Osnove nuklearne fizike

Prikazani su podaci za akademsku godinu: 2024./2025.

Nositelji

Izv. prof. dr. sc.
Mario Matijević
Izv. prof. dr. sc.
Saša Ilijić

Opis predmeta

Nuklearna struktura. Unutarnja i vanjska svojstva atomske jezgre: naboj, radijus, masa, energija vezanja i stabilnost. Modeli nuklearnih sila. Modeli jezgre: kapljica i ljuske. Udarni presjek. Radioaktivnost i radioaktivni lanci. Interakcija teških nabijenih čestica, elektrona, fotona i neutrona s materijom. Fizikalni i energetski aspekti iskorištavanja energije fisije i fuzije. Detekcija i zaštita od zračenja. Dozimetrija zračenja. Modeliranje prigušenja zračenja u štitovima. Primjene nuklearne fizike.

Preduvjeti

Osnove diferencijalnog i integralnog računa te opća fizika.

Studijski programi

Sveučilišni preddiplomski
[FER3-HR] Elektrotehnika i informacijska tehnologija - studij
Izborni predmeti (6. semestar)
[FER3-HR] Računarstvo - studij
Izborni predmeti (6. semestar)
Sveučilišni diplomski
[FER3-HR] Audiotehnologije i elektroakustika - profil
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER3-HR] Automatika i robotika - profil
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER3-HR] Elektroenergetika - profil
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER3-HR] Elektroničko i računalno inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER3-HR] Elektronika - profil
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER3-HR] Elektrostrojarstvo i automatizacija - profil
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER3-HR] Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER3-HR] Komunikacijske i svemirske tehnologije - profil
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER3-HR] Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi - profil
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER3-HR] Računalno inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER3-HR] Računalno modeliranje u inženjerstvu - profil
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER3-HR] Računarska znanost - profil
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER3-HR] Znanost o mrežama - profil
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER3-HR] Znanost o podacima - profil
Izborni predmeti (2. semestar)
[FER2-HR] Automatika - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Bežične komunikacijske tehnologije - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Elektroenergetika - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Elektroničko i računalno inženjerstvo - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Elektronika - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Elektrotehnički sustavi i tehnologija - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Obradba informacija - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Računalno inženjerstvo - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Računarska znanost - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)
[FER2-HR] Telekomunikacije i informatika - profil
Predmeti matematike, fizike i prirodoslovlja (2. semestar)

Ishodi učenja

  1. Objasniti vanjska i unutarnja svojstva atomske jezgre
  2. Objasniti fizikalne principe u nuklearnim reakcijama
  3. Opisati različite tipove nuklearnih reakcija
  4. Objasniti zakon radioaktivnog raspada i alfa, beta i gama raspad
  5. Opisati interakciju zračenja s materijom
  6. Opisati primjene nuklearne fizike: detektori, akceleratori, fisijski i fuzijski nuklearni reaktori

Oblici nastave

Predavanja

Predavanja s auditornim vježbama i prezentacijama u dva ciklusa od 7 i 6 tjedana.

Seminari i radionice

Neobavezni seminar.

Auditorne vježbe

Rješavanje zadataka.

Mješovito e-učenje

Pitanja i odgovori nakon prezentacija seminara.

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Seminar/Projekt 0 % 30 % 0 % 30 %
Međuispit: Pismeni 0 % 35 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 35 %
Ispit: Pismeni 0 % 70 %

Tjedni plan nastave

  1. Nuklearna struktura. Vanjska svojstva atomske jezgre (naboj, masa, radijus, nuklearne sile). Unutarnja svojstva atomske jezgre (energija vezanja, spin, električni i magnetski moment).
  2. Nuklearni potencijal i energijski nivoi. Nuklearni raspadi i kvadrupolni moment jezgre. Nuklearni modeli jezgre.
  3. Udarni presjek. Diferencijalni i totalni udarni presjek. Rutherfordovo raspršenje. Raspršenje brzih neutrona.
  4. Zakoni radioaktivnog raspada. Binarni radioaktivni lanac. Opće rješenje zatvorenog radioaktivnog niza. Otvoreni sistemi.
  5. Interakcija teških nabijenih čestica s materijom. Mehanizam gubitka energije. Poluklasičan izraz za specifičnu ionizaciju. Bethe-Bloch formula i doseg teške čestice.
  6. Interakcija elektrona s materijom. Gubitak energije sudarima i zakočnim zračenjem. Radijacijski prinos. Doseg elektrona.
  7. Interakcija fotona s materijom. Mehanizmi interakcije: fotoelektrični efekt, Comptonovo raspršenje i proizvodnja parova. Fotonuklearne reakcije. Atenuacijski koeficijenti.
  8. Međuispit.
  9. Interakcija neutrona s materijom. Izvori i spektri neutrona. Udarni presjeci neutrona. Prigušenje neutronskog snopa. Nuklearne reakcije i zakoni očuvanja.
  10. Fizikalni aspekti nuklearne fisije. Energetski potencijal fisije i cijepanje atomske jezgre. Moderacija neutrona, lančana reakcija i faktor multiplikacije neutrona.
  11. Energetski aspekti nuklearne fisije. Nuklearni energetski reaktor. Status nuklearne energije. Energija fuzije: fizikalne osnove i reakcije. Tehničko ograničenje plazme.
  12. Detektori zračenja: plinski, scintilacijski, poluvodički i neutronski. Osnove zaštite od zračenja. Koncept faktora nakupljanja zračenja. Dozimetrija zračenja.
  13. Prigušenje zračenja u štitovima. Transportna jednadžba i njezina pojednostavljenja. Monte Carlo metoda. Primjena računalnih programa u nuklearnom inženjerstvu.
  14. Primjene nuklearne fizike u industriji, medicini i istraživanju kroz prezentacije seminarskih radova studenata.
  15. Završni ispit.

Literatura

Vladimir Knapp (1977.), Uvod u nuklearnu fiziku (2. izdanje), Sveučilište u Zagrebu
K. Bethge (2007.), Kernphysik: Eine Einführung, Springer
R. M. Mayo (1988.), Introduction to Nuclear Concepts for Engineers, American Nuclear Society
K. S. Krane (1987.), Introductory Nuclear Physics, J. Wiley & Sons
W. T. Hering (1999.), Angewandte Kernphysik, Teubner
W. N. Cottingham, D. A. Greenwood (2001.), An Introduction to Nuclear Physics, Cambridge University Press
M. Matijević, D. Pevec, V. Knapp (.), Osnove nuklearne fizike - Skripta predavanja (verzija 3, 2022.),

Izvedba

ID 183408
  Ljetni semestar
5 ECTS
R1 Engleski jezik
R2 E-učenje
45 Predavanja
0 Seminar
15 Auditorne vježbe
0 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe
0 Vježbe tjelesnog odgoja

Ocjenjivanje

85 izvrstan
70 vrlo dobar
60 dobar
50 dovoljan

Sličan predmet