Set of flashcards 15 Kernphysik (AKWs)

Flashcards	61
Students	52
Language	Deutsch
Category	Physics
Level	Secondary School
Created / Updated	12.11.2013 / 02.12.2023
Weblink	https://card2brain.ch/box/15_kernphysik_akws
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Welche ungelösten Probleme gibt es bei der Nutzung der Atomenergie?

es gibt kein Entlager

AKW´s müssen alle 150 Jahre neu gebaut werden

keine Lösung für erhöhte radioaktive Strahlung

Supergau

AKW´s müssen alle 15-20 Jahre neu gebaut werden

es gibt kein Entlager

AKW´s müssen alle 150 Jahre neu gebaut werden

keine Lösung für erhöhte radioaktive Strahlung

Supergau

AKW´s müssen alle 15-20 Jahre neu gebaut werden

Warum wurden Gorleben & Asse als Atommüll(-zwischen-)lager ausgewählt?
Welche "unerwarteten" Probleme sind dabe aufgetaucht?

Grundgedanke: Salzbergwerk -> trocken

Doch durch den massiven Salzabbau in den beiden Bergwerken, bekam der Berg sehr viele Risse. Durch diese Risse trat Wasser ein und die Fässer, in dennen der Atommüll lagerte, begannen zu rosten.

Was besagt das Atommodell von Rutherford?

Die negativen Elektronen kreisen um einen positiven Kern (Proton).

Wo lagert sich Cäsium 137 im menschlichen Körper ab?

Cäsium 137 lagert sich in den Muskeln ab.

Was bedeutet Kernfusion und was passiert dabei?

Kernfusion = Kernverschmelzung

Dabei werden leichte Atome wie \(({^1}H,{^2}H=Deuterium,\) \({^3}H=Tritium)\)verschmolzen und Bindungsenergie wird freigesetzt.

Was passiert bei der Kernspaltung und wie heißt der Fachbegriff dafür?

Kernspaltung = Kernfission

Bei der Kernspaltung werden schwere Atome wie Uran durch Neutronen gespalten. Dabei wird Bindungsenergie in Form von Wärme freigesetzt.

Wo findet Kernfusion in der Natur statt?

In der Natur findet Kernfusion in Sternen, wie unserer Sonne, unter sehr großem Druck. Die dabei freiwerdende Energie bringt die Sterne bzw unsere Sonne zum Leuchten.

Elemente werden mithilfe von Ordnungszahl und Massenzahl beschrieben. Erkläre am folgenden Beispiel was diese aussagen!

Na... Name des Elements

23... Massenzahl = Anzahl der Protonen + Anzahl der Neutronen

11... Ordnungszahl = Anzahl der Protonen

Was ist der "radioaktive Zerfall" und was ist das Ziel dabei?

Radioaktivität ist die spontane und zufällige Änderung des Atomkerns.

Ziel: erreichen eines stabilen Atomkerns

Wie ist das Atom laut Ernest Rutherford aufgebaut?

Die negativen Elektronen kreisen um einen positiven Kern (Protonen und Neutronen).

Was passiert beim α-Zerfall

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Aus dem Atomkern wird ein Helium - Kern \(_2^4He\) herrausgeschossen.

Beispiel : \(^{239}Pu\) ist ein \(\alpha\)- Strahler

\(_{94}^{239}Pu\)→ \(_{92}^{235}U\) + \(_2^4He\) + Bindungsenergie (BE)

Welche drei Kreisläufe gibt es in einem AKW ?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

- Primärkreislauf ist im AKW eingeschlossen

- Sekundärkreislauf treibt den Generator an

- Kühlkreislauf zur Abkühlung des Sekundärkreislaufes

Bem.: Das was aus den Kühltürmen aufsteigt ist ledeglich Wasserdampf.

Was passiert beim β⁺ Zerfall?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Der β⁺Zerfall tritt bei protonenreichen Nukliden auf. Hierbei wird ein Proton des Kerns in ein Neutron umgewandelt. Dabei entsteht zusammen mit einem Positron ein Elektronenneutrino.

