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Die Kernspaltung

Von: Jan Henrik Wilke

Tutor: Herr Schäfer

Die Kernfusion

"Umkehrung der Kernspaltung"

-Atomkerne werden zu einem neuen Kern verschmolzen

Quellen

Thermische Neutronen

Wie hält man eine solche Kettenreaktion unter Kontrolle?

Energiegewinnung durch schnelle Neutronen

- es wird zu viel Wärmeenergie bei einer unkontrollierten Kettenreaktion frei (Bsp.: Atombombe)

- Neutronen stoßen sich nicht von der negativen Hülle oder dem positiven Kern ab

- bei der Spaltung werden schnelle Neutronen frei ( ca. 20000km/s)

- langsame Neutronen eignen sich jedoch besser für Kernspaltungen (höhere Reaktionswahrscheinlichkeit)

Lösung: einen Großteil der Neutronen absorbieren

Cadmium als Neutronen absorbierendes Element

Die Kernfusion wird noch erforscht

nur noch ein Neutron löst eine weitere Spaltung aus

- in Reaktoren werden Steuer- und Regelstäbe aus Neutronen absorbierenden Elemente mehr oder weniger tief in den Reaktor eingetaucht

Atombombentest “Romeo”. Online unter: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Castle_Romeo.jpg [abgerufen am: 10.03.2013]

BARRAKU für oekonews: Vorteile und Nachteile von Kernenergie und Atomstrom. Online unter: http://www.oekonews.at/index.php?mdoc_id=1076386 [abgerufen am 01.03.2013]

Dreissigacker, Oliver: Sternexplosion im Labor. Onlne unter: http://www.zeit.de/wissen/umwelt/2010-02/erde-sd-kernfusion [abgerufen am 10.03.2013]

Keine Angst vor dem Atom. Online unter: youtube.com

[abgerufen am 25.06.2013]

Moderator. Online unter: http://kernenergie-wissen.de/images/pictures/MODERATOR.jpg [abgerufen am 10.03.2013]

Nimmerrichter, Walter/Walz, Adolf: Kraft und Stoff. Ein Arbeits- und Lehrbuch der Physik und Chemie für Hauptschüler. Stuttgart 1966

Kernfusion. Online unter: http://books.google.de/books?id=A6Iguf8ImYIC&pg=PA321&lpg=PA321&dq=kernfusion&source=bl&ots=zSwCl1elYb&sig=K0rsuwswLH4bIcixmjPgJ8BxY5g&hl=de&sa=X&ei=FbQzUd6fB42Pswat64HQDQ&ved=0CFMQ6AEwBQ#v=onepage&q&f=true [abgerufen am 01.03.2013]

Abbremsen durch Moderator

Multiplikationsfaktor k = 1

- Coulombbarriere zwischen den positiv geladenen Kernen muss überstiegen werden

viel weniger

Impulse!

Energiezufuhr von mindestens 100 Mio. Grad Celsius nötig

Die Funktionsweise der Kernspaltung

Aufbau

Problem: Bisher kann noch nicht mehr Energie durch die Fusion gewonnen werden, als ihr hinzugefügt wird

- Anzahl der Protonen und Neutronen im Atomkern gleich Atomkern ist stabil

- Anzahl der Protonen und Neutronen im Atomkern ungleich

Atomkern fängt ein Neutron ein und gewinnt Bindungsenergie

Kern gerät in einen angeregten, instabilen Energiezustand

- starke Kraft/Wechselwirkung zwischen Protonen und Neutronen > Coulombkräfte zwischen den Protonen

Kern hält zusammen

Kann nur durch Kernspaltung verloren werden

- Atomkern ( bspw. Uran-235) wird mit Neutronen beschossen

- dadurch wird er in zwei Bruchstücke gespalten

- diese fliegen mit sehr großer Energie auseinander

- es werden zwei bis drei schnelle Neutronen frei

- sie spalten ebenfalls einen Atomkern

- es werden wieder Neutronen frei, die weitere Kerne spalten (neue Neutronengeneration)

Kettenreaktion entsteht

Noch Fragen?

1. Einleitung: Was ist Kernspaltung?

1.1 Wo wird sie verwendet?

2. Die Funktionsweise der Kernspaltung

2.1 Thermische Neutronen

2.2 Steuerung der Kettenreaktion

2.3 Versuch

3. Vor- und Nachteile der Kernenergie

4. Die Kernfusion

5. Fazit

Fazit

Die Kernfusion bietet eine effieziente Alternative zur Kernspaltung und weist deutlich weniger Gefahren auf.

Sie sollte weiterhin erforscht werden, um schließlich die Kernspaltung zu ersetzen!

Vor- und Nachteile

der Kernenergie

Vielen Dank für

eure Aufmerksamkeit!

Pro

Kontra

Was ist Kernspaltung?

- Neutronen spielen eine wichtige Rolle als Auslöser der induzierten Spaltung und Aufrechterhaltung der Kettenreaktion

- durch einen Moderator werden die Neutronen auf eine thermische Stufe abgebremst

- Neutronen absorbierende Elemente (bspw. Cadmium) müssen Multipli-kationsfaktor auf 1 halten

- Kernspaltung ist zurzeit (noch) die effizienteste Energiegewinnung, jedoch sehr gefährlich

- kein CO2-Ausstoß

- Energieeffizienz

- schont natürliche

Ressourcen der Erde

- einer der wichtigsten Prozesse der Kernphysik, der 1938 von Otto Hahn und Fritz Straßmann entdeckt wurde

-Atomkern wird mit einem anderem Teilchen beschossen

- Atomkern wird in mehrere Teile zerlegt

- die neu entstanden Bruchstücke sind stark radioaktiv

- gefährliche Strahlung

- Atommüll

- eventuelle Unfälle

(Bsp.: Fukushima)

- eventueller terroristischer Anschlag

- Atomwaffen

Sie wird genutzt in...

Eine effiziente Alternative?

Kernkraftwerken

zur Energiegewinnung

...und (leider) auch zu militärischen Zwecken

- die Bruchstücke besitzen eine hohe kinetische Energie

- diese wird in Form von Wärme abgegeben (durch Zusammenstöße)

- die Wärme kann zur Stromerzeugnung genutzt werden

- Energiegewinn: ca. 211 MeV pro Spaltung

- Atomwaffen (bspw. Atombombe)

- die Kettenreaktion wird nicht kontrolliert

es entsteht eine unvorstellbar große Wärmeenergie

- Umgebung wird auf mehrere Millionen Grad Celsius erhitzt

- ein Feuerball steigt auf und verteilt radioaktive Stoffe

- fatale Folgen für alle lebenden Organismen (durch Strahlung)

- weltweit 210 Kernkraftwerke mit 410 Reaktoren

- auf 30 Länder verteilt

- erzeugen 15% der weltweit genutzten Energie (370 Gigawatt pro Jahr)

Atombombentest "Romeo" auf dem Bikini-Atoll

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