Referat - Otto Hahn und die Kernspaltung

Eine Kernspaltung wurde das erste mal am 14. Dezember 1938, in Berlin durchgeführt.
Von Otto Hahn und Fritz Strassmann.


Sie beschossen ein schweres Uran Atom mit einem im Verhältnis langsamen Neutron.
Die Kernspaltung kann ebenfalls durch Beschuss von Protonen, Deutronen, Alphateilchen oder Gammaquanten erfolgen,
jedoch ist es mit Neutronen am einfachsten, weil diese keine Ladung besitzen.

Nach der Spaltung eines schweren Uran Atomkerns blieben zwei mittelschwere Kerne und zwei bis drei Neutronen übrig.
Es gibt verschiedene Trümmerkerne.
Bei Uran wären diese Krypton und Barium.

Die Spaltung sah wie folgt aus:

Es gibt 3 Arten von Uran Atomen.
U-234, U-235, U-236.

U-234 ist schwer mit einem Neutron zu trennen.
Mit Hoher Geschwindigkeit aber möglich.

U-235 ist leicht mit einem Neutron zu trennen.
Am besten mit niedriger Geschwindigkeit (7920 km/h)

U-238 ist in der Kernspaltung unwichtig, weil es zu selten in der Natur vorkommt.
Am meisten wird U-235 verwendet.

Bei der Spaltung von einem Kilogramm reinem Uran-235 würde theoretisch 2,5 Millionen mal so viel Energie frei, wie bei der Verbrennung der gleichen Menge Steinkohle.
Bei der Spaltung wird ein Neutron auf ein Uran-Atom geschossen und von dem Kern aufgenommen.

Der Kern wird wie eine Elastische Masse und verformt sich zu einer Ellipsenartigen Form.
Der Kern zittert und wird zu einem Uran-236 Isotop.

Dieses Isotop hat etwa eine Lebensdauer von 10-14 s.
Das Isotop nimmt dann eine Hantelförmige Gestallt an.
Da der Kern positiv geladen ist, stoßen sich die beiden hälften voneinander ab und zerreisen unter Abgabe von 3 Neutronen in zwei unterschiedlich schwere Trümmerkerne.

Bei dieser Reaktion wird Energie und Wärme frei, welche zur Stromversorgung genutzt wird.

Die 3 freigewordenen Neutronen können eine weitere Kernspaltung hervorrufen.
Sie fliegen mit Hoher Geschwindigkeit von den Trümmerkernen weg und treffen solange auf andere Uran Atome, bis sie ihre ganze Bewegungsenergie abgegeben haben.

Die Trümmerkerne sind meist unterschiedlich.
Da man mit gerundeten Zahlen arbeitet, ergibt die Summe der Massenzahlen, der Trümmerkerne und der Neutronen bei Uran, 236.
Der Rest, der an Gewicht fehlt, wurde in Energie umgewandelt.

Heute kennt man etwa 200 verschiedene Spaltprodukte des Uran-235, welche sich auf 35 verschiedene Elemente bezieht.

Da die Spaltprodukte Neutronen Überschuss haben, sind sie radioaktiv und meist instabil.

Es wurde ja eben schon erwähnt,
dass die Lebenszeit eines U-236 nur 10-14 s besteht.
Leichte Atome haben meist so viele Neutronen wie Protonen.
Doch schwere Atome, brauchen mehr Neutronen als Protonen um den Kern zusammenzuhalten.

Elemente die zu viele oder zu wenig Neutronen haben, können nur kurze Zeit existieren.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Neutronenüberschuss zu regulieren.

Z.B. Der Betazerfall und Neutronenemission.

³1H hat zu viele Neutronen um stabil zu sein.

Es kann die Neutronen nicht einfach rauswerfen,
Also macht das Element es anders.
Das Neutron wird zum Proton umgewandelt.

Aus ³1H wird ³2He.
Also.. Aus einem instabilen Wasserstoff Isotop wird ein stabiles Helium Isotop.

Die Massenzahl bleibt erhalten.

Doch, was ist mit der Ladung?
Wasserstoff hat ein Proton.
Helium hat zwei.

Also, am Ende hat man doppelt soviel Positive Ladung wie am Anfang.

Wenn Wasserstoff zu Helium-3 wird, sendet es gleichzeitig ein Elektron(wird Betateilchen genannt) aus, welches negativ geladen ist und kaum Masse hat.
Dadurch ist die Ladung wieder wie vorher.

In einer Formel säh das so aus:
31H => 32He + 0-1e

Die Summe der Massenzahlen auf beiden Seiten muss die gleiche Zahl ergeben.
(3=3+0)
Genau wie die Ladung.
(1=2-1)

jedoch ist auch Neutronenemission möglich.
...


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