Wie hoch ist die natürliche radioaktive Belastung? Wieviel ist medizinisch zugelassen?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Natürliche radioaktive Belastung: 5 mSv pro Jahr

Medizinisch zugelassen: 100 mSv pro Jahr

Tödliche Dosis: 6000 mSv pro Jahr

Massendefekt: Die Masse der einzelnen Protonen, Neutronen und Elektronen unterscheidet sich von der Gesamtmasse des Atoms.

Nennen Sie den Grund dafür:

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Es wird ein Teil der Masse in Bindungsenergie umgewandelt.

\(\approx 7,1\frac{MeV}{Nukleon} \ \ bei \ \ ^{4}_{2}He \)

Was ist die relative Atommasse und wie wird diese berechnet?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Die relative Atommasse ist das Massenverhältnis der absoluten Atommasse zur atomaren Masseneinheit

\(A_r = {m \over u}\)

A_r ... Relative Atommasse

m ... Masse des Atoms

u ... atomare Masseneinheit (1_amu = 1.66053892 × 10^-27 kg )

Wie wird bei der kontrollierten Kernspaltung die Anzahl der frei beweglichen Neutronen in Atomkraftwerken gesteuert?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

1.) Durch die steuerbare Konzentration von Borsäure im Wasser des Reaktorkerns.

2.) Mit Hilfe von aus- und einfahrbaren Kadmium Stäben (=Steuerstäbe).

Die Kernphysik hat viele praktische Anwendungen. Einige davon sind aufgelistet. Bestimme mit Hilfe das Auschließungsverfahren für welche Anwendung das radioaktive Kohlenstoffisotop ¹⁴C benötigt wird.

Tipp: HWZ = 5730 a

Energiegewinnung (AKW)

Altersbestimmung

PET (Positronen-Emissions-Tomographie)

MRT (Magnet-Resonanz-Tomographie)

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Energiegewinnung (AKW)

Altersbestimmung

PET (Positronen-Emissions-Tomographie)

MRT (Magnet-Resonanz-Tomographie)

Wie funktioniert der Zerfall von U-235 prinzipiell.

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Wenn ein langsames Neutron einen Urankern trifft, so wird dieser gespalten. Der Urankern teilt sich in Barium, Krypton, 2-3 schnelle Neutronen und Bindungsenergie (~200MeV = Wärme) auf. Mithilfe von Wasser werden die schnellen Neutronen gebremst und so kann wieder ein Urankern gespalten werden.

Tritium (³H) ist ein \(\beta^-\) Strahler. Schreibe die Zerfallsgleichung an.

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Ein Elektron wird aus dem Kern herausgelöst. Übrig bleiben ³He und ein Elektron-Antineutrino.

\(T ={^3_1H}\rightarrow {^3_2He}+e^-+\bar{\nu}_e \)

Was versteht man unter der Halbwertszeit?

Die Halbwertszeit ist die Zeit die benötigt wird bis die Hälfte des radioaktiven Materials zerfallen ist.

Bem: \(T_{1/2}=\frac{ln(2)}{\lambda}\)

λ...Zerfallskonstante

Radioaktive Strahlung hat eine ionisierende Wirkung. Was versteht man darunter?

Radioaktive Strahlung ist so energiereich, dass sie aus Atomen oder Molekülen Elektronen entfernen kann.

Wie entsteht Gamma-Strahlung und in welchem Wellenlängenbereich liegt sie?

Gamma-Strahlung ist eine Begleiterscheinung des Alpha- oder Beta-Zerfalls. Dabei fällt ein angeregter Atomkern in den Grundzustand zurück unter Aussendung vom Gamma Strahlung.

Gamma-Strahlung ist im pm Bereich.

Bei der Gammastrahlung handelt es sich um...

eine Röntgenstrahlung

eine ionisierende Strahlung

eine Begleiterscheinung des Alpha- und Beta-Zerfalls

eine Temperaturstrahlung

eine Röntgenstrahlung

eine ionisierende Strahlung

eine Begleiterscheinung des Alpha- und Beta-Zerfalls

eine Temperaturstrahlung

Was passiert beim β^-Zerfall ?

Atomkerne mit einem Überschuss an Neutronen zerfallen über den β⁻-Prozess. Ein Neutron des Kerns wandelt sich in ein Proton um und sendet dabei ein Elektron sowie ein Elektron-Antineutrino aus.

\(n^0 \rightarrow p^+ + e^- + \bar{\nu_e}\)

15 Kernphysik (AKWs)

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