska biblioteka danych jądrowych; JEFF-3.3 (2017).

Energia separacji S_n — energia potrzebna do oderwania neutronu od jądra (Z, A); obliczana z mas AME; wartość ujemna = jądro niestabilne względem emisji neutronu.

Izomer jądrowy — metastabilny stan wzbudzony jądra o T½ > 100 ns; oznaczany m1, m2 przy symbolu nuklidu (np. ⁹⁹Tc⁻m).

Produkt rozszczepienia — nuklid powstający bezpośrednio lub w łańcuchu po rozszczepieniu ciężkiego aktynidu; zwykle w okolicach Z=35–45 i Z=50–60.

Podsumowanie dydaktyczne

  1. Dane jądrowe są fundamentem obliczeń w fizyce jądrowej stosowanej — bez precyzyjnych T½, przekrojów i schematów rozpadu niemożliwe jest projektowanie reaktorów, obliczanie dawek, zarządzanie odpadami ani monitoring safeguards.

  2. Główne światowe biblioteki (ENDF/B, JEFF, JENDL) są wynikiem dekad pomiarów i "ocen" eksperckich — nie są identyczne i dają różne wyniki dla tej samej symulacji.

  3. Karta nuklidów (Karlsruher Nuklidkarte) jest wizualnym narzędziem porządkującym ~3 800 znanych izotopów według liczby protonów i neutronów; wzorce stabilności, tryby rozpadów i "wyspy" są widoczne gołym okiem.

  4. Każda wartość w NKE ma mierzalną niepewność — dla dobrze zmierzonych izotopów <1%, dla egzotycznych >10%; ignorowanie niepewności prowadzi do fałszywej precyzji obliczeń.

  5. NKE jest "encyklopedią wejściową" — daje szybki dostęp do danych jądrowych dla konkretnych nuklidów, ale pełne symulacje wymagają połączenia z ChainSolver, kalkulatorem dawek i innymi narzędziami.

  6. Polska ma własną tradycję badań w dziedzinie danych jądrowych (NCBJ Świerk, reaktor MARIA) — wkład polskich fizyków w międzynarodowe kompilacje danych jest realny, choć często niewidoczny w publicznym dyskursie.

  7. Zrozumienie schematów rozpadu (nie tylko T½, ale też branching ratios i energie produktów) jest kluczowe dla prawidłowej interpretacji pomiarów w laboratorium — wiele błędów analitycznych wynika z pomijania minoirytarnych ścieżek rozpadu.

  8. Dane dla izotopów egzotycznych (daleko od doliny stabilności) są często ograniczone lub oparte na modelach — nowe instalacje (FAIR, FRIB) będą dostarczać danych eksperymentalnych dla setek nuklidów, gdzie dziś mamy tylko przybliżenia.

Izomery jądrowe — stan wzbudzony o długim czasie życia

Izomery jądrowe to metastabilne stany wzbudzone jądra, które nie rozpadają się natychmiast przez emisję gamma — mają mierzalny czas życia, często od nanosekund do lat:

Definicja. Stan izomeryczny to stan wzbudzony jądra z T½ > ok. 100 ns. Wyróżnia je "spin trap" — stan wzbudzony o wysokim spinie, do którego przejście z niższego poziomu wymaga zmiany spinu o kilka ħ, co jest silnie zahamowane przez prawa zachowania momentu pędu.

Ważne przykłady.

  • ⁹⁹Tc⁻m (T½ = 6,01 h): najważniejszy izomer w medycynie nuklearnej. Produkt β⁻ z ⁹⁹Mo (T½ = 66 h). Emituje 140 keV gammy (idealne dla gamma kamer SPECT). Generatory Mo-99/Tc-99m są kluczowym produktem reaktorów badawczych, w tym MARII w Świerku.

  • ⁻¹³⁷Ba⁻m (T½ = 2,55 min): produkt β⁻ z ¹³⁷Cs (T½ = 30,17 lat). Ba-137m jest odpowiedzialny za emisję 662 keV gamma z Cs-137. Równowaga wiekowa Cs-137/Ba-137m to modelowy przykład do nauki radioaktywności w laboratorium.

