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Kernumwandlung
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11. Kernumwandlungen 11. 1 Nutzen und Gefahren von Kernprozessen -Nutzen / Vorteile: •geringer Verbrauch fossiler Brennstoffe weniger Emission schädlicher Gase, bessere Luft qualitat ·benötigt wenig Brennstoff für Große Mengen Energie • nur geringe Preisschwankungen -Gefahren/Nachteile: O •extrem gefährlich für Mensch / Umwelt durch Strahlung bewirkt komplizierte Entsorgung ● Kern reaktoren haben begrenzte Lebensdauer → immer wieder neue Kraftwerke hohe Kosten für Neubau 11.2 natorliche Radioaktivität -Atomaufbau: 0000 ood O Atomhulle Atombern •Protonen 2 Kernbau- Steine Neutronen Nokleide -Elektronen •Volumen des kernes: viel kleiner als Gesamtvolumen. des Atoms • Atomber = fast gesamte Masse •elek. neutral nach außen (Anzahl Elektroner = Anzahl Protonen) •Kernkraft (im Kern sind Starke Bindingskräfte) -Symbolschreibweise for Nukleide (Atomkerne): A +Symbol Massen- Zahl Kernlad- Chaszahl Anzahl Protonen) Z X Massenzahl A= Anzahl Kembau- Steine Bsp. He Neutronenzahl = 2 Protonenzahl = 2 Massenzahl=4 Ordnungszahl = 2 \A=Z+N Anzahl Protonen •Jod, kalum in der Nahrung • Ycasmische Strahlung . - Isotope: Es gibt Atome einer Atomsorte, die sich in der Anzahl der Neutronen im Kern unterscheiden. Anzahl Neutronen (N= A-Z) 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 -Arten der radioaktiven Strahlung: 1)2-Strahlung: •doppelt positiv geladene Helamkerne (dº Teilchen) 4d = 2 He = • Kernladungszahl Z -2 • Massenzahl A-4 Beispiel: 210 Poa He + т 84 206 Pb 82 2) B-Strankung: • Elektronen (B-Teilchen) (TW.S.81) • Kernladingszahi ermont sich um 1 • Massenzahl A bleibt erhalten. Beispiel: 137 Csoe + 137 Ba 56 3) 7-Strahlung: ● ● U energiereiche elektromagne- fischer Strahlung (Photoren) - Eigenschaften der Kernstrahlung: Kernstrahlen breiten sich geradlinig aus 2- Stranking 1 V keine Teilchenverandering (Energie zustand des Atom- kerns ändert sich) Beispiel: 137 * Ba = 137 Ba + r 56 56 klein a • Massen- und Kernladungszahl buiben gleich ● •...
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besitzen Energie, können Filme schwärzen, Atome ionisieren • können lebende Zellen verändurn • Kernstrahlen können Stoffe durchdringen Durchdringungsvermögen B-Strantung 7-Strahlung. 100 : 10.000 mittel Abschimmöglichkeiten: 1 Blatt Papier A Alublech Umm) Bleiblock (20cm) Beton (1-2m) Ablenkung im elektrischen Feld B- groß 288 Ⓒ D 11 C - Biologische Wirkung ionisierender Strahlen: Strahlung wird von Lebewesen absorbiert Gewebe erwärmt zich bzw wird ionisiert Korperzellen verändern sich Körperzellen sterben ab • Verbrennung ... Zellkern wird verändert Krebs . 4 Eintreten von Wirkung + Abhängig von... ... Wie viel Strahlung nimmt korper auf. der Strahlenart •Zentralnervensystem • Schilddrüse I keindrise D ● •Blutbildungsorgane Strahlenschutz. Erbkrankheiten Sterilität welches Körperteil wird bestranit → Je hoher die Energieaufnahme, desto größer die biologische Wirkung. gleiche Energieaufnahme ruft d-Strahlung 20x großere working als ß-Strahlung hervor besonders gefährdete Organe 1. Abstand halten. 12. 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 Hälfte air vorhandenen instabilen Atomkerne (radioaktive Nukleide) umwandelt -Formelzeichen: T4 oder TH 6 -Beispiel: Bor-12 m₂ =0,025 M. 4 konstliche Kernumwandlungen Die konstliche Kernimwandlung sind Kemreaktionen, die durch außere Einflüsse ausgelast werden. •Atome werden z. B. mit Neutronen beschossen -Umwandling in radioaklive Nukleide Künstliche Raadioaktivität ist die spontane Umwandlung könstlich erzeugter radioaktiver Nukleide unter Aussending radioaktiver Strancing. Beispiel: 2 @ 59 Co) ôn - Die Kernspaltung: (60 (0) Neutron ge 60 №:) 28 Atomburn wird mit Nevtronen beschossen instabiler Kern (Atomkern mit Nevtronen) kemspaltung 2 Tochtericeme / 2 leichtere Atem berne +2-3schnellere Nevtronen + Kernenergie Merke: Bei der Kernspalting werden schwere Atom- kerne in mittelschwere Atomkeren aufges spalten. Dabei werden 2-3 Nevtronen frei cha es wird kernenergie freigesetzt. ->>> an + 235 U 236 U → 20 kr + 144 Ba+3+Jn + kern- energie -Kettenreaktionen: Treffen die freigesetzten Neutronen auf genügend spaltbarke Atomikime (E., kritische Masse) und haben die richtige (kleine), Geschwindigkeit, kann es zur Kettenreaktion kommen. ● 1) gesteuerte Kettenreaktion: durch reduziering der BSP. Stromversorgung Neutronen 2) ingesteuerte Kettenreaktion: explosionsartige 11.5 Kernkraftwerke •im Prinzip ein Wärmekraftwerk, das zum Verdampfen des Wassers kemenergie nutzt •diese ist in schweren Atomkernen wie Oran / Plutonium gespeichert und wird durch kontrolierte Kernspaltung freigesetzt -Energieschemen: Energie abgabe Bsp. Atombombe Stoff kinetische Energie Energie Kernenergie Dampf Energie- Kernbrenn-erzeiger Wasser- trager dampf Dren- beweging kinetische Energie Generator Turbine Eelek. elektrischer Strom