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Lernkarten
Radioaktivität
ist der spontane Zerfall instabiler Atomkerne und Teilchen, der von Emission energiereicher Strahlung, wie α-Partikel, β-Partikel, γ-Strahlung, Neutrinos, Neutronen (η) oder Protonen begleitet ist.
Radioaktiver Zerfall àMassenreduktion -> E = m*c²
Was sind radioisotope
Ein chem. Element wird über die Protonenzahl im Atomkern definiert. Atomkerne, die bei gleicher Protonenzahl eine verschiedene Zahl von Neutronen besitzen, sind sog. Isotopedes selbigen chem. Elementes.
Die Isotope, die instabil sind, d.h. die einem radioaktivem Zerfall unterliegen, sind Radioisotope.
was ist bremsstrahlung
-> wenn positives und negatives positronium zusammen treffen, dann entsteht gamma strahlung als sekundärstrahlung (bremsstrahlung)
Neutronen
ungeladene Neutralteilchen mit einer Masse von 1,675*10-27kg. Ein freies Neutron ist außerhalb des Atomkerns instabil und zerfällt mit einer Halbwertszeit von 12 min in ein Proton, Elektron und ein Antineutrino. Neutronenstrahler sind selten und kurzlebig.
Neutrinos, Antineutrino
sind neutrale Teilchen mit der Ruhemasse 0.
Fast keine Wechsel-wirkungen
Proton
ein positives geladenes Elementarteilchen mit der Ruhemasse 1.673 * 10-27kg. Die Zahl der Protonen im Atomkern bestimmt das Element und ist gleichzeitig die AtomzahlZ.
Herstellung Pu238
wird aus Neptunium 237
Np237 -> Abfallprodukt in Urankernkraftwerken
abtrennung von anderen stoffen + reinigung
pressung in pillen
1 jahr mit neutronen bestrahlen 1 kg PU238 aus 17 kg 237
2 jahre zwischenlagern -> kurzlebige isotope klingen ab
umwandlen zu PuO16
pressen zu pellets
nenne 3 probleme bei der Pu238 herstellung
1. PuO16_2 muß möglichst rein vorliegen
-> Verunreinigungen führen zu anderen Zerfallsreihenà
-> teilweise hohe Neutronen und y-Strahlung der unerwünschten Zerfallsprodukte
2.eigene α-Strahlung kann zu unerwünschten Sauerstoffreaktionen im Oxid führen unter Abgabe von Neutronen und Υ-Strahlung
3. Bei Herstellung von Pu238 entsteht immer auch etwas Pu236
-> Zwischenprodukte von Pu236 -> Ti238 und Bi212 (keine alpha strahlung)
warum ist abschirmung benötigt
α-Strahlung -> relativ einfach abzuschirmen
β-Strahlung -> erzeugt im Material Bremsstrahlung = γ-Strahlung
γ-Strahlung -> starkes Durchdringungsvermögen
Abschirmung ist so Auszulegen, daßselbst bei Zersetzung und Ab-schmelzen des Abschirmmateriales durch die Strahlung die Abschirmung der Elektronik / des RFZ gewährleistet ist.
abhängigkeit des stoßquerschnitts
Problem:
-dreidimensionales Strahlungsfeld
-Auftreten von Sekundärstrahlung
-Reaktion des gewählten Materials
-Temperatureinflußdurch Strahlung
Abschirmung γ-Strahlung
Materialien mit schweren Atomen wählen!!
Blei
Wolfram
Uran (kein Uranisotop)
Thermoelektrische Wandlung Aufbau
Halbleiter im n-Typus -> Strom von T_kalt zu T_heiß
Halbleiter im p-Typus -> Strom von T_heiß zu T_kalt
Ordnung der Thermoelemente, so daßdas heiße Ende ein n-p Übergang ist, so addieren sich die Thermokräfte!
elektrische Serienschaltung der Einzelpaare bei thermischer Parallelschaltung
TEG Elemente in Serie / Parallel für Strom-/Spannungsanforderungen
wieso neutronen zum beschuss von reaktoren?
Protonen und Alphateilchen könnten nur bei extrem hoher Geschwindigkeit in den Kern eindringen
Prinzip kettenreaktion bis zu netronen treffen neuen kern
Anregungsenergie durch Neutronenbeschuss
(ThermalisierteNeutronen gelangen durch Überwindung der Potentialschwelle (quantenmechanischer Tunneleffekt) ohne ein abstoßendes Potential überwinden zu müssen, direkt in den Kern)
Abgabe der Bindungsenergie und der Kinetischen Energie des Neutrons an den Kern
Anregung des Kerns ( kern schwingt)
falls ausreichend energie -> freisetzung der reaktionsprodukte
davon 2-3 Neutronen
zum aufrechterhalten der kettenreaktion muss nun eines dieser wieder eine spaltung verursachen (kinetische energie der freigesetzten neutronen ist unterschiedlich -> spaltspektrum, mittle 0.7 MeV)
neutronen bewegen sich, bis sie auf atomkern kommen (abhängig vom wirkquerschnitt σ)
was kann passieren wenn ein neutron einen kern trifft
Einfang ohne Spaltung
kern angeregt und gibt strahlung ab bis er wieder in grundzustand ist
(bindungsenergie des neutronen wird frei)
Abgabe eines β-oder γ-Quants
spaltung
Bindungsenergie + Kinetische Energie des Neutrons
starke schwingung
spaltung
elastische streuung
Neutron wird elastisch am Kern gestreut
Richtungsänderung des Neutrones
keine enrgie in den kern
inelastische Streuung
Te i l d e r K i n. E . w i rd an d e n Ke rn ab g e g e b e n
teilweise Anregung des Kerns
Aussendung eines γ-Quants (radioaktive Strahlung)
bis grundzustand