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Kernumwandlung
9.4.2021
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D 11. Kernumwandlungen 11. 1 Nutzen und Gefahren von Kernprozessen -Nutzen Vorteile: •geringer Verbrauch fassiler Brennstoffe weniger Emission schädlicher Gase, bewirkt bessere Luft qualitat • benötigt wenig Brennstoff für Große Mengen Energie • nur geringe Preisschwankungen -Gefahren / Nachteile: •extrem gefährlich for Mensch/Umwelt durch Strahlung • komplizierte Entsagung Kern reaktoren haben begrenzte Lebensdauer →immer wieder neue Kraftwerke hohe Kosten for Neubau 11.2 natürliche Radioaktivitat -Atamaufbau: O O O 200 (00%) O YOOO Atomhulle Atomkern •Protonen 2 kernbau- Steine _Neutronen Nokleide -Elektronen •Volumen des kernes: viel kleiner als Gesamtvolumen des Atoms • Atomkern = fast gesamte Masse •elek. neutral nach außen (Anzahl Elektroner = Anzahl Protones) • Kernkraft (im Kern sind Starke Bindingskräfte) -Symbolschreibweise for Nukleide (Atomkerne). Massen- A Zahl Kernlad-₂X +Symbol Chaszahl (Anzahl. Protonen) Bsp. дне . . . Protonenzahl = 2 Neutronenzahl = 2 Massenzahl = 4 Ordnungszahl = 2 -Isotope Es gibt Atome einer Atomsorte, die sich in der Anzahl der Neutronen im Kern unterscheiden. Merke: Natürliche Radioaktivität ist die Eigenschaft instabiler Isotope, sich spontan in andure Atomkerne umzuwandeln. Dabei senden sie 2-, B- und V-Strahlung aus. Quellen natürlicher radioaktiver Strahling: Gestein (natürlich) Boden Jod, kalium in der Nahrung kasmische Strahlung • Massenzahl A- Anzahl Kembau- Steine [A=Z+N Anzahl Protonen -Arten der radioaktiven Strahlung: 1)2-Strahlung: •doppelt positiv gelading) d+He •Kerniadungszahl Z-2 •Massenzahl A-4 Beispiel: 137 * 137 CS S- Anzahl Neutronen (N=A-Z) Beispiel: 210 po He + 206 84 2) B-Strahlung: • Elektronen (ß-Teilchen) -1 •Kernladingszahi ermont sich um 1 • Massenzahl A bleibt erhalten e +137 56 206 Pb (TW.581) ва 3) 7-Strahlung: . • • energiereiche elektromagne- fischer Strahlung (Photoren) - Eigenschaften der Kernstrahlung: Kernstrahlen breiten sich geradlinig aus • keine Teilchenveränderung (Energie zustand des Aton- kerns andert sich) ·besitzen Energie, können Filme schwärzen, Atome ionisieren • konnen Lebende Zellen verändern Kernstrahlen können Stoffe durchdringen Durchdringungsvermögen: 2- Stranking 1 klein • Massen- und Kernladungszahl bleiben gleich Beispiel: 137 * Ba...
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= 137 Ba + r 56 56 B-Stranking V-Strahlung : 10.000 : 100 mittel Abschimmöglichkeiten: 1 Blatt Papier 1 Alublech (mm) Bleiblock (20cm) Beton (1-2m) Ablenkung im elektrischen Feld B7 groß d O -Biologische Wirkung inisierender Strahlen: Strahlung wird von Lebewesen absorbiert Gewebe erwarmt zich bzw wird ionisiert Korperzellen verändern sich Zellkern wird verändert • Krebs • Erbkrankheiten •Sterilität Eintreten von Wirkung + Abhängig von.... ... Wie viel Strahlung nimmt Körper auf. der Strahlenart ... welches Körperteil wird bestranit •Je hoher die Energie aufnahme, desto größer die biologische Wirkung. • gleiche Energieaufnahme ruft d-Strahlung 120x großere working als ß-Strahlung hervor besonders gefährdete Organe •Zentralnervensystem •Schilddrüse I keindrise. ... Körperzellen sterben ab • Verbrennung - •Blutbildungsorgane Strahlenschutz 1. Abstand halten. 2. Abschirmung optimieren 3. Aufenthaltsdauer so kurz wie möglich 4. Aktivität verringern S. Aufnahme in den Körper verhinder M. 3 Die Halbwertszeit T112 Die Halbwertszeit gibt an, in welcher Zeit sich jeweils die Halfte dir vorhandenen instabilen Atomkerne (radioattive Nukleide) im wandelt -Formelzeichen: TA oder TH -Beispiel: Bor-12 m₂ =0,025 M. 4 konstliche Kernumwandlungen Die konstliche Kerumwand and gelast werden. die Enflusse •Atome werden z. B. mit Nevtronen beschossen. → Umwandlung in radioaklive Nukleide • Künstliche Readioaktivität ist die spontane Umwandlung könstlich erzeugter radioaktiver Nukleiche unter Aussending radioaktiver strancing. Beispiel: în - Die Kernspaltung: ● (5 Co 59 27 -S sind kemreaktionen, де (60 Co 60 Neutron 28 №. Atomkurn wird mit Neutronen beschossen instabiler Kern. (Atomikern mit Nevtronen) kerispalting 2 Tochtericeme 12 leichtere Atemberne + 2-3schnellere Nevtronen + Kernenergie. Merke: Bei der Kernspalting werden schwere Atom- kerne in mittelschwere Atemberen aufges Spalten. Dabei werden 2-3 Nevtronen frei cha es wird kernenergie freigesetzt. - an + 235 U 236 U → 30 kr + 144 Ba +3-an+ ● -Kettenreaktionen: Treffen die freigesetzten Neutronen auf genügend spaltbark Atomikime (El, kritische Massey und haben die richtige (kleine) Geschwindigkeit, kann es zur Kettenreaktion kommen. 1) gesteuerte ketten reaktion, durch reduzierung der BSP. Stromversorgung Neutronen 2) ungesteuerte Kettenreaktion: 11.5 Kernkraftwerke •im Prinzip ein Wärmekraftwerk, das zum Verdampfen des Wassers kemenergie nutzt diese ist in schweren Atomkeren wie Uran / Plutonium gespeichert und wird durch kontrolierte Kernspaltung freigesetzt -Energieschemens Energie kernenergie Energie- trager Kern- energie explosionsartige Energie abgabe Bsp. Atombombe Stoff kinetische Energie Dampf Kernbrenn-erzeiger Wasser- dampf Dren- beweging kinetische Energie Generator Turbine Eelek. elektrischer Strom