Physik verstehen 4, Schulbuch

80 4  Arbeitsheft-Seite 46 80.1 Im Jahr 1978 entschied sich die österreichische Bevölkerung gegen den Betrieb von Atomkraftwerken. spaltbare Kerne U + + + n n3 Energie Spalt- produkte 235 92 1 0 1 0 Neutron freiwerdende Neutronen Spaltprodukte 80.2 Bei der Kernspaltung entstehen Spaltprodukte, Energie und freie Neutro- nen, die weitere Atomkerne spalten können (Kettenreaktion). Die Anwendungen der Kernenergie 80.3 Die unkontrollierte Kettenreaktion Uran-235 herkömmlicher Sprengstoff Zünder „Geschoß“ Ziel 80.4 Schema einer Atombombenzündung 80.5 Kernwaffentest am Bikini-Atoll im Jahr 1946 80.6 Friedensdenkmal in Hiroshima – im Gedenken an den ersten Atombomben- abwurf am 6. August 1945 1. Was geschieht bei der Kernspaltung? 1910 entdeckte der österreichische Chemiker Carl Auer von Welsbach , dass stabile Elemente radioaktiv gemacht werden können, verfolgte diese Beobachtung jedoch nicht weiter. Neutronen waren damals noch nicht bekannt. Ab 1934 arbeitete Enrico Fermi daran, Uran mit Neutronen zu beschießen, um größere Atomkerne (Transurane) zu erhalten. 1938 entdeckten die deutschen Forscher Otto Hahn und Fritz Straßmann , dass bei der Bestrahlung von Uran mit Neutronen kleinere Atomkerne (zB Barium) entstehen. Die österreichische Physikerin Lise Meitner lieferte 1939 die Erklärung dazu: M Ein Kern von Uran-235 wird durch die Aufnahme eines Neutrons in zwei Teile (Spaltprodukte, zB Barium und Krypton) gespalten. Dabei werden zwei oder drei Neutronen abgegeben. Außerdem wird eine große Menge an Kernenergie, die zuvor den Urankern zusammenhielt, in Form von Wärme und Strahlung frei. 2. Was ist eine Kettenreaktion? Von einer Kettenreaktion spricht man, wenn die frei werdenden Neutronen weitere Atomkerne spalten. Dazu benötigt man vom spaltbaren Material eine bestimmte Mindestmenge, die kritische Masse . Bei Uran-235 sind das zB etwa 50kg, bei Plutonium-239 etwa 10kg. Die unkontrollierte Kettenreaktion (Abb. 80.3) Stelle Dominosteine so auf, dass ein Stein jeweils zwei andere umwerfen kann. Stößt du den ersten Stein an, werden in kurzer Zeit alle Steine fallen. Entfernst du dazwischen einige Steine (unterkritische Masse), wird die Kettenreaktion nicht vollständig ablaufen. Wird die kritische Masse überschritten, setzt die Kettenreaktion sofort ein. In Sekundenbruchteilen wird eine enorme Energiemenge abgegeben. Dies ist die Grundlage für den Bau von Kernwaffen (Nuklearwaffen). M Bei Kernwaffen vereinigt ein Sprengsatz zwei unterkritische Massen zu einer überkritischen Masse. Bei der folgenden Kettenreaktion wird in kurzer Zeit viel Energie abgegeben. Auswirkungen: • Hitzeentwicklung (ca. 30000K in der umgebenden Luft) • Druck- und Sogwelle durch Ausdehnung der Luft • radioaktiver Fallout (zB Spaltprodukte) V1 Arbeitsblätter np2mz4 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv