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Kernspaltung
Schwere Atomkerne (z. B. Uran, Plutonium) können durch Beschuss mit langsamen Neutronen in leichtere Atomkerne gespalten werden. Dabei werden Neutronen freigesetzt und es entstehen große Mengen an Energie.
Themen
Kernspaltung
Unter Kernspaltung versteht man einen Vorgang, bei dem ein schwerer Atomkern durch Beschuss mit Neutronen in zwei oder mehrere mittelschwere Atomkerne zerlegt wird. Dabei werden Neutronen freigesetzt und es wird eine große Menge Energie abgegeben, die als Kernenergie bezeichnet wird. Kernspaltung ist eine spezielle Form der Kernumwandlung, d. h. der Umwandlung von Atomkernen in neue Kerne. Treffen Neutronen auf Uran-235, so erfolgt eine Kernumwandlung in Uran-236, das in Bruchteilen von Sekunden in zwei mittelschwere Kerne zerfällt.

Original: Stefan-Xp (talk · contribs) / Vectorization: Wondigoma (talk · contribs) / CC BY-SA
Ein Urankern kann auch in andere Atomkerne zerfallen. Bei jeder Kernspaltung werden wieder 2 oder 3 Neutronen freigesetzt.
Kettenreaktion
Wenn die bei der Kernspaltung frei werdenden Neutronen auf weiteres spaltbares Material treffen, können sie weitere Kernspaltungen hervorrufen. Wird diese Kettenreaktion nicht kontrolliert, so spricht man von einer unkontrollierten Kettenreaktion. Dieser Vorgang wird in Atombomben genutzt.
Für eine friedliche Nutzung der Kernenergie darf die Kettenreaktion der Kernspaltung nicht explosionsartig ablaufen, sondern muss kontrolliert werden. Dies wird erreicht, indem überschüssige Neutronen mit bestimmten Materialien (Neutronenfänger) abgefangen werden. Eine solche gesteuerte Kettenreaktion wird als kontrollierte Kettenreaktion bezeichnet.
Du kannst dir das Thema auch von Lehrerschmidt im Video erklären lassen:
Woher stammt die Energie?
Die Ursache für die Freisetzung der gewaltigen Energiemengen ergibt sich aus dem sog. Massendefekt. Die Summe der Massen der entstehenden Kerne ist bei der Kernspaltung von Uran‑235 nämlich kleiner als die Summe der Massen des Ausgangskerns. Dieser sog. Massendefekt ist dafür verantwortlich, dass bei der Kernspaltung Energie frei wird. Nach dem Gesetz der Massenerhaltung kann aber Masse nicht einfach verschwinden. Wo ist sie geblieben?
ALBERT EINSTEIN entdeckte im Jahr 1905 die Beziehung zwischen Energie und Masse, die er in der weltbekannten Gleichung E=mc2 formulierte. Der Buchstabe E steht dabei für Energie, m für Masse und c für die Geschwindigkeit des Lichts. Die Formel sagt aus, dass sich Materie und Energie ineinander umwandeln lassen.
Bei genauer Betrachtung dieser Formel kann man erkennen, dass schon in winzigen Massen sehr große Energiemengen stecken. Denn bei der Berechnung der Energie wird ja die Masse mit der Lichtgeschwindigkeit im Quadrat (c2) multipliziert. Dazu muß man wissen, daß die Lichtgeschwindigkeit 300 000 Kilometer pro Sekunde oder 300 Millionen Meter pro Sekunde beträgt.
Bei der Spaltung von einem Kilogramm U-235 wird nur etwa ein Gramm Masse in Energie umgewandelt. Nach der Beziehung E=mc2 entspricht das aber einem Wert von etwa 25 Millionen Kilowattstunden. Das entspricht einer Verbrennungsenergie von ca. 2,5 Millionen Kilogramm Steinkohle.
Arbeitsblätter
Ordner 12FO-CH-Material
- AB_Kernspaltung&Kettenreaktionen
- AB_Kernkraftwerk
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LEIFI Physik Kernspaltung und Kernfusion