  • ¹⁸⁰Ta⁻m (T½ > 10¹⁵ lat): jedyny izomer jądrowy, który jest stabilny w skali kosmologicznej. Uważany za "naturalnie długożyciowy izomer". Jego mechanizm stabilności to wyjątkowy obiekt badań fizyki jądrowej.

Izomery w NKE. Stany izomeryczne są oznaczane g/m1/m2 przy symbolu nuklidu. Karta szczegółowa pokazuje zarówno stan podstawowy, jak i izomeryczny — z osobnym T½, schematem rozpadu i linkami do siebie wzajemnie.

Produkty rozszczepienia — co pozostaje po rozszczepieniu

Rozszczepienie ²³⁵U (lub Pu-239) przez neutron termiczny daje dwa jądra fragmentów o masach A~90 i A~140 (rozkład dwugarbowy produktów rozszczepienia):

Rozkład masowy produktów. Rozszczepienie nie daje produktów o równym A=117 — preferowane są asymetryczne pary: np. Kr-92 + Ba-141, Mo-97 + Xe-136, itd. Rozkład masowy ma dwa szczyty: "lekki" (A ~ 88–100) i "ciężki" (A ~ 130–145).

Łańcuchy β⁻. Bezpośrednie produkty rozszczepienia są bogato neutronowe — leżą daleko od doliny stabilności. Szybko rozpadają się przez kolejne emisje β⁻, krocząc ku stabilnym izotonom (np. Xe-140 → Cs-140 → Ba-140 → La-140 → Ce-140, stabilny).

Produkty ważne dla reaktorów.

  • ¹³⁵Xe (T½ = 9,1 h): silny pochłaniacz neutronów (σ = 2,6 milionów barn!). Wzrost po wyłączeniu reaktora może prowadzić do "xenon pit" — przejściowej niemożności rozruchu.
  • ¹³³Xe (T½ = 5,24 d): kluczowy wskaźnik środowiskowy testów jądrowych.
  • ⁸⁵Kr (T½ = 10,76 lat): emitowany przy przerobie chemicznym paliwa; długożyciowy wskaźnik reprocessingu.
  • ⁹⁰Sr (T½ = 28,8 lat): beta-emiter bez gammy; groźny biologicznie (kości, jak wapń).
  • ¹³⁷Cs (T½ = 30,17 lat): najważniejszy długożyciowy produkt; emituje 662 keV gamma przez Ba-137m.
  • ¹³¹I (T½ = 8,02 d): kluczowy problem po awariach (Czarnobyl, Fukushima); pochłaniany przez tarczycę.

Wypalenie paliwa. W miarę pracy reaktora paliwo "wypala się" — ²³⁵U ubywa, produkty rozszczepienia gromadzą się, izotopy Pu powstają z ²³⁸U. ChainSolver oblicza te zmiany numerycznie; NKE dostarcza danych wejściowych.

Aktynidy — izotopy ciężkich pierwiastków

Aktynidy (Z = 89–103) obejmują uran, pluton i transurany. Ich dane jądrowe są szczególnie ważne dla energetyki jądrowej i zarządzania odpadami:

Uran. ²³⁸U (T½ = 4,47 × 10⁹ lat, dominujący izotop naturalny), ²³⁵U (T½ = 7,04 × 10⁸ lat, rozszczepialny), ²³⁴U (T½ = 2,46 × 10⁵ lat, ~0,005% naturalnego uranu). Dane z AME2020 i ENDF/B.

Pluton. ²³⁹Pu (T½ = 2,41 × 10⁴ lat, produkt wychwytu ²³⁸U, rozszczepialny), ²⁴⁰Pu (T½ = 6 560 lat, "trucizna" — pochłania neutrony, produkuje ²⁴¹Pu i nie jest rozszczepialny przez neutrony termiczne), ²⁴¹Pu (T½ = 14,3 lat, rozszczepialny, rozpada się β⁻ na ²⁴¹Am).

Ameryk-241. ²⁴¹Am (T½ = 432 lat) to produkt β⁻ ²⁴¹Pu. Emituje 59,5 keV gamma (kluczowe dla czujek dymu americiumowych) oraz cząstki alfa. Jeden z ważnych długożyciowych transuraneów w wypalenym paliwie.

