SZILÁRD LEÓ ORSZÁGOS TANULMÁNYI VERSENY

Nukleáris témák (atomerőművek, atomfegyverkezés, sugárvédelem, nukleáris hulladék) ma már gyakran előfordulnak a napilapokban is. Ezt vette figyelembe a Nemzeti Alaptanterv, amikor minden magyar diák számára kötelezően előírja a nukleáris alapismereteket.

Szilárd Leó, mint "az emberiség lelkiismerete", elsőként hívta föl a figyelmet az atommagfizika társadalmi jelentőségére. Arra, hogy a nukleáris technika a társadalmat és választott vezetőit komoly döntéshelyzetekbe hozza. 1998-ban, születésének centenáriumi évében az Eötvös Loránd Fizikai Társulat (a Művelődési és Közoktatási Minisztériummal, a Paksi Atomerőművel, a társulat Tolna megyei csoportjával és a paksi Energetikai Szakközépiskolával együttműködve) elsőként rendezte meg a Szilárd Leó Tanulmányi Versenyt középiskolások részére országos jelleggel a NAT magfizikai-sugárvédelmi témáiból.

A verseny nagy és nemvárt érdeklődést váltott ki: az ország 73 gimnáziumából, szakközépiskolájából és általános iskolájából 450 diák indult. Az iskolánként februárban megrendezett elődöntő feladatait a Fizikai Szemle áprilisi száma közölte. Az áprilisban Pakson tartott döntőre a 20 legjobb diákot hívták meg a középiskolák utolsó két osztályából, valamint 10 további diákot a 14-16 évesek közül. A döntő feladatai (itt kissé tömörítve) a következők voltak:

l. Az urán-mag hasadásakor ß--aktív hasadványok keletkeznek. Miért nincs köztük (1)- vagy ß+-aktív hasadvány? Maghasadáskor szabad neutronok is keletkeznek, de szabad protonok nem. Miért nem? (Válasz: Az U-atommagban magasabb a neutronok aránya, mint a stabil középnehéz atommagokban, ezért a hasadványuk aktivitását neutronfeleslegük okozza.)

2. Nehézvizet elektrolízissel is előállítanak: ekkor a proton deuteronénál kisebb tömege, nagyobb mozgékonysága miatt nagyobb mértékben válik ki gázalakban H₂, mint a nagyobb tömegű HD vagy D₂, így a visszamaradó víz dúsabb nehézvízben. Nehézvíz-gyártáshoz hólét, esővizet, Duna-vizet, tengervizet, esetleg a Holt-tenger vizét célszerű elektrolizálni? (Válasz: a párolgás hasonló okból föl dúsítja a visszamaradt vizet nehézvízben, tehát lefolyástalan, erősen párolgó tavak-tengerek vize eleve dúsabb.)

3. A ³H atommag kötési energiája 1,3 pJ. A ³He atommag kötési energiája 1,2 pJ. Mégis a ³H bomlik ³He-ra elektronkilépéssel. Hogy lehet ez? (Válasz: ³H ß- bomlásakor a neutron-proton tömegkülönbség is fölszabadul.)

4. ¹⁹⁶Hg izotópból neutron-bombázással radioaktív ¹⁹⁷Hg keletkezik, ami ¹⁹⁷Au-ra bomlik. Reaktorban 100 s ideig 1 g higanyt sugároznak be. A mintát kivéve annak aktivitását 1620 Bq-nek mérik. Mennyi aranyat nyertek? Mennyi ideig kellene a Hg-t reaktorban besugározni, hogy a maximális aranymennyiséget kapják?

5. A Paksi Atomerőmű fűtőelemeiben 4 g tömegű UO₂ pasztillák vannak. Mekkora egy pasztilla aktivitása reaktorba helyezés előtt? A reaktorban mekkora egyetlen pasztilla hőteljesítménye? (Felhasználható adatok: A ²³⁵U dúsítása 3 %. A reaktorban 42 tonna üzemanyag van, a reaktor hőteljesítménye 1375 MW. Maghasadásonként 30 pJ szabadul föl.)

6. Egy 10 cm sugarú ólomgömb centrumában 2 cm átmérőjű gömbölyű üreg van. Ide helyeztek egy 10⁷ Bq aktivitású, 50 nap felezési idejű forrást. Ezt a készítményt valaki 3 méterre megközelíti. Testét egy óra alatt hány (4)-foton éri? (Adat: Az ólom (4)-sugárzást felező vastagsága 2,5 cm.)

7. A ²²⁶Ra bomlásakor kilépő (1)-részecske energiája 0,76 pJ. Ez az (1)-részecske ²²²Rn atommagot eltalálva kelthet-e új ²²⁶Ra atommagot?

8. A szobában gyűjts össze minél több radon-leányelemet! Mérd a Rn-leányok bomlását! Utána számítsd ki: mennyi idő alatt csökken aktivitásuk a kezdeti érték 1/32 részére? (Kísérleti eszközök: gumiléggömb, géz, porszívó, GM-számláló, stopperóra.) .

9. Az asztalon álló gyertyában valahol kis aktivitású radioaktív anyag van elrejtve. A gyertya megsértése nélkül határozd meg minél pontosabban: hol van? (Eszköz: GM-számláló.)

A 16 éven aluli versenyzők l. és 2. kérdése, valamint 8. és 9. kísérleti feladata ugyanez volt. Többi feladatuk:

3. Egy kereskedő állítólag 300 éves bort kínál megvételre egy fizikusnak. A fizikus a palackkal magfizikai laboratóriumába siet, ott a dugó kihúzása után csakhamar rájön, hogy a kereskedő hazudott. Nem a bor ízéből. Hogyan? (Válasz: Ha a borban ki tud még mutatni 12 év felezési idejű ³H izotópot, a bor nem lehet 300 éves.)

4. Pakson mekkora egy 4 g tömegű fűtőelem-pasztilla hő- és villamos teljesítménye a reaktor normál üzemmódjában? Hány m³ földgáz adna ugyanekkora teljesítményt 10 hónap alatt? (Adatok: A reaktorban 42 tonna UO₂ van. A reaktor hőteljesítménye 1375 MW, villamos teljesítménye 460 MW. A földgáz fűtőértéke 34 MJ/m³.)

5. Mekkora felületet kellene napelemekkel lefedni, hogy Pakséval egyenlő villamos teljesítményt nyerjünk? (Adatok: a napállandó 600 W/m² - de nem mindig süt a nap. A napelem hatásfoka 15 %.)

6. A magyar lakosság átlagos dózisa 3 mSv/fő/év. Magyarország lakosságát 1 év alatt érő sugárdózis energiája mennyi vizet melegítene 0 °C-ról 100 °C-ra?

A döntőben a versenyzők teljesítménye 50 % és 80 % közt volt, tehát kiváló tájékozottságot mutattak nukleáris témákban.

1. díj: TÓTH ÁDÁM (Fazekas Gimnázium IV. o. Budapest, tanára Horváth Gábor)
2. díj: CSÁSZÁR BALÁZS (Premontrei Gimnázium IV. o. Szombathely, tanára Heigl Istvánné)
3. díjak: KŐHALMI DÓRA és VÁRY MÁTYÁS (Zrínyi Gimnázium IV. o. Zalaegerszeg, tanáruk Pálovics Róbert), továbbá SOMOGYI GÁBOR (Tóth Árpád Gimnázium IV. o. Debrecen, tanára Baló Péter)

További helyezések: SZIGETI MARCELL (Apáczai Csere Gimnázium IV. o. Budapest), IMREH GERGELY (Avasi Gimnázium III. o. Miskolc), POGÁNY ÁDÁM (Fazekas Gimnázium IV. o. Budapest), SZALAY-DOBOS ANDRÁS és STEIBL ROLAND (Garay Gimnázium IV. o. tanulói, Szekszárd), MOGYORÓDI MÁRK (Zrínyi Gimnázium IV. o. Zalaegerszeg). A felsorolt tanulókat felveszik az ELTE, KLTE, JATE, JPTE egyetemekre.

A fiatalok kategóriájában I. díjas BÁLINT PÉTER (Ságvári Gimnázium II. o. Szeged, tanára Kovács László), II. díjas HEGEDŰS RAMON, III. díjas VARGA GERGELY (mindketten a Bolyai Gimnázium II. o. tanulói). Negyedik lett CSENDES ÁRON (Ságvári Gimnázium I. o., Szeged).

Legjobb általános iskolás versenyző RÉVÉSZ VIKTOR (Kitaibel Általános Iskola 8. o, Harkány, tanára Hambalkó Katalin).

A versenybizottság tagjai voltak Csajági Sándor (Paks), Jurisits József (Szekszárd), Kopcsa József (Debrecen), Marx György (Budapest), Radnóti Katalin (Budapest), Sükösd Csaba (Budapest), Szűcs József (Pécs).

A döntő résztvevői hosszú látogatást tettek a Paksi Atomerőműben. Díjkiosztáskor bejelentették, hogy iskolák, fizikatanárok kérésére - A NUKLEÁRIS TANULMÁNYI VERSENYT hasonló feltételekkel 1999-ben is országosan megrendezik.