Atomphysik Lösungen. 10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion.

Atomphysik

Lösungen

10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion

1. Welches natürliche Uranisotop wird für Kernspaltungen in Reaktoren verwendet?

Uran-234Uran-235Uran-238

WWW


4.2 Kernspaltung und Spaltprodukte

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Uran-234Uran-235Uran-238

WWW



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Uran-234

Uran-235

WW

Uran-238 W


2. Wie hoch ist der Gehalt an Uran-235 im natürlichen Uran?

0,7%10,0%50,0%

WWW



0,7%10,0%50,0%

WWW



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0,7% W10,0%50,0%

WW



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3. Welchen Anteil an Uran-235 besitzt angereichertes Uran, das in Kernkraftwerken verwendet wird?


1 - 2%3 - 4%8 - 10%

WWW



1 - 2%3 - 4%8 - 10%

WWW


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1 - 2%

3 - 4%

WW

8 - 10% W


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4. Durch welches Teilchen wird die Spaltung eines Urankerns ausgelöst?

ElektronProtonNeutron

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ElektronProtonNeutron

WWW


Seite 23



ElektronProton

Neutron

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5. Was geschieht mit einem Urankern bei der Spaltung?

Zerfall in 2 Trümmerkerne und NeutronenZerfall in 3 TrümmerkerneZerfall in Protonen und Neutronen

WWW



Zerfall in 2 Trümmerkerne und NeutronenZerfall in 3 TrümmerkerneZerfall in Protonen und Neutronen

WWW


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Zerfall in 2 Trümmerkerne und Neutronen WZerfall in 3 TrümmerkerneZerfall in Protonen und Neutronen

WW


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6. In welchem Jahr wurde durch die beiden deutschen Chemiker Hahn und Strassmann die Spaltung eines Kerns U-235 erstmals nachgewiesen?193219381945

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Seite 23

4.1 Entdeckung der Kernspaltung


WWW


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4.1 Entdeckung der Kernspaltung


1938

WW

1945 W


7. Bei einer Kernspaltung entstehen zwei Trümmerkerne. Welche Teilchen werden zusätzlich frei?

NeutronenProtonenAlphateilchen

WWW



NeutronenProtonenAlphateilchen

WWW


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Neutronen WProtonenAlphateilchen

WW


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8. Wie viel Neutronen werden im Mittel bei jeder Kernspaltung frei?

1 Neutron2 bis 3 Neutronen10 Neutronen

WWW



1 Neutron2 bis 3 Neutronen10 Neutronen

WWW


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1 Neutron

2 bis 3 Neutronen

WW

10 Neutronen W


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9. Durch welche Neutronen wird Uran-235 am effektivsten gespalten?

Langsame NeutronenMittelschnelle NeutronenSchnelle Neutronen

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Seite 24 4.2 Kernspaltung und Spaltprodukte


Langsame NeutronenMittelschnelle NeutronenSchnelle Neutronen

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Seite 24 4.2 Kernspaltung und Spaltprodukte


Langsame Neutronen WMittelschnelle NeutronenSchnelle Neutronen

WW


10. Ein Neutron löst eine Kernspaltung aus. Dabei entstehen z.B. 2 Neutronen. Wie viel Neutronen entstehen in der 10. Generation, wenn alle Neutronen der vorangegangenen Generationen Kernspaltungen ausgelöst haben?

20 Neutronen1 024 Neutronen1 000 000 Neutronen

WWW



20 Neutronen1 024 Neutronen1 000 000 Neutronen

WWW


1. Gen. 2. Gen. 3. Gen. 4. Gen. 5. Gen.

6. Gen. 7. Gen. 8. Gen. 9. Gen.

10. Gen.

1 2 4 8 16 32

32 64 128 256 512

512 1024


20 Neutronen

1 024 Neutronen

WW

1 000 000 Neutronen W


1. Gen. 2. Gen. 3. Gen. 4. Gen. 5. Gen.

6. Gen. 7. Gen. 8. Gen. 9. Gen.

10. Gen.

1 2 4 8 16 32

32 64 128 256 512

512 1024

11. Wie groß ist bei der Spaltung eines Kerns U-235 die Summe der Massenzahlen von Trümmerkernen und frei gewordenen Neutronen?

Massenzahl 235Massenzahl 236Massenzahl 238

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WWW



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Massenzahl 235

Massenzahl 236

WW

Massenzahl 238 W


12. Wie heißt bei der folgenden Kernreaktionsgleichung die fehlende Massenzahl des Xenon-Isotops?


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235 1 90 192 0 54 38 0U n Xe Sr 3 n



WWW


235 1 90 192 0 54 38 0U n Xe Sr 3 n

Linke Seite:235 1 236

Rechte Seite:x 90 3 1 236

x 90 3 236x 93 236

x 236 93x 143


Massenzahl 90Massenzahl 236

Massenzahl 143

WWW


235 1 90 192 0 54 38 0U n Xe Sr 3 n

Linke Seite:235 1 236

Rechte Seite:x 90 3 1 236

x 90 3 236x 93 236

x 236 93x 143

13. Wie viel verschiedene Spaltprodukte (Radionuklide) entstehen bei der Kernspaltung? Etwa

100 verschiedene Spaltprodukte,200 verschiedene Spaltprodukte,300 verschiedene Spaltprodukte.

