Physik Grundkurs MSS 13 Simon Geisser

Inhaltsverzeichnis  Definition  Geschichtliche Entwicklung  Die Zerfallsarten der Kernspaltung a) Spontane Spaltung b) Induzierte Spaltung  Warum wird bei der Kernspaltung Energie frei?  Wie kommt es zu einer Kettenreaktion und wie kann man diese kontrollieren?  Quellen Simon Geisser

Definition: Was ist Kernspaltung? Kernspaltung oder auch Kernfission (v. lat. fissio = Spalten) bezeichnet einen Prozess der Kernphysik, bei dem ein Atomkern unter Energiefreisetzung in zwei oder mehr Bestandteile zerlegt wird. Simon Geisser

Geschichtliche Entwicklung Ernest Rutherford (1871 – 1937) „Atome können durch Beschuss mit schnellen Teilchen verändert werden“ James Chadwick (1891 – 1974) -Endeckung des Neutrons Versuch mit Neutronen schwerere Nuklide herzustellen Simon Geisser

Geschichtliche Entwicklung Fritz Straßmann, Lise Meitner, Otto Hahn - Erste induzierte Kernspaltung von Uran Enrico Fermi - Erste kontrollierte Kettenreaktion Simon Geisser

Die Zerfallsarten der Kernspaltung  Spontane Spaltung - Ohne äußere Einwirkung - Art radioaktiver Zerfall - Vergleichbar mit α-Strahlung Simon Geisser

Die Zerfallsarten der Kernspaltung  Induzierte Spaltung - Teilchen (meist Neutron) trifft Kern und wird von diesem Absorbiert - Kern erhält Bindungsenergie des Neutrons und wird angeregt - Kern spaltet sich (oder gibt durch ein Gammaquant die Energie ab) Simon Geisser

Warum wird bei der Kernspaltung Energie frei ? - Die Bindungsenergie der entstandenen Spaltprodukte sind höher als die im ursprünglichen Kern - Bindungsenergie ist negative Energie - Die Energie wird dadurch freigegeben, dass die Protonen der Spaltprodukte sich abstoßen und in der umliegenden Masse abgebremst werden Simon Geisser

Warum wird bei der Kernspaltung Energie frei ?  Rechenbeispiel: Simon Geisser Uranatom mit der Masse 235 Neutron der Masse 1

Wie kommt es zu einer Kettenreaktion und wie kann man diese Kontrollieren? - Neutronen, die durch die Spaltung entstanden sind, treffen auf andere Kerne - Es müssen ausreichend andere schwere Kerne in der Umgebung sein - Die Neutronen müssen die richtige Geschwindigkeit und somit Energie haben (ca. 2km/s ; 0,025 MeV) Simon Geisser

Wie kommt es zu einer Kettenreaktion und wie kann man diese Kontrollieren? - Kontrollierbar in Reaktor - Reaktor braucht: Moderator um Neutronen abzubremsen Absorber um Neutronen zu absorbieren - Absorber bestimmt die Ergiebigkeit der Kettenreaktion Simon Geisser

Quellen  Massin.de  Wikipedia.org  Abipur.de  Weltderphysik.de  Encarta Simon Geisser