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Vorlesungen im Wintersemester

Kernphysikalische und kernchemische Grundlagen des Strahlenschutzes und der Radioökologie

OrtZeitpunktInhalt

4134 - 101

Montag 10:00 - 12:00

Ausgehend von Eigenschaften der Atomkerne werden die sie beschreibenden Kernmodelle eingeführt. Phänomenologie des radioaktiven Zerfalls und Theorien zur Beschreibung von alpha, beta und gamma Zerfall. Einführung in die Neutronenphysik, Kernreaktionen, Spaltung, Fusion. Erzeugung überschwerer Elemente. Zum Verständnis von Dosimetrie der Strahlenexposition werden Wechselwirkungen von Strahlung mit Materie, Strahlenmessverfahren und das Verhalten radioaktiver Kerne in biologischen und ökologischen Systemen behandelt. Voraussetzung für den Erwerb der Fachkunde nach StrlSchV Fachkundegruppe S4.1 im MSc Studiengang Analytische Chemie.

Kenntnisprofil

Leistungspunkte: 2
Grundlegende Literatur:

  • Kratz, Lieser Nuclear and radiochemistry : fundamentals and applications / Vol. 1& 2, Ausgabe: 3., rev. ed. Weinheim : Wiley-VCH, 2013
  • Choppin, Rydberg, Liljenzin, Radiochemistry and Nuclear Chemistry, Butterworth Heinemann, Oxford, 1995
  • Marmier, Sheldon, Physics of Nuclei and Particles, 2 volumes, Academic Press, New York, 1970
  • Mayer-Kuckuk, Kernphysik (6. Aufl.) Teubner, Stuttgart, 1994
  • Knoll, Radiation detection and measurement, J. Wiley & Sons, New York, 2000
  • Vogt, Grundzüge des praktischen Strahlenschutzes 6. Auflage 2011, Hanser Verlag
  • http://www.nucleonica.com/     : Karlsruhe Chart of Nuclides
  • Strahlenschutzverordnung vom 20. Juli 2001 (BGBl. I S. 1714; 2002 I S. 1459), zuletzt geändert durch Artikel 5 Absatz7 des Gesetzes vom 24. Februar 2012 (BGBl. I S. 212)

Empfohlene Vorkenntnisse:

  • Mechanik und Quantenmechanik
  • Elektrodynamik
  • Moleküle, Kerne, Teilchen, Statistik

Modulzugehörigkeit:

  • Moderne Aspekte der Physik
  • Ausgewählte Themen moderner Physik


Nukleare Analysemethoden und Radioanalytik

OrtZeitpunktInhalt

4134 - 101

Montag 14:00 - 16:00

Grundlagen der Analytik von radioaktiven Stoffen und Analytik mittels radioaktiver Stoffe. Messung von Strahlungsfeldern, Wechselwirkung Strahlung / Materie, Festköperkernspurdetektor, Alpha, Beta, Gamma Detektion, Neutronendetektion, Neutronenaktivierung, Laser-basierte Detektions- und Speziationsmethoden, Produktion und Charakterisierung  superschwerer Elemente,  Einsatz von Tracertechniken, Isotopenverdünnungsanalyse, Kernspektrometrie, Röntgenbasierte Analysetechniken, Mössbauer Spektroskopie, Kernspinresonanz Spektroskopie, Beschleuniger-Massenspektrometrie, Statistik, Nachweis- und Erkennungsgrenzen, Qualitätssicherung, DIN ISO 11929.

Kenntnisprofil

Leistungspunkte: 2
Grundlegende Literatur:

  • Kratz, Lieser Nuclear and radiochemistry : fundamentals and applications / Vol. 1& 2, Ausgabe: 3., rev. ed. Weinheim : Wiley-VCH, 2013
  • Choppin, Rydberg, Liljenzin, Radiochemistry and Nuclear Chemistry, Butterworth Heinemann, Oxford, 1995
  • Marmier, Sheldon, Physics of Nuclei and Particles, 2 volumes, Academic Press, New York, 1970
  • Mayer-Kuckuk, Kernphysik (6. Aufl.) Teubner, Stuttgart, 1994
  • Knoll, Radiation detection and measurement, J. Wiley & Sons, New York, 2000
  • Vogt, Grundzüge des praktischen Strahlenschutzes 6. Auflage 2011, Hanser Verlag
  • Gordon Gilmore, Practical Gamma Ray Spectrometry Wiley, & Sons, New York 2008
  • http://www.nucleonica.com/     : Karlsruhe Chart of Nuclides
  • Strahlenschutzverordnung vom 20. Juli 2001 (BGBl. I S. 1714; 2002 I S. 1459), zuletzt geändert durch Artikel 5 Absatz7 des Gesetzes vom 24. Februar 2012 (BGBl. I S. 212)

Empfohlene Vorkenntnisse:

  • Vorlesung “Kernphysikalische und kernchemische Grundlagen des Strahlenschutzes und der Radioökologie“  (Kann parallel gehört werden)

Modulzugehörigkeit:

  • Moderne Aspekte der Physik
  • Ausgewählte Themen moderner Physik

Kernenergie und Brennstoffkreislauf, technische Aspekte und gesellschaftlicher Diskurs

OrtZeitpunktInhalt

4134 - 101

Dienstag 14:00 - 16:00

Trotz oder gerade wegen des Ausstiegs aus der Kernenergienutzung in Deutschland, ist dieses Thema weiterhin Gegenstand der gesellschaftlichen Diskussion. In dieser Veranstaltung werden die technischen Grundlagen von Kernenergienutzung, von der Urangewinnung über die Funktionsweise heutiger und zukünftiger Reaktoren bis zur Entsorgung abgebrannten Kernbrennstoffs behandelt. Neben den technischen Aspekten wird begleitend die Problematik aus sozialwissenschaftlichen/ethischen und rechtlichen Gesichtspunkten erläutert und diskutiert (eigene Meinung erwünscht!)