Neptun-237. ²³⁷Np (T½ = 2,14 × 10⁶ lat) — główny długożyciowy produkt wychwytów neutronów przez ²³⁵U. Kluczowy izotop dla oceny bezpieczeństwa składowisk wypalonego paliwa w skali ~10⁶ lat.

Czujniki dymu — przykład izotopów w technologii konsumenckiej

Dane jądrowe mają zastosowania w codziennym życiu. Przykład: jonizacyjne czujniki dymu z Am-241.

Zasada działania. Komora jonizacyjna zawiera mały preparat ²⁴¹Am (~1 μg, aktywność ok. 3,7 kBq). Cząstki alfa jonizują powietrze między elektrodami, wytwarzając stały prąd. Dym absorbuje cząstki alfa lub zmienia ruchliwość jonów — prąd spada → alarm.

Dlaczego Am-241? T½ = 432 lat — urządzenie pracuje przez całe życie produktu bez wymiany. Energia alfa = 5,486 MeV — wystarczająca do jonizacji, ale zbyt niska do przebicia obudowy. Emituje też 59,5 keV gamma (branching 36%) — ważne przy utylizacji, wymaga ostrożności.

Dane z NKE. Am-241 w NKE: T½ = 432,2 lat (stany σ = 683 b); główne linie alfa (5486 keV, 5443 keV); linia 59,5 keV gamma z Er = 26,3% (precyzyjny pomiar możliwy detektorem HPGe). Dane te są przykładem bezpośredniego powiązania bazy NKE z produktem dostępnym w każdym supermarkecie.

NKE a inne narzędzia w systemie — ekosystem kalkulatorów

NKE funkcjonuje w ramach ekosystemu narzędzi obliczeniowych. Przepływ danych:

NKE (dane jądrowe) →
  ChainFinder (znajdź ścieżki w sieci rozpadów) →
    ChainSolver (symuluj transmutację w czasie) →
      Aktywność właściwa (oblicz aktywność mieszaniny) →
        Dawka (oblicz dawkę efektywną) →
          Osłona (projektuj tarczę)

Każde narzędzie używa NKE jako "słownika" danych wejściowych. Użytkownik, który zna dane z NKE dla konkretnego izotopu, może świadomie interpretować wyniki pozostałych kalkulatorów.

Ograniczenia NKE. NKE nie oblicza:

  • Aktywności mieszaniny po napromeniowaniu (to robi ChainSolver)
  • Dawki efektywnej (to robi kalkulator dawki z ICRP-119)
  • Strumienia neutronów ani geometrii napromieniowania
  • Widm promieniowania dla mieszanin
    NKE prezentuje dane dla JEDNEGO izotopu na raz.

Medycyna nuklearna a dane jądrowe

Dane jądrowe są bezpośrednio stosowane w medycynie nuklearnej:

Diagnostyka SPECT. Single Photon Emission Computed Tomography używa izotopów emitujących gammy o energii 100–250 keV — optymalnej dla kamer gamma (kolimatory, kryształy NaI). ⁹⁹Tc⁻m (140 keV) jest standardem. Dane z NKE: T½ = 6,01 h (idealne — nie za krótko do przygotowania, nie za długo dla dawki dla pacjenta), energia gammy 140,5 keV (intensywność 89%).

Diagnostyka PET. Positron Emission Tomography: izotopy emitujące β⁺. Pozytron anihiluje z elektronem → dwa fotony 511 keV pod 180° → detekcja koincydencyjna. ¹⁸F (T½ = 110 min), ¹¹C (T½ = 20 min), ¹⁵O (T½ = 2 min). Dane z NKE: branching ratios β⁺ vs. EC; energie pozytronów.

Terapia. Izotopy do terapii nowotworowej: ¹³¹I (beta), ¹⁷⁷Lu (beta+gamma), ²²³Ra (alfa). Dane z NKE: branching ratios, energie promieniowania, T½ — kluczowe dla dawkimetrii.

Produkcja izotopów medycznych. Reaktor MARIA w Świerku produkuje m.in. ⁹⁹Mo (T½ = 65,9 h, produkowany przez aktywację ⁹⁸Mo lub z rozszczepienia ²³⁵U), ¹³¹I, ¹⁵³Sm. NKE dostarcza danych o tych izotopach i ich łańcuchach.

