| Grundprinzip Spaltung von Atomkernen
Die wesentliche Reaktion, die in einem Atomreaktor stattfindet ist die Spaltung eines U-235-Kerns. Genauer gesagt wird ein U-235-Kern mit einem Neutron beschossen. Dieses nimmt er in sich auf und teilt sich anschließend in einen Ba-144-Kern und einen Kr-88-Kern. Dabei werden drei Neutronen freigesetzt, die quasi als Bruchstücke wegfliegen. a) Stellen Sie die beschriebene Reaktion als Reaktionsgleichung dar. Nutzen Sie ein PSE oder eine Nuklidkarte für die Ordnungszahlen. Die oben betrachteten Kerne haben folgende Kernmassen: c) Was würde passieren, wenn alle drei frei gewordenen Neutronen wieder neue Kernspaltungen auslösen würden? |
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a)* Außer den beschriebenen Reaktion sind eine Vielzahl anderer Kernspaltungsreaktionen für U-235 denkbar. Notieren Sie drei Beispiele, bei denen entweder kein Neutron freigesetzt wird oder je ein bzw. zwei Neutronen frei gesetzt werden (Insgesamt nur 3 Beispiele!!)
b)* Die frei gesetzten Neutronen sind sehr schnell. Berechnen Sie ihre Geschwindigkeit unter der Annahme, dass die oben berechnete frei gesetzte Energie zu 20% gleichmäßig in Bewegungsenergie dieser drei Neutronen umgesetzt wird.
c)** Als Moderator verwendet man schweres Wasser. In ihm befindet sich Deuterium. Dies ist Wasserstoff, dessen Kern ein zusätzliches Neutron enthält. Seine Kernmasse beträgt damit näherungsweise 2u.
Überlegen Sie, wie ein elastischer Stoß eines Neutrons mit einem einfachen Wasserstoffkern (nur ein Proton), einem Deuteriumkern oder einem schwereren Kern, z.B. Eisen (Fe-56, Kernmasse ungefähr 56u) aussehen würde. Betrachtet sie diese Stöße als Stöße zwischen gleich schweren bzw. unterschiedliche schweren Billiardkugeln.