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Kernphysik Wirkungsquerschnitt  Der Wirkungsquerschnitt einer Kettenreaktion stellt ein Maß für die Wahrscheinlichkeit dar, mit der das Eintreten einer.

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Präsentation zum Thema: "Kernphysik Wirkungsquerschnitt  Der Wirkungsquerschnitt einer Kettenreaktion stellt ein Maß für die Wahrscheinlichkeit dar, mit der das Eintreten einer."—  Präsentation transkript:

1 Kernphysik Wirkungsquerschnitt  Der Wirkungsquerschnitt einer Kettenreaktion stellt ein Maß für die Wahrscheinlichkeit dar, mit der das Eintreten einer Kernreaktion er- wartet werden kann. Formelzeichen: σ

2 Kernphysik Wirkungsquerschnitt 1.Der Einfangquerschnitt σ Ei Diese Größe gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an, dass ein Neutron von einem Atomkern eingefangen wird. 2. Der Spaltungsquerschnitt σ Sp Diese Größe gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an, dass ein Neutron zu einer Kernspaltung führt. 3.Der Absorptionsquerschnitt σ a Diese Größe gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an, dass ein Neutron von einem Atomkern absorbiert wird. Es gilt σ a = σ Ei + σ Sp.

3 Kernphysik Wirkungsquerschnitt 4.Der elastische Streuquerschnitt σ e Diese Größe gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an, dass ein Neutron an einem Atomkern elastisch gestreut wird. 5.Der unelastische Streuquerschnitt σ u Diese Größe gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an, dass ein Neutron an einem Atomkern unelastisch gestreut wird. 6.Der Streuquerschnitt σ s Diese Größe gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an, dass ein Neutron an einem Atomkern überhaupt (elastisch oder unelastisch) gestreut wird. Es ist σ s = σ e + σ s.

4 Kernphysik Wirkungsquerschnitt 7.Der totale Wirkungsquerschnitt σ t Diese Größe gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an, dass über- haupt eine Wechselwirkung zwischen dem Neutron und dem Atomkern erfolgt. Daher ist σ t = σ a + σ s = σ Ei + σ Sp + σ e + σ u Bemerkenswert ist, dass die verschiedenen Wirkungsquer- schnitte nicht nur von der Art des beschossenen Kernes, sondern in erheblichem Maße auch von der Geschwindigkeit und damit von der Energie der Neutronengeschosse abhängen.

5 Kernphysik Wirkungsquerschnitt Totaler Wirkungsquerschnitt von gegenüber von Neutronen

6 Kernphysik Wirkungsquerschnitt (a)Totaler Wirkungsquerschnitt von gegenüber Neutronen (b) Spaltungsquerschnitt

7 Kernphysik Wirkungsquerschnitt  Die Kerne sind erheblich leichter durch Neutronen spaltbar als die Kerne.  Die Spaltung der Kerne kann sowohl durch schnelle als auch durch thermische Neutronen erfolgen; die thermischen Neu- tronen sind aber besonders wirksam.

8 Kernphysik Kernspaltung  Natürliches Uran 0,7% ; 99,3%  Angereichertes Uran 30% ; 70%

9 Kernphysik Kernspaltung Bei der Spaltung des Kerns wird die Energie W Sp = 198 MeV

10 Kernphysik Kernspaltung Die Energie teilt sich wie folgt auf: Kinetische Energie der Spaltprodukte162 MeV Kinetische Energie der Spaltneutronen 6 MeV Energie der spontanen Gammastrahlung 7 MeV Energie der Betastrahlung der Spaltprodukte 5 MeV Energie der Gammastrahlung der Spaltprodukte 6 MeV Neutrionoenergie der Spaltprodukte 12 MeV 198 MeV

11 Kernphysik Kettenreaktion Unter dem Multiplikations- oder Vermehrungsfaktor k versteht man die Zahl, die angibt, um welchen Faktor sich die Anzahl der eine neue Spaltung hervor- bringenden Neutronen von Gene- ration zu Generation im Mittel zu vermehrt. k > 1 Atombombe k = 1 Kernreaktor k < 1 keine Kettenreaktion

12 Kernphysik Moderatoren  Moderaten werden zur Steuerung des Reaktor benötigt. Es werden drei Forderungen an sie gestellt: möglichst großer elastischer Streuquerschnitt möglichst kleiner Einfangquerschnitt möglichst kleine Massenzahl

13 Kernphysik Moderatoren ModeratorWasserstoffDeuteriumKohlenstoff Erforderliche Stoß- zahl zur Überführ- ung eines schnelles in ein thermisches Neutron Einfangquerschnitt für thermische Neutronen (in m²) 0,3250,00050,005 Deuterium ist gut geeignet aber teuer. Kohlenstoff in Form von Gra- phit ist dagegen billiger.


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