KeRneneRgie in DeutschlanD

Lösungshinweise
Arbeitsblatt 1
Aufgabe 1: E = mc 2 , Albert Einsteins berühmte Formel.
(E= Energie, m= Masse, c= Lichtgeschwindigkeit)
Aufgabe 2: Uran ist ein in der Natur vorkommendes
radioaktives Schwermetall. Insgesamt existieren über
25 Uranisotope. Natürlich vorkommende Uranisotope
sind Uran-238 (99,27 %-Anteil), Uran-235 (0,72 %-Anteil)
und Uran-234 (0,0054 %-Anteil). Die übrigen Uranisotope
werden künstlich erzeugt. Uranisotope unterscheiden
sich durch ihre Halbwertszeit. Das Uranisotop
Uran-235 wird im Rahmen der Kernspaltung eingesetzt.
Aufgabe 3: Der Kern von Uran-235 zerplatzt durch
Aufnahme eines langsamen Neutrons in zwei Bruchstücke
und einige Neutronen. Als radioaktive Spaltprodukte
entstehen ein Kryptonkern, ein Bariumkern und
drei Neutronen. Es wird mehr Energie freigesetzt als das
Neutron mitgebracht hat.
Arbeitsblatt 2
Aufgabe 1: Ein Alphateilchen besteht aus zwei Neutronen
und zwei Protonen – also einem Heliumatomkern.
Aufgabe 2: Im Kern des Cäsiums wandelt sich ein
Neutron in ein Proton um und sendet dabei ein schnelles
Elektron aus. Das Elektron führt Energie mit sich.
Zurück bleibt ein Kern eines anderen Elements (Barium),
dessen Kernladungszahl um 1 größer ist.
Arbeitsblatt 3
Aufgabe 1: Gammastrahlung tritt auf, wenn beim Alpha-
oder Betazerfall überschüssige Energie in Form von
elektromagnetischer Strahlung abgegeben wird.
Arbeitsblatt 4
Aufgabe 1: Ein Alphateilchen überträgt wegen seiner
hohen Ionisierungsdichte (Zahl der Ionen pro Wegstrecke)
besonders viel Energie an eine einzelne Körperzelle.
Deshalb ist der Schaden viel größer als bei anderen
Strahlungsarten mit gleicher Energiedosis.
Aufgabe 2: Die empfangene Jahresdosis durch die
natürliche kosmische Strahlung beträgt 0,3 mSv (bei
einer Dosisleistung auf Meereshöhe von 0,035 μSv pro
Stunde).
Arbeitsblatt 5
Aufgabe 1: Bei einer mittleren jährlichen Dosis von
4,0 mSv/a, beträgt die erworbene Strahlendosis eines
70-jährigen Menschen in Deutschland 280 mSv.
Aufgabe 2: Geologisch bedingt ist die mittlere externe
Strahlenexposition in Deutschland in Bodennähe im
Bayerischen Wald, im Fichtelgebirge, im Schwarzwald,
im thüringische und sächsische Erzgebirge, im Thüringer
Wald, im südlichen Hunsrück sowie lokal im Rheinischen
Schiefergebirge, erhöht.
Arbeitsblatt 7
Aufgabe 1: Die Brennstäbe enthalten den Brennstoff
(Uranoxid). Mehrere Brennstäbe werden zu einem
Brennelement zusammengefasst. Die Regelstäbe
dienen zur Regelung der Neutronenmultiplikationsrate
eines Kernreaktors. Ein Regelstab besteht aus neutronenabsorbierendem
Material (Cadmium, Bor usw.).
Aufgabe 2: Wasser bremst die schnellen Neutronen
ab und bringt sie damit auf Spaltgeschwindigkeit.
Wasser dient auch als Kühlmittel und
besorgt den Energietransport (Wasserdampf).
Aufgabe 3: Kernkraftwerke und Kohlekraftwerke
sind Wärmekraftwerke. Ein Stoff erzeugt Wärme, der
wiederum Dampf erzeugt, mit dessen Hilfe über eine
Turbine ein Generator angetrieben wird, der dann
Strom erzeugt.
Arbeitsblatt 8
Der Primärkreislauf nimmt die Wärme des Reaktors
auf und gibt sie an den Sekundärkreislauf ab. Dadurch
verdampft darin das Wasser; der Dampf treibt die Turbine
an. Der Kühlkreislauf kühlt den Dampf im Sekundärkreislauf
im Kondensator wieder zu Wasser.
Arbeitsblatt 9
Aufgabe 1: Unter einer kontrollierten Kettenreaktion
versteht man das Steuern des Spaltungsprozesses. Gesteuert
wird über die Regelstäbe.
Bildnachweis:
Titelbild: Reaktorbereich des KKW Unterweser während einer Abschaltung
DAtF: 8, 9, 15, 19 (2x), 24, 25, 26, 29, 30, 32 (2x)
EnBW Kernkraft GmbH: 11
E.ON Kernkraft GmbH: 1, 3, 10, 12, 17, 31
Fice: 19
Hundertmark: 11, 21, 27
KIT/M. Priske: 22
RWE Power AG: 3
TEPCO: 5
Thomas Köhler/photothek.net: 18
Vattenfall Europe Nuclear Energy GmbH: 2 (2x), 7, 13, 14, 16
Zeitbild: 4, 6, 28
35 Zeitbild Wissen