Atomphysik Lösungen Kapitel 4 - 6. 10.6 Kernkraftwerke.

Atomphysik

Lösungen Kapitel 4 - 6

10.6 Kernkraftwerke

1. Welchem Teil eines herkömmlichen Kohlekraftwerkes entspricht der Reaktor eines Kernkraftwerkes?

DampfkesselDampfturbineGenerator

WWW

10.6 Kernkraftwerke

3.2 Energieumwandlungen bei Kohlekraftwerk und Kernkraftwerk

Seite 16, 17

1. Welchem Teil eines herkömmlichen Kohlekraftwerkes entspricht der Reaktor eines Kernkraftwerkes?

Dampfkessel WDampfturbineGenerator

WW

10.6 Kernkraftwerke

3. In welcher chemischen Form wird das Uran in Leichtwasser-reaktoren verwendet?

2

6

Metallisches UranUrandioxid UO

Uranhexafluorid UF

WWW

10.6 Kernkraftwerke

6.1 Kernkraftwerk mit Siedewasserreaktor

Seite 39

2

Metallisches Uran

Urandioxid UO

WW

6Uranhexafluorid UF W

10.6 Kernkraftwerke

3. In welcher chemischen Form wird das Uran in Leichtwasser-reaktoren verwendet?

6. Welcher Stoff wird in heutigen Leichtwasserreaktoren als Kühlmittel eingesetzt?

HeliumgasWasserdampfWasser

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10.6 Kernkraftwerke

Seite 39

6. Welcher Stoff wird in heutigen Leichtwasserreaktoren als Kühlmittel eingesetzt?

HeliumgasWasserdampf

Wasser

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10.6 Kernkraftwerke

6.1 Kernkraftwerk mit Siedewasserreaktor

7. Wie viel Kühlkreisläufe (außer Kondensatorkreislauf) besitzt ein Kernkraftwerk mit Siedewasserreaktor?

3 Kühlkreisläufe2 Kühlkreisläufe1 Kühlkreislauf

WWW

10.6 Kernkraftwerke

7. Wie viel Kühlkreisläufe (außer Kondensatorkreislauf) besitzt ein Kernkraftwerk mit Siedewasserreaktor?

3 Kühlkreisläufe2 Kühlkreisläufe

1 Kühlkreislauf

WWW

10.6 Kernkraftwerke

6.1 Kernkraftwerk mit SiedewasserreaktorSeite 39

1 Kühlkreislauf

8. Wie viel Kühlkreisläufe (außer Kondensatorkreislauf) besitzt ein Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor?

10.6 Kernkraftwerke

3 Kühlkreisläufe2 Kühlkreisläufe1 Kühlkreislauf

WWW

8. Wie viel Kühlkreisläufe (außer Kondensatorkreislauf) besitzt ein Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor?

10.6 Kernkraftwerke

3 Kühlkreisläufe

2 Kühlkreisläufe

WW

1 Kühlkreislauf W6.2 Kernkraftwerk mit DruckwasserreaktorSeite 41

1. Kühlkreislauf

2. Kühlkreislauf

9. In Brutreaktoren finden Kernspaltungen statt (Energiegewinnung). Gleichzeitig wird

aus U-238 das Isotop U-235 erbrütet,aus U-238 das Isotop U-233 erbrütet,aus U-238 Pu-239 erbrütet.

WWW

10.6 Kernkraftwerke

6.3 Kernkraftwerk mit Schnellem Brutreaktor

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9. In Brutreaktoren finden Kernspaltungen statt (Energiegewinnung). Gleichzeitig wird

aus U-238 das Isotop U-235 erbrütet,aus U-238 das Isotop U-233 erbrütet,

aus U-238 Pu-239 erbrütet.

WWW

10.6 Kernkraftwerke

18. Um welchen Reaktortyp handelte es sich beim RBMK 1000?

SiedewasserreaktorDruckwasserreaktorSchneller Brüter

WWW

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6.5 Kernkraftwerk mit Siedewasser-Druckröhrenreaktor

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18. Um welchen Reaktortyp handelte es sich beim RBMK 1000?

