Kernspaltung  - einfach erklärt
einfach erklärt
https://www.youtube.com/watch?v=MIXVuiyDX5Y

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 Hallo, im Zusammenhang mit Kernkraftwerken und Atombomben hast du bestimmt schon einmal den Begriff »Kernspaltung« gehört.
0:05 Und du weißt sicherlich, dass er irgendwas mit Radioaktivität zu tun haben muss. Und damit hast du auch Recht.
0:12 Allerdings ist die Kernspaltung etwas anderes als die radioaktiven Zerfälle der alpha-, beta- und gamma-Strahler, die ganz spontan und ohne äußere Einflüsse stattfinden.
0:20 Für eine Kernspaltung braucht es Zwei Voraussetzungen. Erstens ein sehr schweres Element.
0:26 Unter schweren Elementen versteht man die chemische Elemente, die im unteren Bereich des Periodensystems stehen, für eine Kernspaltung muss es sich mindestens um das Isotop Thorium-232
0:37 und schwerer handeln. Zweitens muss es einen Auslöser der Kernspaltung geben, und zwar ein langsames, sogenanntes
0:45 thermisches Neutron. Schauen wir uns das mal im Detail an.
0:49 Wie wir schon aus früheren Videos wissen, bestehen Atone aus dem Atomkern und der Atomhülle. Da ja schon im Begriff Kernspaltung angedeutet wird, dass etwas im Atomkern passiert, lassen
0:59 wir die Hülle zur besseren Übersicht einfach mal weg. Der Kern besteht aus den positiv geladenen Protonen und den ungeladenen Neutronen.
1:09 Diese Kernbausteine, auch Nukleonen genannt, halten zusammen, weil sich zwischen ihnen starke anziehende Kräfte ausbilden.
1:16 Diese anziehenden Kräfte haben allerdings nur eine sehr kurze Reichweite. Eine größere Reichweite haben die abstoßenden Kräfte, die sich zwischen den positiv geladenen
1:25 Protonen ausbilden. Deshalb schieben sich die ungeladenen Neutronen wie Puffer zwischen die Protonen und ermöglichen
1:31 so den Zusammenhalt des Atomkerns. Beschießt man den schweren Kern nun mit einem Neutron, so beginnt sich der Kern durch den
1:39 Aufprall zu verformen. Dadurch geraten die Nukleonen in Unordnung.
1:42 Protonen kommen sich zu nahe und die abstoßenden Kräfte sorgen für ein Auseinandertreiben von zwei oder mehreren Bruchstücken.
1:49 Der schwere Kern zerfällt in zwei oder mehr mittelschwere Atomkerne. Außerdem wird Energie frei, die in Atomkraftwerken zur Stromherstellung und in Atombomben für
1:58 grauenhafte Zerstörungen genutzt wird. Wo kommt diese Energie nun her?
2:03 Betrachten wir einmal den schweren Atomkern Uran 235, der tatsächlich in vielen Kernkraftwerken eingesetzt wird.
2:10 Durch den Beschuss mit dem langsamen Neutron entsteht kurzzeitig das sehr instabile Isotop Uran 236, dass unmittelbar in zwei neue Kerne zerfällt und dabei zwei oder drei Neutronen
2:21 aussendet. Es gibt viele möglichen Spaltprodukte, in den Schulbüchern ist meistens der Zerfall
2:26 in die beiden Kerne Barium 139 und Krypton 94 und die Aussendung von drei schnellen Neutronen genannt.
2:33 Bleiben wir also der Übersichtlichkeit wegen einmal bei dieser Zerfallsreaktion. Untersucht man die Spaltprodukte genau, so fällt etwas interessantes aus.
2:40 Sie wiegen nämlich ein kleines bisschen weniger als der ursprüngliche Kern, der Physiker spricht hier von einem Massendefekt.
2:47 Statt 236,053 u wiegen sie nur 235,840 u. Das sind zwar nur ca.
2:56 0,09% Abweichung, doch diese stehen für eine ganze Menge freiwerdender Energie. Nach der berühmten Formel von Albert Einstein, E=m*c^2, in der E für die Energie, m für
3:07 die verloren gegangene Masse und c für die Lichtgeschwindigkeit steht, erhält man für jeden gespaltenen Urankern eine Energiemenge von 3 * 10^-11 Joule.
3:15 Auch das hört sich nicht viel an, rechnet man das aber auf ein Kilogramm Uran 235 hoch, so erhält man durch die Kernspaltung der enthaltenen Atome das 2,5 bis 3 millionenfache
3:26 an Energie wie durch die Verbrennung von einem Kilogramm Steinkohle. Die ausgesendeten schnellen Neutronen können übrigens keine weitere Kernspaltung auslösen.
3:34 Sie sind so schnell, dass sie an den Uran-235-Kernen einfach abprallen. Möchte man mit ihnen weitere Spaltungen oder sogar eine Kettenreaktion auslösen, muss
3:43 man sie zunächst abbremsen ... und genau das passiert in Atomkraftwerken und Atombomben. Fassen wir hier zusammen: Beschießt man bestimmte schwere Atome mit langsamen Neutronen, so
3:52 lassen sie sich spalten in zwei oder mehr Spaltprodukte. Dabei werden wiederum Neutronen und eine große Menge Energie frei.
3:59 Die Energie stammt aus der Verringerung der Masse und lässt sich mit Einsteins berühmter Formel E = m*c^2 berechnen.
4:05 Wie man diese Energie nun nutzen kann, um damit elektrischen Strom zu erzeugen, erkläre ich in einem weiteren Video.
4:15 Wir sehen uns dann dort, tschüss.