Ekologia i środowisko — dane jądrowe w monitoringu

Dane jądrowe są niezbędne w monitoringu środowiskowym:

Opad promieniotwórczy. Badanie skażeń środowiskowych: ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ²³⁹Pu, ²⁴¹Am, ⁸⁵Kr, ¹⁴C, ³H. Dla każdego: T½ (jak długo pozostaje w środowisku?), energia promieniowania (jak trudno zmierzyć?), właściwości chemiczne (jak się zachowuje w glebie, wodzie, tkankach?).

Datowanie radiowęglowe. ¹⁴C (T½ = 5730 lat) — dane z NKE: T½ kluczowy parametr do przeliczenia pomiaru aktywności na wiek próbki. Datowanie ¹⁴C to bezpośrednie zastosowanie równań radioaktywności z danymi jądrowymi.

Monitoring testów jądrowych — CTBT. System IMS (International Monitoring System) rejestruje radionuklidy w atmosferze: ¹³¹I, ¹³³Xe, ¹³³mXe, ¹³⁵Xe — wskaźniki testów jądrowych. Interpretacja wymaga znajomości T½, schematów rozpadów i tła naturalnego — wszystko z danych jądrowych.

Katastrofa Czarnobylska i Fukushima. Modelowanie rozproszenia skażeń: prognoza aktywności ¹³¹I, ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr w czasie i przestrzeni. Dane z NKE są wejściem do modeli HYSPLIT i ARGOS.

Bezpieczeństwo jądrowe i forensics — dane w służbie bezpieczeństwa

Dane jądrowe mają kluczowe zastosowania w bezpieczeństwie jądrowym:

Identyfikacja materiału jądrowego. Przechwycony materiał jądrowy (np. granicy celnej) musi być zidentyfikowany: czy to HEU? LEU? paliwo reaktorowe? Interpretacja widma gamma próbki + dane z NKE → identyfikacja obecnych izotopów → wnioskowanie o historii materiału.

Nuclear forensics. Dyscyplina naukowa analizująca materiały jądrowe dla celów dochodzeniowych. Sygnatura izotopowa (stosunek ²³⁸Pu/²³⁹Pu, ²³⁵U/²³⁸U, ¹³⁷Cs/⁹⁰Sr, itd.) pozwala ustalić: wiek materiału, typ reaktora, historię ekspozycji, możliwe miejsce produkcji.

Rachunkowość materiałów jądrowych. MAEA w safeguards używa danych jądrowych do interpretacji pomiarów BNFL (niedestrukcyjnych technik pomiarowych). Np. pomiar wychwytu neutronów przez próbkę paliwa vs. obliczenia bazujące na danych ENDF = weryfikacja deklarowanego stopnia wzbogacenia.

Przyszłość danych jądrowych

FAIR (GSI/Darmstadt). Facility for Antiproton and Ion Research — nowa wielka instalacja w Niemczech (pierwsze wiązki: ~2025). Produkuje egzotyczne jądra atomowe dalekie od doliny stabilności. Wypełni "białe plamy" w kartach nuklidów — dane dla setek nuklidów znanych tylko z jednego lub kilku wydarzeń rozpadowych.

FRIB (USA). Facility for Rare Isotope Beams (Michigan State University) — uruchomiony 2022. Cel: masy, schematy rozpadów i przekroje dla rzadkich izotopów ważnych dla astrofizyki jądrowej (r-process nucleosynthesis).

AI w ocenie danych. Uczenie maszynowe jest testowane jako pomoc w "evaluation" — automatyczne wykrywanie niespójności w danych eksperymentalnych, interpolacja dla brakujących izotopów. Nie zastąpi eksperta, ale może przyspieszyć kompilację.

Dane dla reaktorów fuzyjnych. ITER i przyszłe elektrownie fuzyjne (DEMO) potrzebują danych dla reakcji D-T, aktywacji materiałów ściany pierwszej, tritowej hodowli. Nowe dane aktywacyjne dla W, Fe, Cr, Mo są kompilowane w TENDL i JEFF-4.

Otwarte pytania badawcze (uzupełnienie)

Warto też rozważyć:

  1. Jak baza ORIP_XXI różni się od NUBASE2020 w zakresie wartości T½ dla izotopów o T½ < 1 sekunda — i gdzie rozbieżności są największe?