Siedewasserreaktor WDruckwasserreaktorSchneller Brüter

WW

10.6 Kernkraftwerke

19. Welcher Spaltstoff (Erstkern) wird beim RBMK 1000 verwendet?

U-233U-235Pu-239

WWW

10.6 Kernkraftwerke

19. Welcher Spaltstoff (Erstkern) wird beim RBMK 1000 verwendet?

U-233

U-235

WW

Pu-239 W

10.6 Kernkraftwerke


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20. Mit welchem Moderator werden beim RBMK 1000 die schnellen Neutronen auf langsame Geschwindigkeit abgebremst?

2

2

Mit Leichtem Wasser H O

Mit Schwerem Wasser D O

Mit Kohlenstoff (Graphit)

WWW

10.6 Kernkraftwerke

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20. Mit welchem Moderator werden beim RBMK 1000 die schnellen Neutronen auf langsame Geschwindigkeit abgebremst?

2

2

Mit Leichtem Wasser H O

Mit Schwerem Wasser D O

Mit Kohlenstoff (Graphit)

WWW

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21. Der RBMK 1000 hat statt eines einzelnen Reaktordruckgefäßes

2 getrennt angeordnete Reaktordruckgefäße,10 getrennt angeordnete Reaktordruckgefäße,Über 1 600 Druckröhren, in denensich die Brennelemente befinden.

WW

W

10.6 Kernkraftwerke


Seite 45

21. Der RBMK 1000 hat statt eines einzelnen Reaktordruckgefäßes

2 getrennt angeordnete Reaktordruckgefäße,10 getrennt angeordnete Reaktordruckgefäße,Über 1 600 Druckröhren, in denen

sich die Brennelemente befinden.

WW

W

10.6 Kernkraftwerke

10.5 Kontrollierte Kernspaltung

1. Wie nennt man eine Anlage, in der eine kontrollierte Kettenreaktion abläuft?

ReaktorModeratorAbsorber

WWW


5.1 Aufbau eines Kernreaktors

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1. Wie nennt man eine Anlage, in der eine kontrollierte Kettenreaktion abläuft?

Reaktor WModeratorAbsorber

WW


2. Was entsteht bei der Spaltung eines Kerns U-235 außer den beiden Trümmerkernen?

2 bis 3 Alphateilchen2 bis 3 Protonen2 bis 3 Neutronen

WWW


5.2 Spaltneutronen

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2. Was entsteht bei der Spaltung eines Kerns U-235 außer den beiden Trümmerkernen?

2 bis 3 Alphateilchen2 bis 3 Protonen

2 bis 3 Neutronen

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4. Mit welchen Neutronen lassen sich die Kerne des U-235 am effektivsten spalten? Mit

schnellen Neutronen,mittelschnellen Neutronen,langsamen Neutronen.

WWW


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5.3 Moderator

4. Mit welchen Neutronen lassen sich die Kerne des U-235 am effektivsten spalten? Mit

schnellen Neutronen,mittelschnellen Neutronen,

langsamen Neutronen.

WWW


5. Wie nennt man den Stoff, mit dem man in einem Reaktor die schnellen Neutronen gezielt abgebremst werden?

SpaltstoffModeratorReflektor

WWW


5. Wie nennt man den Stoff, mit dem man in einem Reaktor die schnellen Neutronen gezielt abgebremst werden?

Spaltstoff

Moderator

WW

Reflektor W


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5.3 Moderator

6. Welcher Stoff wird in Leichtwasserreaktoren als Moderator verwendet?

WasserBorKohlenstoff (Graphit)

WWW


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5.3 Moderator

6. Welcher Stoff wird in Leichtwasserreaktoren als Moderator verwendet?

Wasser WBorKohlenstoff (Graphit)

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11. Wodurch lässt sich die Kettenreaktion in einem Reaktor steuern?

Veränderung der Anzahlder BrennstäbeAbsorption einer mehr oder mindergroßen Anzahl von NeutronenVeränderung der durchlaufenden Kühlmittelmenge

W

WW


5.5 Steuerung der Kettenreaktion

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11. Wodurch lässt sich die Kettenreaktion in einem Reaktor steuern?

Veränderung der Anzahlder BrennstäbeAbsorption einer mehr oder minder

großen Anzahl von Neutronen

W

WVeränderung der durchlaufenden Kühlmittelmenge W


12. Welcher der genannten Stoffe eignet sich für die Herstellung von Steuerstäben?

BorBleiGraphit

WWW


12. Welcher der genannten Stoffe eignet sich für die Herstellung von Steuerstäben?

Bor WBleiGraphit

WW


Seite 34


14. Wie verhält sich ein Reaktor, wenn die Steuerstäbe in ihrer ganzen Länge in den Reaktor gesenkt werden?

Die Kettenreaktion schwillt an.Die Kettenreaktion erlischt.Die Neutronen werdenverstärkt abgebremst.

WW

W



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14. Wie verhält sich ein Reaktor, wenn die Steuerstäbe in ihrer ganzen Länge in den Reaktor gesenkt werden?

Die Kettenreaktion schwillt an.

Die Kettenreaktion erlischt.

WW

Die Neutronen werdenverstärkt abgebremst. W


15. In einem Leichtwasserreaktor kann es zu keiner unkontrollierten Kettenreaktion kommen, weil bei einem zu starken Temperaturanstieg das Wasser (der Moderator) verstärkt verdampft und dann

der Wasserdampf die Kernspaltung löscht,der Wasserdampf die Neutronen verstärkt absorbiert,pro Volumeneinheit nicht mehr genug Wasser zumAbbremsen der Neutronen vorhanden ist.

WW

W


Seite 33 5.4 Temperaturabhängigkeit des Moderatoreffekts

15. In einem Leichtwasserreaktor kann es zu keiner unkontrollierten Kettenreaktion kommen, weil bei einem zu starken Temperaturanstieg das Wasser (der Moderator) verstärkt verdampft und dann

der Wasserdampf die Kernspaltung löscht,der Wasserdampf die Neutronen verstärkt absorbiert,pro Volumeneinheit nicht mehr genug Wasser zum

Abbremsen der Neutronen vorhanden ist.

WW

W


10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion

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

Uran-234Uran-235Uran-238

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4.2 Kernspaltung und Spaltprodukte

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

Uran-234

Uran-235

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Uran-238 W


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

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

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

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

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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

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


1 - 2%

3 - 4%

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8 - 10% W


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

ElektronProtonNeutron

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

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

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5. Was geschieht mit einem Urankern bei der Spaltung?

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

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

NeutronenProtonenAlphateilchen

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

Neutronen WProtonenAlphateilchen

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

1 Neutron2 bis 3 Neutronen10 Neutronen

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

1 Neutron

2 bis 3 Neutronen

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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

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

Langsame Neutronen WMittelschnelle NeutronenSchnelle Neutronen

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

Massenzahl 90Massenzahl 236Massenzahl 143

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

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

Massenzahl 90Massenzahl 236

Massenzahl 143

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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

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

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

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


4.4 Kettenreaktion im Uran-235

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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 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.

WWW


4.5 Erzeugung von Plutonium-239 und Uran-233

Seite 28

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

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

Seite 28

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 wandeln

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

W

WPlutonium tritt in den natürlichenUran-Zerfallsreihen auf. W


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

IonisierungKernspaltungBrüten (breeding)

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

IonisierungKernspaltung

Brüten (breeding)

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4.5 Erzeugung von Plutonium-239 und von Uran-233

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Atomphysik Lösungen Kapitel 4 - 6. 10.6 Kernkraftwerke.

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