Fizyka jądrowa - Wydział Nowych Technologii i Chemii

"Z A T W I E R D Z A M"
Dziekan Wydziału Nowych Technologii i Chemii
Dr hab. inż. Stanisław CUDZIŁO, prof. nzw. WAT
Warszawa, dnia ..........................
SYLABUS PRZEDMIOTU
NAZWA PRZEDMIOTU:
Wersja anglojęzyczna:
Fizyka jądrowa
Nuclear physics
Kod przedmiotu:
WTCCNSI-FJ
Podstawowa jednostka organizacyjna (PJO): Wydział Nowych Technologii i Chemii
(prowadząca kierunek studiów)
Kierunek studiów:
chemia
Specjalności:
materiały niebezpieczne i ratownictwo chemiczne
Poziom studiów:
studia pierwszego stopnia
Forma studiów:
studia stacjonarne
Język prowadzenia:
polski
Sylabus ważny dla naborów od roku akademickiego:
2012/2013
1. REALIZACJA PRZEDMIOTU
Osoba prowadząca zajęcia (koordynatorzy): dr inż. Jarosław PUTON
PJO/instytut/katedra/zakład:
Wydział Nowych Technologii i Chemii, Instytut Chemii,
Zakład Radiometrii i Monitoringu Skażeń
2. ROZLICZENIE GODZINOWE
forma zajęć, liczba godzin/rygor
(x egzamin, + zaliczenie, # projekt)
semestr
punkty
ECTS
razem
wykłady
ćwiczenia
laboratoria
IV
60 x
30
10
20
4
razem
60 x
30
10
20
4
projekt
seminarium
3. PRZEDMIOTY WPROWADZAJĄCE WRAZ Z WYMAGANIAMI WSTĘPNYMI

Matematyka.
Znajomość podstaw rachunku prawdopodobieństwa i metod rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych.

Fizyka.
Znajomość podstaw mechaniki, elektromagnetyzmu i teorii atomu.
4. ZAKŁADANE EFEKTY KSZTAŁCENIA
odniesienie do efektów kształcenia dla
kierunku
Efekty kształcenia
Symbol
W1
Po zaliczeniu przedmiotu student posiada podstawową wiedzę dotyczącą
budowy jądra atomowego.
K_W08
W2
Student zna właściwości promieniowania jądrowego i formy jego oddziaływania z materią.
K_W08, K_W10
W3
Student posiada podstawową wiedzę dotyczącą fizyki reaktorów jądrowych
i energetyki jądrowej.
K_W08
U1
Student potrafi analizować wyniki pomiarów parametrów promieniowania
jądrowego.
K_U07
U2
Student ma umiejętność posługiwania się sprzętem do pomiarów promieniowania jądrowego.
K_U02, K_U11
K1
Student potrafi pracować i współdziałać w grupie.
K_K02, K_K03
5. METODY DYDAKTYCZNE
Wykład w formie audiowizualnej (30 godz.).
Ćwiczenia rachunkowe obejmujące przede wszystkim rozwiązywanie zadań dotyczących właściwości jąder atomowych, prawa rozpadu promieniotwórczego i oddziaływania promieniowania
z materią (10 godz.).
Ćwiczenia laboratoryjne, w ramach których studenci zapoznają się ze sprzętem dozymetrycznym,
wykonują pomiary intensywności promieniowania i efektów oddziaływania promieniowania z materią (20 godz.).