  2. Które izotopy produkowane przez reaktor MARIA mają największe znaczenie medyczne i jak dane z NKE wspierają ich dokumentację farmakopejną?

  3. W jaki sposób system NKE może być rozszerzony o dane dla reakcji aktynidowych ważnych dla reaktorów na sól molten (MSR) planowanych w Polsce?

  4. Jakie narzędzia dydaktyczne (poza kartą nuklidów i schematem poziomów) mogłyby ułatwić studentom intuicyjne zrozumienie schematów rozpadów promieniotwórczych?

Jak czytać kartę szczegółową nuklidu — przewodnik krok po kroku

Studenci po raz pierwszy stykający się z NKE często są przytłoczeni ilością danych. Poniższy przewodnik prowadzi przez kartę ⁶⁰Co jako przykład:

Dane podstawowe ⁶⁰Co.

  • Z = 27 (kobalt), A = 60, N = 33, stan g (podstawowy)
  • T½ = 5,271 lat (precyzja: ±0,002 lat)
  • Dominujący tryb: β⁻ (100%)
  • Masa atomowa: 59,933822 u (AME2020)

Tryb rozpadu: β⁻ → ⁶⁰Ni.
⁶⁰Co → ⁶⁰Ni + e⁻ + ν̄_e. Energia β⁻: Q = 2,823 MeV. Ale rzadko idzie bezpośrednio do stanu podstawowego ⁶⁰Ni — prawie zawsze przez stany wzbudzone. Stąd dwie charakterystyczne linie gamma.

Linie gamma ⁶⁰Co.

  • 1173,2 keV (intensywność 99,85%) — przejście ze stanu 2⁺ → 0⁺ w ⁶⁰Ni
  • 1332,5 keV (intensywność 99,98%) — przejście ze stanu 4⁺ → 2⁺ w ⁶⁰Ni
    To "odcisk palca" Co-60 w spektrometrii gamma — para charakterystycznych linii 1173 + 1332 keV jest natychmiast rozpoznawalna.

Przekrój czynny ⁵⁹Co(n,γ)⁶⁰Co.
σ = 37,18 barns (neutrony termiczne). Kobaltin jest używany jako "dosimeter" w niektórych reaktorach — aktywacja ⁵⁹Co → ⁶⁰Co jest mierzalna i kalibruje strumień neutronów.

Energia wiązania.
B(⁶⁰Co) = 524,804 MeV; B/A = 8,747 MeV/nukleon. Bliskie maksimum krzywej wiązania (ok. Fe-56).
S_n = 7,493 MeV; S_p = 5,994 MeV.

Jak te dane są używane w praktyce:

  1. Spektrometria gamma w laboratorium: linie 1173 i 1332 keV służą do kalibracji energetycznej detektora HPGe.
  2. Detekcja Co-60 w środowisku: skraplanie stali nierdzewnych chłodziwem reaktorowym aktywuje Co → ⁶⁰Co jest problemem radiologicznym w zakładach nuklearnych.
  3. Radiografia przemysłowa: źródła Co-60 były używane do radiografii metalurgicznej przed rozpowszechnieniem linii akceleratorowych.
  4. Sterylizacja radiacyjna: gamma z Co-60 (wysokoenergetyczne fotony) sterylizuje sprzęt medyczny, żywność. W Polsce działają instalacje Co-60 (m.in. w Instytucie Chemii i Techniki Jądrowej).

NKE w dydaktyce akademickiej — scenariusze ćwiczeń

Kilka możliwych scenariuszy dydaktycznych dla laboratorium z fizyki jądrowej:

Ćwiczenie 1: Szeregi promieniotwórcze.
Używając NKE, prześledzić cały szereg ²³²Th → ²⁰⁸Pb. Narysować diagram przedstawiający kolejne nuklidy, T½, typy emisji i energie. Które ogniwo jest "wąskim gardłem" szeregu (najdłuższe T½)?

Ćwiczenie 2: Porównanie źródeł gamma.
Dla źródeł ⁶⁰Co, ¹³⁷Cs, ²⁴¹Am: znaleźć główne linie gamma. Wyjaśnić, które źródło jest odpowiednie do kalibracji energetycznej dla spektrometrii niskiej, średniej i wysokiej energii.

