Kernphysik

SS 2013, HHU Duesseldorf, Prof. Dr. Thomas Heinzel
Vorlesung: Kern- und Elementarteilchenphysik, inoffizielle Mitschrift
by: Christian Krause, Matr. 1956616 6 KERNREAKTIONEN
→ n-induzierte Spaltung schwerer Kerne: (Otto Hahn, Fritz Strassmann, 1939) N.P. Hahn (Chemie)
1944
1MeV
n + 238
92 U → 239
92 U ∗ → Y ∗
1 + Y ∗
2 + j · n, j hängt von den Fragmenten ab.
Fragmente: Weisen n-Überschuss auf → β − -Strahlung oder n-Emission.
∆E B + E kin (n) !
geE sp
Target Compound ∆E B ∆ SP Notwendige E kin (n)
238 239
92 U 92 U ∗ 5,0 MeV 6,1 MeV ≥ 1,1 MeV
235 236
92 U 92 U ∗ 6,4 MeV 5,3 MeV σ thermische n
Ursache: 236
92 U ist ein gg-Kern: Besonders stabil
Allgemein: Hinreichend große ug-Kerne spalten durch therm. Neutronen: 233 U, 235 U, 239 P u, 241 P u
z.B. n + 235
92 U E th
−→ 236
92 U ∗ → 141
56 Ba ∗ + 92
36Kr ∗ + j · n und j = 3, mit < j >= 2, 43
< E kin (n) >≈ 2MeV
Natürliches Uran: 99,3% 238 U, 0, 7% 235 U
Neutron, 2 Mev in natürlichem Uran: ≈ kein Effekt. Wirkungsquerschnittte für Einfang und
β-Zerfall >> W.Q. Spaltung.
Ausser für 235 U bei E kin (n) ≤ 100meV
∃ keine thermische n. Da schnelle n nur ineffizient durch Stösse an u-Kernen abgebremst werden und
dabei mit hoher wahrscheinlichkeit absorbiert werden ohne zu spalten. ⇒ keine Kettenreaktion.
Bem: E-Bilanz bei Spaltung:
z.B. 235 U: Freigesetzte Energie ∆E ≈ 201MeV
Verteilung:
E kin (Yi ∗ ) E kin (n) E γ E β E ν
167 MeV 6 MeV 13MeV 5 MeV 10 MeV
Nutzbar davon sind 178 MeV ( ∑ außer E ν ).
6.6 Kernspaltungs-Reaktionen
z.B. Frankreich: 78% der Energie aus KKW.
• - Gefahr Fehlfunktion
• - Radioaktive Abfälle
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