Die Kernspaltung: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 11. Oktober 2011, 21:53 Uhr

Einführung

Grundwissen zur Kernspaltung in 60 Sekunden. Das bietet der folgende Hörclip. Nicht immer ganz ernst gemeint, aber witzig:

Ablauf der Kernspaltung

Wenn ein langsames Neutron auf einen U-235-Kern trifft, dann wird der Kern in zwei oder mehr Teilkerne gespalten. Man nennt die durch die Spaltung entstandenen Teile: Spaltprodukte. Die bei der Spaltung entstandenen Kernbruchstücke sind radioaktiv und zerfallen weiter.

In der folgenden Animation wird der Spaltprozess veranschaulicht. Schau dir die Animation an (klicke auf "Start") und bearbeite dann die folgende Aufgabe im Heft.

Animation zur Kernspaltung

Aufgabe 1: Beschreibe die Phasen der Kernspaltung mit eigenen Worten.
Aufgabe 2: Schreibe die Reaktionsgleichung in dein Heft. Was bedeutet sie?

Schnelle und langsame Neutronen

Nicht jeder Urankern kann von Neutronen gespalten werden. Unter dem folgenden Link findest du zwei Simulationen (im mittleren Teil der Seite) die zeigen, welche Urankerne gespalten werden können. Außerdem sind nicht alle Neutronen in der Lage, Kerne zu spalten. Der Link zeigt ebenfalls, welche Voraussetzungen die Neutronen erfüllen müssen (unten). Schau die Animationen an, lies die Informationen und bearbeite damit die folgenden Aufgaben.

Animationen zur Wirkung der Neutronen

Aufgabe 3: Notiere im Heft, welche Urankerne gespalten werden können, welche nicht?
Aufgabe 2: Schreibe mit eigenen Worten ins Heft: Welche Neutronen sind in der Lage, Kerne zu spalten? Mit welchen Mitteln kann man die Voraussetzungen erreichen?

Die Kettenreaktion

Wenn man einen Urankern mit einem Neutron beschießt, dann kann der Kern gespalten werden. Theoretisch kann man das mit einer Art "Neutronenkanone" machen. Das ist aber kompliziert. Durch einen "glücklichen Zufall" kann eine große Anzahl von Uranatomen "automatisch" gespalten werden, ohne eine äußere "Neutronenkanone" zu verwenden. Die Spaltung geschieht dann sozusagen von selbst, automatisch. Unter den richtigen Voraussetzungen setzt eine sogenannte "Kettenreaktion" ein.

Die Kettenreaktion kann eintreten, weil bei der Spaltung von Uran (in der Regel) 3 Neutronen freigesetzt werden. Diese 3 Neutronen können dann wieder weitere Urankerne spalten, wobei dann auch wieder jeweils 3 Neutronen pro gespaltenem Urankern freigesetzt werden. Hier findest du ein Bild, das den Ablauf veranschaulicht: [1]

Aufgabe 5: Schreibe ins Heft, wie viele Neutronen es in der 3., 4., 10. Generation gibt.

Hier die Veranschaulichung einer Kettenreaktion mit Mausefallen und Tischtennisbällen:

Damit eine Kettenreaktion zustande kommt, muss eine gewisse Mindestmenge (kritische Masse) von spaltbaren Atomen vorliegen. Wenn die Masse kleiner ist, können zu viele Neutronen das Material durch die Oberfläche verlassen, bevor sie eine Spaltung bewirkt haben. Dann kommt die Kettenreaktion nicht in Gang. Die Mindesmasse hängt natürlich auch von der Form ab (da eine Kugel am kompaktesten ist, ist die kritische Masse für eine kugelförmige Anordnung am geringsten). Außerdem kann man die kritische Masse verkleinern, wenn man um das spaltbare Material herum reflektierendes Material anbringt.

Aufgabe 6: Notiere im Heft Informationen zur kritischen Masse von Uran sowie von Plutonium-293. Die Informationen findest folgenden Tabelle

http://www.youtube.com/watch?v=_FKAX25eVXE&feature=related#t=11m36s http://www.youtube.com/watch?v=_FKAX25eVXE&feature=related#t=14m09s [zurück]