Ćwiczenie 3: Planowanie aktywacji.
Chcemy aktywować próbkę złota (Au-197) w reaktorze i zmierzyć ¹⁹⁸Au. Korzystając z NKE: znajdź σ(n,γ) dla ¹⁹⁷Au, T½ dla ¹⁹⁸Au, główną linię gamma ¹⁹⁸Au. Oblicz, jak długo aktywować i ile czekać przed pomiarem, żeby aktywność ¹⁹⁸Au była w zakresie 10–100 Bq/mg.

Ćwiczenie 4: Identyfikacja nieznanego radionuklidu.
Z widma gamma próbki środowiskowej wyodrębniono linie: 661,7 keV (bardzo silna), 1173,2 keV i 1332,5 keV (słabe). Używając NKE: zidentyfikuj główny radionuklid (137Cs) i dodatkowe (60Co). Wyjaśnij, czemu Cs-137 jest silniejszy — czy chodzi o T½, aktywność, czy historię skażenia?

Ćwiczenie 5: Izomery i generatory.
Korzystając z NKE: znajdź dane dla ⁹⁹Mo i jego izomeru córki ⁹⁹Tc⁻m. Wyjaśnij zasadę działania generatora Mo-99/Tc-99m. Jak długo można używać generatora (ile T½ ⁹⁹Mo)?

Konkluzja: NKE jako brama do fizyki jądrowej

Encyklopedia NKE to nie tylko baza danych — to okno na strukturę materii jądrowej. Każda wartość T½, każdy przekrój czynny, każda linia gamma jest wynikiem eksperymentu, w którym fizycy zmierzyli coś głębokiego o budowie jąder atomowych. Używając NKE, student korzysta z pracy tysięcy badaczy z całego świata i kilku dekad pomiarów jądrowych.

Dla polskiej fizyki jądrowej jest to szczególnie ważne: reaktor MARIA w Świerku, zakłady pomiarowe NCBJ, instytucje takie jak IChTJ czy PAN — wszystkie te jednostki pracują z danymi jądrowymi na co dzień. Zrozumienie, skąd te dane pochodzą i jak je interpretować, jest niezbędną kompetencją dla każdego, kto zamierza pracować zawodowo w dziedzinie fizyki jądrowej stosowanej.

Kalkulator NKE jest narzędziem edukacyjnym, które łączy te dane z wizualnym interfejsem kart nuklidów — pozwalając studentowi przejść od abstrakcyjnej listy liczb do konkretnego rozumienia, dlaczego dane pierwiastki i izotopy mają takie, a nie inne właściwości. To jest wartość dodana poza samymi liczbami: zdolność do czytania kart nuklidów jak mapy, identyfikowania wzorców i formułowania hipotez o nieznanych izotopach na podstawie tego, co wiadomo o ich sąsiadach na karcie. Jest to jedna z fundamentalnych umiejętności fizyka jądrowego na każdym etapie kariery. Doktorant, który biegle porusza się po kartach nuklidów i rozumie znaczenie każdej przedstawionej na nich wartości, ma silną podstawę analityczną do pracy zarówno w badaniach podstawowych (pomiary jądrowe, spektrometria), jak i stosowanych (dozymetria, ochrona radiologiczna, zarządzanie materiałami jądrowymi, projektowanie paliwa reaktorowego). NKE jest punktem wejścia do tego świata — a dalszy rozwój kompetencji prowadzi przez ChainSolver, kody transportu neutronów i pełny cykl obliczeniowy fizyki reaktorowej.

Dodatkowe materiały multimedialne

Narzędzia interaktywne

Ćwiczenia praktyczne

  1. Znajdź w NKE izotop Cs-137. Sprawdź jego T½, główną linię gamma i produkt rozpadu. Wyjaśnij, dlaczego Cs-137 jest ważnym wskaźnikiem skażeń środowiskowych.
  2. Porównaj energie separacji neutronu S_n dla ²³⁵U i ²³⁸U. Który ma niższy próg energetyczny dla rozszczepienia i co to oznacza dla reaktorów termicznych?
  3. Śledząc kartę nuklidów, narysuj ścieżkę rozpadu od ²³⁸U do ²⁰⁶Pb. Ile emisji alfa i beta jest w tej serii?