KeRneneRgie in DeutschlanD

Arbeitsblatt 1:
Kernspaltung von Uran
Für die Nutzung der Kernenergie ist das Uranisotop Uran-235 entscheidend. Da es im natürlichen
Uran nur mit einem Anteil von 0,7 Prozent enthalten ist –, der Hauptanteil ist mit 99,3 Prozent
das Uran-238 – muss das Isotop Uran-235 deshalb vor dem Einsatz als Brennstoff auf ca. 3 bis 4
Prozent angereichert werden. Die besondere Bedeutung von U-235 besteht darin, dass es sich unter
Energiefreisetzung in zwei leichtere Atomkerne (Spaltprodukte) teilt, sobald ihm ein Neutron hinzugefügt
wird. Außer den beiden Spaltprodukten entstehen noch zwei bis drei Neutronen, die dazu
genutzt werden können, andere U-235-Kerne zu spalten und damit weitere Energie und Neutronen
freizusetzen. Man spricht dann von einer Kettenreaktion. Sie ist entscheidend für die Aufrechterhaltung
des Spaltungsprozesses und damit für die Nutzung der Kernenergie.
Möglich ist die Kettenreaktion nur, wenn die bei
der Kernspaltung mit relativ hoher Geschwindigkeit
freigesetzten Neutronen so langsam geworden
sind, dass sie jeweils in die Urankerne eindringen
können. Zu diesem Zweck werden sie von einem
Moderator verlangsamt – in den deutschen Kernkraftwerken
ist dies Wasser. Damit die Kettenreaktion
nicht unkontrolliert abläuft, werden überzählige
Neutronen mithilfe von Steuerstäben aus
Cadmium- oder Borverbindungen, die Neutronen
absorbieren, eingefangen.
Energie wird deshalb gewonnen, weil bei der
Kernspaltung Masse in Energie umgewandelt wird.
Bei der Spaltung von 1 kg U-235 ist die Energieausbeute
etwa 2,5 Millionen Mal höher als bei der Verbrennung
von 1 kg Steinkohle.
Aufgaben
1. Welche berühmte Formel aus der Physik beschreibt die Grundlagen
der Umwandlung von Masse in Energie?
2. Nennen Sie einige Isotope des Urans und beschreiben Sie ihre
gemeinsamen und unterschiedlichen Eigenschaften.
3. Erläutern Sie in Ihren eigenen Worten nachstehende Formel.
Zeitbild Wissen
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