Kenntnisprofil

Leistungspunkte: 2
Grundlegende Literatur:

  • Streffer, Radioactive Waste, Springer
  • Michaelis, Handbuch Kernenergie
  • Heinloth, Die Energiefrage, Vieweg
  • Weitere Literatur wird in der Veranstaltung bekanntgegeben

    Empfohlene Vorkenntnisse:

    • Von Vorteil: Vorlesung “Kernphysikalische und kernchemische Grundlagen des Strahlenschutzes und der Radioökologie” (Kann parallel gehört werden)
    • Mechanik und Relativität
    • Elektrodynamik
    • Moleküle, Kerne, Teilchen, Statistik

    Modulzugehörigkeit:

    • Moderne Aspekte der Physik
    • Ausgewählte Themen moderner Physik

    Chemie und physikalische Analyse von Radionukliden

    OrtZeitpunktInhalt

    4134 - 101

    Dienstag 16:00 - 18:00

    Diese Vorlesung vermittelt Kenntnisse der chemischen und physikalischen Eigenschaften natürlicher und künstlicher Radionuklide, insbesondere der Actinide. Basierend auf element- bzw. gruppenspezifischen Eigenschaften werden quantitative radioanalytische Methoden und Separationstechniken vertieft. Der Vorlesungsinhalt verhält sich dabei komplementär zum Inhalt der Vorlesung „Nukleare Analysemethoden und Radioanalytik“ . Die Anwendung von Separationstechniken in Abhängigkeit verschiedener Matrizes wird diskutiert. Die einer Umweltprobenanalyse vorgelagerten gängigen Methoden zur Probennahme und ‑vorbereitung werden erläutert. Für die Anwendung mancher Separationstechniken ist ein Verständnis der Speziation interessierender Radionuklide unabdingbar. Dominierende, die Speziation beeinflussende Faktoren werden aufgezeigt. Ein verbindendes Thema stellt das Migrationsverhalten von Radionukliden in der Geo- und Biosphäre dar. Schwerpunkte sind  chemische und physikalische Eigenschaften radioaktiver Elemente, aquatische Chemie der Radionuklide insbesondere der f-Elemente, quantitative Radioanalytik, Separationstechniken, Umweltprobennahme und –vorbereitung, Radioaktive Nuklide und Strahlung in der Medizin, Radionuklidproduktion, Verhalten von Radionukliden in der Umwelt

    Kenntnisprofil

    Leistungspunkte: 2
    Grundlegende Literatur:

    • David Atwood, Radionuclides in the Environment, Wiley and Sons, 2010
    • Lehto, Hou, Chemistry and Analysis of Radionuclides, Wiley-VCH 2011

    Empfohlene Vorkenntnisse:

    • Von Vorteil: Vorlesung “Kernphysikalische und kernchemische Grundlagen des Strahlenschutzes und der Radioökologie” (Kann parallel gehört werden)
    • Grundlagen der Chemie

    Modulzugehörigkeit:

    • Moderne Aspekte der Physik
    • Ausgewählte Themen moderner Physik

    Einführung in die Massenspektrometrie

    OrtZeitpunktInhalt

    4134 - 101

    Dienstag 11:15 - 12:45

    Nach der Einführung massenspektrometrischer Grundkonzepte werden verschiedene Ionisations-, Massenselektions und Detektionsverfahren, sowie vakuumtechnische Aspekte erläutert. Gängige massenspektrometrische Methoden mit Schwerpunkt auf Element und Isotopenverhältnisanalysen, Bestimmung von Lösungsspezies und bildgebenden MS-Verfahren werden behandelt. Abschließend werden Hochpräszisions-massenmessungen auch an extrem kurzlebigen Radionukliden und Antimaterie, wie auch der Einsatz von massenspektrometrischen Methoden in der Raumfahrt vorgestellt. Techniken: ICP-MS, AMS, IRMS, TIMS, RIMS, SIMS, ESI MS, Schottky MS, Isochrone MS, Penningfallen-MS.

    Kenntnisprofil

    Leistungspunkte: 2
    Grundlegende Literatur:

    • Becker, Inorganic mass spectrometry : principles and applications Chichester Wiley, 2007
    • Gross, Massenspektrometrie : Ein Lehrbuch, Berlin ;Heidelberg Springer, 2013
    • Hoffmann, de Stroobant, Mass spectrometry : principles and applications, Wiley ; Chichester : John Wiley Hoboken, N.J., 2007.

    Modulzugehörigkeit:

    • Moderne Aspekte der Physik
    • Ausgewählte Themen moderner Physik
    • Fortgeschrittene Radiochemische Analytik und Strahlenschutz