WWW



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100 verschiedene Spaltprodukte,200 verschiedene Spaltprodukte,300 verschiedene Spaltprodukte.

WWW



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100 verschiedene Spaltprodukte,

200 verschiedene Spaltprodukte,

WW

300 verschiedene Spaltprodukte. W


14. Wie viel Energie wird bei einer einzigen Kernspaltung frei?

210 eV210 keV210 MeV

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4.3 Energiebilanz bei der Kernspaltung

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210 eV210 keV210 MeV

WWW


4.3 Energiebilanz bei der Kernspaltung

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210 eV210 keV

210 MeV

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15. Wie groß ist bei Uran-235 die kritische Masse (System in Kugelform sowie unreflektiert und unmoderiert)?

Etwa 1 kgEtwa 10 kgEtwa 50 kg

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4.4 Kettenreaktion im Uran-235


Etwa 1 kgEtwa 10 kgEtwa 50 kg

WWW


Seite 27



Etwa 1 kgEtwa 10 kg

Etwa 50 kg

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16. Was geschieht mit der Masse von 1 kg U-235, wenn alle Uranatome gespalten werden?

Durch die Vielzahl unterschiedlicherSpaltprodukte nimmt die Masse um 10 g zu.1 g der Gesamtmasse wird in Energieumgewandelt (Massenverlust).Die Massen sind vor und nach derSpaltung gleich.

W

W

W



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Durch die Vielzahl unterschiedlicherSpaltprodukte nimmt die Masse um 10 g zu.1 g der Gesamtmasse wird in Energieumgewandelt (Massenverlust).Die Massen sind vor und nach derSpaltung gleich.

W

W

W



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Durch die Vielzahl unterschiedlicherSpaltprodukte nimmt die Masse um 10 g zu.1 g der Gesamtmasse wird in Energie

umgewandelt (Massenverlust).

W

WDie Massen sind vor und nach derSpaltung gleich. W


17. Neutronen mittlerer Geschwindigkeit werden von Uran-238 aufgenommen. Was geschieht dadurch letztlich?

Der Kern zerplatzt.Es entsteht Pu-239.Es entsteht U-235.

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4.5 Erzeugung von Plutonium-239 und Uran-233

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Der Kern zerplatzt.Es entsteht Pu-239.Es entsteht U-235.

WWW


4.5 Erzeugung von Plutonium-239 und Uran-233

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Der Kern zerplatzt.

Es entsteht Pu-239.

WW

Es entsteht U-235. W


18. Wodurch werden in der Natur sehr geringe Mengen von Pu-239 ständig neu gebildet?

Einige Urankerne spalten sich spontan underzeugen dabei Plutonium.Neutronen der natürlichen Höhenstrahlung wandelnU-238 in drei Stufen zu Pu-239 um.Plutonium tritt in den natürlichenUran-Zerfallsrei

W

W

hen auf. W


4.5 Erzeugung von Plutonium-239 und von Uran-233

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Einige Urankerne spalten sich spontan underzeugen dabei Plutonium.Neutronen der natürlichen Höhenstrahlung wandelnU-238 in drei Stufen zu Pu-239 um.Plutonium tritt in den natürlichenUran-Zerfallsrei

W

W

hen auf. W



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Einige Urankerne spalten sich spontan underzeugen dabei Plutonium.Neutronen der natürlichen Höhenstrahlung wandeln

U-238 in drei Stufen zu Pu-239 um.

W

WPlutonium tritt in den natürlichenUran-Zerfallsreihen auf. W


19. Das in der Natur vorkommende Thorium-232 kann mit Hilfe von Neutronen in ein spaltbares Uranisotop umgewandelt werden. Um welches Isotop handelt es sich?Uran-233Uran-235Uran-238

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19. Das in der Natur vorkommende Thorium-232 kann mit Hilfe von Neutronen in ein spaltbares Uranisotop umgewandelt werden. Um welches Isotop handelt es sich?Uran-233Uran-235Uran-238

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Seite 29

19. Das in der Natur vorkommende Thorium-232 kann mit Hilfe von Neutronen in ein spaltbares Uranisotop umgewandelt werden. Um welches Isotop handelt es sich?

Uran-233 WUran-235Uran-238

WW


20. Wie nennt man die gezielte Gewinnung von Pu-239 und U-233?

IonisierungKernspaltungBrüten (breeding)

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IonisierungKernspaltungBrüten (breeding)

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IonisierungKernspaltung

Brüten (breeding)

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21. Was versteht man unter Mischoxid-Brennelementen?Sie enthalten

2 2

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U-235 und U-238,die Spaltstoffe UO und PuO ,Uran in zwei verschiedenenOxidationsstufen (UO , UO ).

WW

W



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U-235 und U-238,die Spaltstoffe UO und PuO ,Uran in zwei verschiedenenOxidationsstufen (UO , UO ).

WW

W



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2 2

U-235 und U-238,

die Spaltstoffe UO und PuO ,

WW

2 3

Uran in zwei verschiedenenOxidationsstufen (UO , UO ). W



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Atomphysik Lösungen. 10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion.

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