Atomkernspaltung
Atomkernspaltung
Atome bestehen aus einem positiv geladenen Atomkern, der von einem Schwarm negativ geladener Elektronen umgeben wird. Zur Kernspaltung werden als Spaltmittel Neutronen verwendet da diese keine elektrische Ladung haben und von den positiv geladenen Atomkernen nicht abgestoßen werden.Als Spaltstoff werden meistens Uranatome verwendet, da sie durch ihren Überschuss an Anionen auf der Äußersten Schale besonders leicht spaltbar sind.Ein einziges langsames Neutron kann den Kern von einem solchen Uranatom spalten. Das Uranatom teilt sich und fliegt auseinander, wobei Wärmeenergie frei wird, da die beiden neu entstandenen Atome positiv geladen sind und sich extrem voneinander abstoßen. Diese Energie verursacht jedoch radioaktive Strahlung.
Bei der Spaltung werden außerdem zwei bis drei Neutronen frei die wiederum für eine Kettenreaktion nutzbar sind.
Es gibt zwei verschiedene Arten von Kettenreaktionen : die kontrollierte Kettenreaktion und die unkontrollierte Kettenreaktion.Der Weg zum kontrollierten Kernreaktor, aber auch zur unkontrollierten Atombombe, war frei.
Kernreaktoren kontrollieren die Kernspaltung, indem sie ein Neutron nur noch genau einen weiteren Urankern spalten lassen. Dies bedeutet, dass die anderen bei der Spaltung freiwerdenden Neutronen entfernt werden müssen. Ein Mittel dazu ist Borcabid, welches die Eigenschaft hat, freie Neutronen zu absorbieren.
Das Wasser im Kernreaktor bremst die freiwerdenden Neutronen, sodass diese besser absorbiert werden können. Außerdem wird die bei der Kernspaltung entstehende Wärme durch das Wasser aufgesogen. Wasser dient also gleichzeitig als Kontrollmittel, Kühlmittel und Transportmittel. Die nun im Wasser enthaltene Wärmeenergie kann für die Herstellung von elektrischem Strom genutzt werden. Uran ist als Brennstoff damit 3 Mio. mal effektiver als Steinkohle, daher würde die Energie in einem Gramm Kernmasse den Elektrizitätsbedarf von Europa für einen Monat decken.
Die unkontrollierte Kettenreaktion wird nur zu einem einzigen Zweck absichtlich erzeugt: zur Erstellung einer Atombombe. Diese besteht aus einer superkritischen Masse (Mindestmenge an Spaltbarem Stoff die eine ungeregelte Kettenreaktion auslöst), die von Sprengstoff umgeben ist, welcher von einer Metallhülle eingefaßt ist.(Tafelbild) Die Neutronen werden weder gebremst noch absorbiert sodass die Spaltstoffe innerhalb weniger Sekunden zerfallen. Die Stoffe liegen unmittelbar aneinander, und die Wärme kann nicht entweichen. Dies führt zu einem verschmelzen der Masse, sobald die Spaltung begonnen hat. Nun ist eine superkritische Masse vorhanden.
Das spalten dieser Masse setzt enorme Wärmeenergien frei, die den Sprengstoff der die Spaltmasse umgibt entzünden. Eine Detonation ist unvermeidlich.
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