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„Die Physiker haben die Sünde kennengelernt; und das ist ein Wissen, das sie nicht abschütteln können.“ - Der amerikanische Physiker und „Vater der Atombombe“ Robert Oppenheimer nach dem ersten Atombombentest In Atomkernen sind unvorstellbare Mengen an Energie gespeichert, die je nach Kerngröße bei Fusion oder Spaltung freiwerden. Die Kernfusion in der Sonne hat die Entstehung des Lebens auf der Erde ermöglicht. Dass Kernenergie aber auch extrem gefährlich sein kann, zeigen etwa die Atombombenabwürfe von 1945 oder die Tschernobyl-Katastrophe 1986. Warum steckt aber so viel Energie im Atomkern? Wie laufen Fusion und Spaltung der Kerne ab? Welche Probleme gibt es bei der Nutzung der Atomenergie? Um diese und andere Fragen geht es in diesem Kapitel.
Kapitel 46 Energie aus den Atomkernen
Vertiefung und Kompetenzüberprüfung
Ergänzende Aufgaben und Lösungen für dieses Kapitel von Martin Apolin. Alle ergänzenden Aufgaben und Lösungen auf einen Blick findet man auf der Startseite Online unter dem Punkt Vertiefung und Kompetenzüberprüfung.
Maturafragen
Kompetenzorientierte Maturafragen für dieses Kapitel von Martin Apolin. Alle Maturafragen auf einen Blick findet man auf der Startseite Online unter dem Punkt Matura und Co.
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Lise Meitner und Otto Hahn um 1925 im Labor
Quelle: U.S. Department of Energy
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Das AKW Three Miles Island und zwei seiner Kühltürme. In diesem Kernkraftwerk ereignete sich am 28. März 1979 ein ernster Unfall (INES-Stufe 5 von 7 möglichen), bei dem es im Reaktorblock 2 zu einer partiellen Kernschmelze kam, in deren Verlauf etwa ein Drittel des Reaktorkerns fragmentiert wurde oder schmolz.
Quelle: U.S. Government
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Es gibt viele Möglichkeiten zur Entstehung von Tochterkernen beim Zerfall eines Urankerns (Abb. 46.3).
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Verstrahlung der Milch in Österreich nach der TschernobylKatastrophe (zur Einheit Becquerel). Die Kühe und ihre Milch wu rden über das Grünfutter kontaminiert. (Abb. 46.8).
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Verstrahlung durch Caesium-137 von 1996 bis 10 Jahre nach dem Reaktorunglück von Tschernobyl
Grafik: Eric Gaba, Luxo, Devil m25, Enricopedia; Quelle: CIA
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Blick von oben in einen Versuchsreaktor. Sehr gut ist die bläuliche Tscherenkow-Strahlung zu sehen.
Quelle: U.S. Department of Energy
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Tscherenkow-Strahlung im Reed Research Reactor, Portland (Oregon). Im weiteren Sinn wird darunter die Strahlung verstanden, die entsteht, wenn sich geladene Teilchen in Materie mit höherer Geschwindigkeit als c in diesem Medium bewegen. Die Teilchen werden abgebremst. Während der überlichtschnellen Phase erzeugen sie die Tscherenkow-Strahlung. Diese Strahlung ist die Analogie zum Überschallknall in der Luft.
Quelle: www.nrc.gov
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Tscherenkow-Strahlung im High Flux Isotope Reactor
Quelle: Oak Ridge National Laboratory
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Die Proton-Proton-Reaktion, die in unserer Sonne über 90 % der freigesetzten Energie ausmacht (Abb. 46.15).
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Energie der Zukunft - Fusion 2100. Eine Film über die Zukunft der künstlichen Kernfusion (86 MB).
Quelle: JET, www.jet.efda.org
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Der riesige Fusionsreaktor ITER in den USA soll einmal etwa 500 MW liefern (Abb. 46.17).
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Video (8,5 MB) von der Explosion der ersten Wasserstoffbombe Ivy King in einem Atoll 1952
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General Leslie R. Groves und Robert Oppenheimer um 1942. Beide waren am Manhattan-Projekt beteiligt, in dessen Rahmen die Atombombe entwickelt wurde.
Quelle: U.S. Department of Energy
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The Gadget, die erste Kernwaffe, die jemals zur Explosion gebracht wurde.
Quelle: U.S. Department of Energy
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Der Atombombenabwurf von Nagasaki (siehe auch S.67, Abb. 46.1)
Quelle: U.S. Military
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Die Luftströmungen in und um einen Atompilz
Quelle: Wikimedia
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Die Flagge der internationalen Atomenergiebehörde (International Atomic Energy Agency, IAEA).