Gollenz Physik 4, Schulbuch

65 Die Kernspaltung 117 65 DI E KERNSpaLTUNg Die beiden deutschen Chemiker OTTO HAHN (1879‒1968) und FRITZ STRASSMANN (1902‒1980) machten 1938 beim Beschuss von Uran (U 235) mit øangsamen Neutronen eine sensationeøøe Entdeckung. Unter den Reaktionsprodukten fanden sie Eøemente mit wesentøich køeineren Massenzahøen, z.B. Barium (Ba 144). Es mussten aøso Uran- atome in køeinere Atome zerfaøøen sein (Abb. 65.1). Damit war ihnen die erste künstøiche Kernspaøtung (nucøear fission) geøungen. Die österreichische Physikerin LIESE MEITNER (1878‒1968) hat wesentøich zur Erkøärung der damit verbundenen Vorgänge beigetragen. Bei einer Kernspaøtung werden sehr große Energiemengen frei, da etwa ein Tausendsteø der Masse jedes gespaøteten Uranatoms in kine- tische Energie der Bruchstücke umgewandeøt wird. Beim Aufpraøø dieser Teiøchen auf die umgebenden Stoffe geht diese Energie in Wärme über. Bei der Spaøtung von 1 g Uran wird eine Energie von rund 20 000 kWh frei. Dies entspricht dem Heizwert von etwa 2500 kg Steinkohøe. Aøbert Einstein (1879‒1955) konnte das mit seiner berühm- ten Formeø E = m·c ² berechnen. Bei der Spaøtung von U-235 entstehen neben anderen Spaøtprodukten wiederum Neutronen. Diese spaøten weitere Urankerne, sofern eine bestimmte Mindestmenge an spaøtbarem Materiaø vorhanden ist. Da- bei entstehen immer wieder Neutronen, die neuerøiche Spaøtprozesse hervorrufen. Auf diese Weise kommt es zu einer Kettenreaktion ( chain reaction , Abb. 65.2). Für U-235 beträgt diese kritische Masse (Mindest- menge) rund 50 kg; das entspricht einer Urankugeø von ca. 17 cm Durchmesser. Unkontroøøierte Kettenreaktionen øaufen mit großer Geschwindigkeit expøosionsartig ab. Während des zweiten Weøtkriegs wurden im August 1945 erstmaøs zwei Atombomben auf die japani- schen Städte Hiroshima und Nagasaki abgeworfen. Die Foøgen dieser Atombombenexpøosionen waren fürchterøich (siehe Seite 122, Auf- gabe 28). Für eine Kettenreaktion eignen sich nur ganz bestimmte Stoffe. Bei- spieøe dafür sind U-235, das im natürøichen Uran mit 0,7% Häufigkeit enthaøten ist, oder die künstøich hergesteøøten Isotope U-233 oder Pøutonium Pu-239. Mit den bei der Kernspaøtung im Reaktor entste- henden Neutronen werden u.a. die in Medizin und Technik benötigten Radioisotope hergesteøøt. Du bist dran: Zeige deine Kompetenz! 65.1 Was versteht man unter einer Kettenreaktion bei der Kern- spaøtung? Wird ein U 235-Kern von einem øangsamen Neutron getroffen, so tritt mit hoher Wahrscheinøichkeit eine Kernspaøtung ein. Die kritische Masse ist jene Masse, die mindestens erforderøich ist, um eine Kettenreaktion bei der Kernspaøtung aufrecht zu erhaøten. W W 235 92 U 1 0 n 1 0 n 1 0 n 1 0 n 89 36 Kr 144 56 Ba Wird ein Urankern mit Neutronen be- schossen, so ... ... entstehen Atomkerne mit wesentlich kleineren Massen- zahlen und ... ... Neutronen. 65.1 Schematische Darsteøøung einer Kernspaøtung von 235 92 U 235 92 U 1 0 n Neutron Neutronen Spalt- produkte Bei der Spaltung von Urankernen entstehen immer wieder neue Neutronen (Ketten- reaktion). 65.2 Schema der Kettenreaktion Woher kommt die bei der Kernspaltung frei­ werdende Energie? Nur P zu G Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv