Kernumwandlungen und Radioaktivität

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Questions and Answers

Die innere Energie eines Stoffes ist

  • die chemische Energie des Stoffes,
  • die Energie, die in Form der Teilchenbewegung vorliegt,
  • die Energie der Atomkerne.

  • die Energie, die in Form der Teilchenbewegung vorliegt (correct)
  • die chemische Energie des Stoffes
  • die Energie der Atomkerne

Wie gelangt bei einem Kernkraftwerk die Wärme aus den heißen Brennstäben in das Kühlmittel Wasser?

  • Durch Wärmestrahlung
  • Durch Stöße zwischen den kleinsten Teilchen
  • Durch Gammastrahlung

  • Durch Gammastrahlung
  • Durch Wärmestrahlung
  • Durch Stöße zwischen den kleinsten Teilchen (correct)

Ausgeschleuderte Alpha-Teilchen werden an den umgebenden Atomen abgebremst. Was tritt dabei ein?

  • Die Atome werden elektrisch aufgeladen.
  • Die Atome zerplatzen in mehrere Bruchstücke.
  • Die Atome bewegen sich heftiger (Temperaturanstieg).

  • Die Atome zerplatzen in mehrere Bruchstücke.
  • Die Atome werden elektrisch aufgeladen.
  • Die Atome bewegen sich heftiger (Temperaturanstieg). (correct)

Welches natürliche Uranisotop wird für Kernspaltungen in Reaktoren verwendet?

  • Uran-234
  • Uran-235
  • Uran-238

<p>Uran-235 (B)</p> Signup and view all the answers

Wie hoch ist der Gehalt an Uran-235 im natürlichen Uran?

  • 0,7 %
  • 10,0 %
  • 50,0 %

<p>0,7 % (A)</p> Signup and view all the answers

Welchen Anteil an Uran-235 besitzt angereichertes Uran, das in Kernkraftwerken verwendet wird?

  • 1 -2 %
  • 4 % - 8 %
  • 10 %

<p>4 % - 8 % (C)</p> Signup and view all the answers

Durch welches Teilchen wird die Spaltung eines Urankerns ausgelöst?

  • Elektron
  • Proton
  • Neutron

<p>Neutron (C)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht mit einem Urankern bei der Spaltung?

  • Zerfall in 2 Trümmerkerne und Neutronen
  • Zerfall in 3 Trümmerkerne und Neutronen
  • Zerfall in Protonen

<p>Zerfall in 3 Trümmerkerne und Neutronen (B)</p> Signup and view all the answers

Welcher Zusammenhang besteht bei Alpha-Teilchen zwischen ihrer Geschwindigkeit und ihrer Energie?

  • Die Teilchenenergie steigt mit wachsender Geschwindigkeit.
  • Die Teilchenenergie sinkt mit wachsender Geschwindigkeit.
  • Die Teilchenenergie ist unabhängig von der Geschwindigkeit.

<p>Die Teilchenenergie steigt mit wachsender Geschwindigkeit. (C)</p> Signup and view all the answers

Wie groß ist etwa die Geschwindigkeit thermischer Neutronen, die bei der Kernspaltung eingesetzt werden?

  • 2.000 m/min
  • 2.000 km/s

<p>2.000 km/s (A)</p> Signup and view all the answers

In welchem Jahr wurde durch die beiden deutschen Chemiker Hahn und Strassmann die Spaltung eines Kerns U-235 erstmals nachgewiesen?

  • 1932
  • 1938
  • 1945

<p>1938 (C)</p> Signup and view all the answers

Bei einer Kernspaltung entstehen zwei Trümmerkerne. Welche Teilchen werden zusätzlich frei?

  • Protonen
  • Alpha-Teilchen
  • Neutronen

<p>Neutronen (B)</p> Signup and view all the answers

Wie viele Neutronen werden im Mittel bei jeder Kernspaltung frei?

  • 1 Neutron
  • 2 bis 3 Neutronen
  • 10 Neutronen

<p>2 bis 3 Neutronen (A)</p> Signup and view all the answers

Durch welche Neutronen wird Uran-235 am effektivsten gespalten?

  • Langsame Neutronen
  • Mittelschnelle Neutronen
  • Schnelle Neutronen

<p>Langsame Neutronen (A)</p> Signup and view all the answers

Ein Neutron löst eine Kernspaltung aus. Dabei entstehen z. B. 2 Neutronen. 10. Generation: Wie viele Neutronen entstehen in der 10. Generation, wenn alle Neutronen der vorangegangenen Generationen Kernspaltungen ausgelöst haben?

  • 20 Neutronen
  • 1.024 Neutronen
  • 1.000.000 Neutronen

<p>1.024 Neutronen (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Bindungsenergie pro Nukleon

Die Energie, die benötigt wird, um ein Nukleon aus einem Kern zu entfernen.

E = mc²

Die Gleichung, die die Beziehung zwischen Masse und Energie beschreibt.

Radioaktive Atome

Atome, die ohne äußere Einwirkung Strahlung emittieren.

Radionuklide

Die Kerne von radioaktiven Atomen.

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Gammastrahlung

Elektromagnetische Wellen, die von Atomkernen emittiert werden.

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Geschwindigkeit von Gammastrahlung

Die Geschwindigkeit von Gammastrahlung.

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Ionisation

Die Eigenschaft von Strahlung, die zur präzisen Kennzeichnung verwendet wird.

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Alphateilchen

Zusammensetzung von Alphateilchen.

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Anfangsgeschwindigkeit von Alphateilchen

Die Anfangsgeschwindigkeit von Alphateilchen, die aus radioaktiven Kernen emittiert werden.

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Neutronenzerfall

Zerfallsprodukte eines Neutrons.

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Beta-Teilchen

Definition von Beta-Teilchen.

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Geschwindigkeitsbereich von Beta-Teilchen

Der Geschwindigkeitsbereich von Beta-Teilchen, die aus radioaktiven Kernen emittiert werden.

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K-Einfang

Ein Prozess, bei dem ein Elektron aus der K-Schale eines Atoms vom Kern eingefangen wird.

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Halbwertszeit

Die Zeit, die benötigt wird, bis die Hälfte der radioaktiven Atome zerfallen ist.

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Zerfall nach zwei Halbwertszeiten

Die Anzahl der radioaktiven Atome, die nach zwei Halbwertszeiten zerfallen sind.

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Aktivität

Die Anzahl der Kernumwandlungen pro Zeiteinheit.

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Becquerel (Bq)

Die Einheit für die Messung von Aktivität.

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Beta-Zerfall

Die Emission von Beta-Teilchen aus dem Kern eines radioaktiven Atoms.

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Der Prozess, bei dem ein Atomkern ein Alphateilchen emittiert.

Alpha-Zerfall

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Energie von Alphateilchen

Die Energie, die ein Alphateilchen beim Zerfall eines Atomkerns trägt.

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Gamma-Zerfall

Der Prozess, bei dem ein Atomkern ein Gamma-Photon emittiert.

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Alphastrahlung

Die Art der Strahlung, die durch die Emission von Alphateilchen entsteht.

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Betastrahlung

Die Art der Strahlung, die durch die Emission von Beta-Teilchen entsteht.

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Gammastrahlung

Die Art der Strahlung, die durch die Emission von Gamma-Photonen entsteht.

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Der Prozess, bei dem ein Atomkern spontan in einen anderen Kern umgewandelt wird.

Radioaktiver Zerfall

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Die Zeit, die benötigt wird, bis die Hälfte der radioaktiven Atome zerfallen ist.

Die Halbwertszeit

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Absorption von Strahlung

Die Fähigkeit von Stoffen, radioaktive Strahlung zu absorbieren.

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Streuung von Strahlung

Die Fähigkeit von Stoffen, radioaktive Strahlung zu streuen.

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Durchdringungskraft von Strahlung

Die Fähigkeit von Stoffen, radioaktive Strahlung zu durchdringen.

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Innere Energie eines Stoffes

Die Gesamtenergie aller Teilchen eines Stoffes, einschließlich der kinetischen Energie, potentiellen Energie und Bindungsenergie des Kerns.

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Wärmeübertragung in einem Atomreaktor

Die Wärme wird durch Strahlung und Kollisionen zwischen den Atomen der Brennstäbe und des Kühlmittels übertragen.

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Wechselwirkungen von Alphateilchen

Alpha-Partikel verlieren Energie beim Durchlaufen von Materie durch Kollisionen mit Atomen.

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Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Energie von Alphateilchen

Die Energie eines Alphateilchens steigt mit zunehmender Geschwindigkeit.

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Uranisotope für die Kernspaltung

Uran-235 ist das Isotop, das in Kernkraftwerken für die Kernspaltung verwendet wird.

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Uran-235-Anteil in natürlichem Uran

Uran-235 macht ca. 0,7 % des natürlich vorkommenden Urans aus.

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Urananreicherung

Angereichertes Uran enthält eine höhere Konzentration (1-2% oder 4-10%) von Uran-235.

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Teilchen, das die Kernspaltung initiiert

Ein Neutron löst die Kernspaltung eines Uranatoms aus.

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Ergebnis der Uran-Kernspaltung

Der Uran-Kern spaltet sich in zwei kleinere Fragmente (Spaltprodukte), und es werden Neutronen freigesetzt.

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Entdeckung der Kernspaltung

Die Kernspaltung wurde 1938 entdeckt.

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Teilchen, die bei der Kernspaltung freigesetzt werden

Neben den Spaltprodukten werden auch Neutronen freigesetzt.

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Anzahl der freigesetzten Neutronen

Im Durchschnitt werden 2 bis 3 Neutronen pro Spaltungsreaktion freigesetzt.

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Effektivste Neutronen für die Kernspaltung

Langsame Neutronen sind am effektivsten, um die Kernspaltung von Uran-235 zu verursachen.

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Neutronengenerationen bei der Kernspaltung

Wenn ein Neutron eine Kettenreaktion startet und 2 weitere Neutronen freigesetzt werden, werden in der 10. Generation 1024 Neutronen freigesetzt.

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Kettenreaktion

Neutronen, die durch Kernspaltung freigesetzt werden, können weitere Kerne spalten und eine Kettenreaktion auslösen.

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Kernreaktor

Der Reaktor ist ein Gefäß, in dem die kontrollierte Kernspaltung stattfindet.

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Brennstäbe

Brennstäbe bestehen aus angereichertem Uran und sind eine Quelle für die Kernspaltung.

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Moderatoren

Moderatoren verlangsamen die Geschwindigkeit der Neutronen, wodurch die Wahrscheinlichkeit für eine Kernspaltung erhöht wird.

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Steuerstäbe

Steuerstäbe absorbieren Neutronen und kontrollieren die Geschwindigkeit der Kernspaltung.

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Kühlung

Kühlung dient dazu, die Wärme aus dem Reaktorkern abzuführen und zu verhindern, dass der Reaktor überhitzt.

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Stromerzeugung

Die Energie, die durch Kernspaltung freigesetzt wird, kann zur Erzeugung von Strom genutzt werden.

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Spaltprodukte

Die Spaltprodukte sind die Kleinteile, die beim Zerbrechen des Uran-Kerns entstehen.

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Radioaktive Abfälle

Radioaktive Abfälle sind Reststoffe der Kernspaltung, die aufgrund ihrer Radioaktivität gefährlich sind.

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Kernspaltung in der Energiegewinnung

Die Kernspaltung spielt eine wichtige Rolle bei der Stromerzeugung in vielen Ländern.

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Reaktorkern

Der Reaktorkern ist der Teil des Reaktors, in dem die Kernspaltung stattfindet.

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Wärmeauskopplung

Die Wärmeenergie aus dem Reaktorkern wird vom Kühlmittel aufgenommen und zur Erzeugung von Dampf verwendet.

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Kontroversen zur Kernspaltung

Die Energiegewinnung aus der Kernspaltung ist eine umstrittene Technologie, da sie sowohl Vorteile als auch Risiken birgt.

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Strahlungsproblematik

Die Strahlung, die bei der Kernspaltung freigesetzt wird, kann gefährlich für die Gesundheit sein.

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Sicherheitsaspekte

Die radioaktiven Abfälle müssen sicher gelagert werden, da sie über einen langen Zeitraum eine Gefahr darstellen.

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Sicherheitsvorkehrungen

Die Sicherheit der Atomkraftwerke wird durch strenge Vorschriften und Sicherheitsvorkehrungen gewährleistet.

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Study Notes

Kernumwandlungen und Radioaktivität

  • Radioaktive Atome: Atome, die ohne äußere Einwirkung Strahlung aussenden.
  • Radionuklide: Kerne radioaktiver Atome.
  • Gammastrahlen: Elektromagnetische Wellen, die in Energieportionen (Quanten) aus Atomkernen freigesetzt werden. Ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit ist ungefähr 300.000 m/s.

Bindungsenergie je Nukleon

  • Größenordnung: Die Bindungsenergie je Nukleon liegt zwischen 7 eV und 9 eV bzw. 1 MeV und 3 MeV und 7 MeV und 9 MeV (für die leichtesten Nuklide).

Alphateilchen

  • Zusammensetzung: Bestehen aus 2 Protonen und 2 Neutronen.

Anfangsgeschwindigkeit von Alphateilchen

  • Geschwindigkeit: Etwa 1.500 km/s

Zerfall eines Neutrons

  • Zerfallsprodukte: Ein Neutron kann in 1 Proton und 1 Elektron zerfallen.

Betateilchen

  • Zusammensetzung: Sind Elektronen.
  • Austrittsgeschwindigkeit: Die Austrittsgeschwindigkeit von Betastrahlen liegt im Bereich von 10.000 m/s bis 15.000 m/s, alternativ 10.000 km/s bis 15.000 km/s, oder 0 m/s bis knapp 300.000 km/s.

K-Einfang

  • Beim K-Einfang: Ein Proton wird von der Atomhülle eingefangen. Dies geschieht durch ein Hüllenelektron.

Halbwertszeit

  • Definition: Die Halbwertszeit ist die Zeit, in der die Hälfte der vorhandenen radioaktiven Atome zerfallen sind.

Aktivität

  • Definition: Die Aktivität gibt die Anzahl der Kernumwandlungen pro Zeit oder/und Masse an.
  • Einheit: Die Aktivität wird in Becquerel (Bq) gemessen.

Masse-Energie-Äquivalenz

  • Gleichung: E = mc²
  • Anwendung: Diese Gleichung beschreibt die Äquivalenz von Masse und Energie.

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