Είσοδος

Πυρηνική Χημεία και Τεχνολογία

Γενικά στοιχεία

 

 
Περιγραφή

Ο σκοπός του μαθήματος είναι η απόκτηση των βασικών γνώσεων σχετικά (α) με τις ιδιότητες των ατομικών πυρήνων, τις πυρηνικές μετατροπές και τα χημικά φαινόμενα που συνδέονται με αυτές, (β) τις τεχνολογικές εφαρμογές των ραδιονουκλιδίων, και (γ) τις βασικές διεργασίες και τεχνικές που χρησιμοποιούνται στην πυρηνική βιομηχανία/τεχνολογία. Περιλαμβάνονται τα ακόλουθα θέματα:


Σταθερότητα πυρήνων, πυρηνικές αντιδράσεις, ραδιενεργοί διασπάσεις, πυρηνική σχάση και σύντηξη, πυρηνοσύνθεση, πυρηνικές ακτινοβολίες, απορρόφηση και αλληλεπίδραση με την ύλη, ανίχνευση πυρηνικών ακτινοβολιών και βιολογικές επιδράσεις, ισοτοπικά φαινόμενα, εφαρμογές ραδιενεργών ισοτόπων (ραδιενεργοί ιχνηθέτες, ραδιοχρονολόγηση, ενεργοποίηση νετρονίων), διαχωρισμός ισοτόπων, ενέργεια πυρηνικών αντιδράσεων, υπολογισμοί μάζας-ενέργειας, πυρηνικοί αντιδραστήρες, επώαση και αναπαραγωγή νουκλιδίων, πυρηνικά καύσιμα, πυρηνικά απόβλητα.

Ύλη

·   Δομή του πυρήνα: Στοιχεία από την κβαντική χρωμοδυναμική. Πυρηνική δομή και σταθερότητα. Πυρηνικά Πρότυπα. (1η εβδομάδα)

·   Ραδιενέργεια: Φύση & προέλευση. Νόμοι και Κινητική. Ραδιενεργός ισορροπία (2η εβδομάδα).

·   Πυρηνικές αντιδράσεις:

- Νόμοι και μηχανισμοί. Κατάταξη πυρηνικών αντιδράσεων. Κινητική πυρηνικών αντιδράσεων. Ενεργοποίηση πυρήνων (3η εβδομάδα).

- Πυρηνική σχάση (4η εβδομάδα)

- Πυρηνική σύντηξη. Πυρηνική αστροφυσική (5η εβδομάδα).

·   Ισότοπα:

-Ισοτοπικά φαινόμενα και τεχνολογία διαχωρισμού ισοτόπων. Τεχνολογία παραγωγής βαρέως νερού (6η εβδομάδα).

-Χημεία θερμών ατόμων. Εφαρμογές των ισοτόπων. Τεχνικές χρονολόγησης (7η εβδομάδα).

·   Πυρηνικοί αντιδραστήρες:

- Κατάταξη πυρηνικών αντιδραστήρων. Λειτουργία πυρηνικών αντιδραστήρων: Παράμετροι λειτουργίας. Αλυσωτή αντίδραση σχάσεων. Κρισιμότητα και συνθήκες κρισιμότητας. Επώαση και αναπαραγωγή. Θερμικοί και αναπαραγωγικοί αντιδραστήρες (8η & 9η εβδομάδα).

- Κινητική θεωρία πυρηνικών αντιδραστήρων: Δραστικότητα. Έλεγχος ρυθμού αλυσωτής αντίδρασης. Επιβράδυνση νετρονίων. Πυρηνικά ατυχήματα (10η εβδομάδα).

- Περιγραφή των πυρηνικών αντιδραστήρων: Κύρια μέρη. Τύποι αντιδραστήρων (Θερμικοί αντιδραστήρες. Αναπαραγωγικοί αντιδραστήρες. Αντιδραστήρες έρευνας). Τεχνολογία της σύντηξης και θερμοπυρηνικοί αντιδραστήρες (11η εβδομάδα).

·   Πυρηνικά καύσιμα: Παρασκευή και ιδιότητες ακτινιδών. Παραγωγή - Εμπλουτισμός – Ανάκτηση Πυρηνικών καυσίμων (12η εβδομάδα).

·   Πυρηνικά απόβλητα: Διαχείριση πυρηνικών αποβλήτων (Επεξεργασία – Διάθεση) (13η εβδομάδα).

 

Φροντιστήριο – Υπολογιστικές ασκήσεις:

·   Πυρηνική σταθερότητα

·   Ραδιενέργεια. Ραδιενεργός ισορροπία

·   Ραδιοχρονολόγηση

·   Πυρηνικές αντιδράσεις

·   Πυρηνική σχάση και σύντηξη

·   Λειτουργία και κινητική πυρηνικών αντιδραστήρων

·   Διαχωρισμός ισοτόπων – Εμπλουτισμός ουρανίου

 

ΔΙΔΑΚΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ

·      Ζ. Λοΐζου: «Πυρηνική Χημεία – Πυρηνική Τεχνολογία»: Τεύχος 1ο (Γενικό Μέρος) & Τεύχος 2ο (Ειδικά Θέματα), Παν. Σημ. ΕΜΠ (4η Έκδοση, 2017)

·     Μ. Μπουρουσιάν: Σημειώσεις και Ασκήσεις Πυρηνικής Χημείας (2017) - διανέμονται στους φοιτητές

·      Υποδειγματικές υπολογιστικές ασκήσεις

 

Βιβλιογραφία

§ J. K. Shultis, R. E. Faw: Fundamentals of Nuclear Science and EngineeringCRC Press, Taylor & Francis, 3rd Ed. (2017)
§ W. D. Loveland, D. J. Morrissey, G. T. Seaborg: “Modern Nuclear Chemistry” John Wiley & Sons, 2nd Ed. (2017)
§ G. Choppin, J-O Liljenzin, J. Rydberg, C. Ekberg: Radiochemistry and Nuclear Chemistry”, Elsevier, 4th Ed. (2013)
§ J. R. Lamarsh, Α. J. Baratta: Introduction to Nuclear Engineering”, Prentice Hall, Inc. 3rd Ed. (2001)

Εξεταστέα Ύλη περιόδου 2018

Η εξεταστέα ύλη του μαθήματος για την εξεταστική περίοδο Ιουνίου και Σεπτεμβρίου 2018, θα περιλαμβάνει, από το βιβλίο του κ. Ζ. Λοΐζου: «Πυρηνική Χημεία – Πυρηνική Τεχνολογία», τα ακόλουθα:

Από το 1ο Τεύχος (Γενικό Μέρος):

Κεφάλαιο 2: Βασικές Έννοιες (Παρ. 2.1, σελ. 21–27)

Κεφάλαιο 3: Κύρια χαρακτηριστικά των ατομικών πυρήνων (Παρ. 3.1, σελ. 50–58)

Κεφάλαιο 4: Η ραδιενέργεια (Παρ. 4.1 έως 4.6, σελ. 87–129)

Κεφάλαιο 5: Οι πυρηνικές αντιδράσεις (Παρ. 5.1 έως 5.4, σελ. 130–163)

Από το 2ο Τεύχος (Ειδικά Θέματα):

Κεφάλαιο 8: Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες (Παρ. 8.1 έως 8.6, σελ. 141–242).


 
Συγχρηματοδότηση
από την Ε.Ε.