6. TREŚCI PROGRAMOWE
lp
1.
temat/tematyka zajęć
Wiadomości wstępne
liczba godzin
wykł.
ćwicz.
lab.
proj.
semin.
2
Ogólna charakterystyka przedmiotu. Zarys rozwoju
fizyki jądrowej. Elementy mechaniki relatywistycznej.
2.
Podstawowe właściwości jąder atomowych
2
2
Składniki jądra i ich właściwości. Promień jądra. Izospin. Parzystość. Ładunek elektryczny. Spin. Moment
magnetyczny. Energia wiązania jąder atomowych.
Metody wyznaczania energii wiązania.
3.
Modele jądra atomowego
2
Model kroplowy jądra atomowego. Ścieżka stabilności. Model powłokowy. Model gazu Fermiego.
4.
Prawo rozpadu promieniotwórczego
2
2
4
2
2
4
Promieniotwórczość. Stała rozpadu i okres połowicznego zaniku. Rozpad sukcesywny.
5.
Statystyczny charakter rozpadu
Zastosowanie rozkładów Poissona i Gaussa do oceny wyników pomiarów w fizyce jądrowej. Optymalizacja dokładności pomiarów radiometrycznych.
2
6.
Rozpady alfa i beta, promieniowanie gamma
2
Rodziny promieniotwórcze. Mechanizm rozpadu alfa.
Rodzaje rozpadu beta. Prawdopodobieństwo przejść.
Widmo energetyczne cząstek beta. Neutrino. Promieniowanie gamma – stany wzbudzone jąder.
7.
Oddziaływanie cząstek naładowanych z materią
2
4
Straty energii na jonizację. Hamowanie radiacyjne.
Promieniowanie Czerenkowa.
8.
Oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego z materią
2
2
4
Fotoefekt. Rozpraszanie promieniowania. Efekt
Comptona. Tworzenie par elektronowopozytonowych.
9.
Przegląd metod detekcji promieniowania jądrowego
2
4
Rodzaje detektorów. Podstawy metod spektroskopowych. Pomiary w dozymetrii.
10.
Promieniowanie jądrowe w środowisku i zastosowaniach praktycznych
2
Izotopy promieniotwórcze w środowisku naturalnym.
Poziom promieniowania tła. Zastosowanie izotopów
w badaniach naukowych, przemyśle i medycynie.
11.
Neutrony
2
Źródła neutronów. Rodzaje oddziaływania neutronów
z materią. Spowalnianie i dyfuzja neutronów.
12.
Reakcje jądrowe i problemy rozpraszania cząstek
2
Mechanizm reakcji przez jądro złożone. Teoria
Bohra. Reakcje oddziaływania bezpośredniego. Stacjonarny opis rozpraszania elastycznego. Przybliżenie Borna.
13.
Reakcje rozszczepienia jąder atomowych
2
2
Oszacowanie energii reakcji rozszczepienia. Rola
bariery potencjału. Przekroje czynne na rozszczepienie. Właściwości fragmentów rozszczepienia.
14.
Energetyka jądrowa
2
Reaktory jądrowe. Bilans energii i stabilność pracy
reaktora. Nowe konstrukcje reaktorów energetycznych. Perspektywy wykorzystania reakcji syntezy
jąder lekkich w energetyce. Broń jądrowa i termojądrowa.
15.
Nowe osiągnięcia fizyki jądrowej
2
Cząstki elementarne. Klasyfikacja cząstek. Promieniowanie kosmiczne. Metody detekcji. Miony. Cząstki
jako nośniki oddziaływań. Struktura nukleonów. Symetria unitarna oddziaływań silnych.
Razem
30
10
20
0
0
3
7. LITERATURA
podstawowa:
1. E. Skrzypczak, Z. Szefliński, Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych. PWN
2002.
2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki 5 (rozdziały 43, 44 i 45), PWN 2005.
3. I.W. Sawieliew, Wykłady z fizyki 3 (rozdziały X i XI). PWN 1998.
4. G. Jezierski, Energia jądrowa wczoraj i dziś, WNT, 2005.
uzupełniająca:
1. K.W.Muchin, Doświadczalna fizyka jądrowa. PWN 1978.
2. J.S. Lilley, Nuclear Physics: Principles and Applications. Wiley 2002.
3. Strzałkowski, Wstęp do fizyki jądra atomowego. PWN 1978.
8. SPOSOBY WERYFIKACJI ZAKŁADANYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA

Przedmiot zaliczany jest na podstawie egzaminu pisemnego obejmującego wszystkie zagadnienia teoretyczne przedstawione w trakcie wykładów. Warunkiem koniecznym uzyskania oceny pozytywnej z egzaminu jest wykazanie się wiedzą określoną w Efektach kształcenia (Tab.4).

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu końcowego jest zaliczenie ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych.

Osiągnięcie efektów W1 i W2 kontrolowane jest dodatkowo w trakcie sprawdzianu pisemnego
przeprowadzanego podczas ćwiczeń rachunkowych.

Efekt U1 i U2 sprawdzane ustnie podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych.
autor sylabusa
kierownik jednostki organizacyjnej
odpowiedzialnej za przedmiot
................................
................................
Dr inż. Jarosław Puton
Prof. dr hab. inż. Jerzy Choma
4