• Nutzung der Kernenergie
  • A-.T.P
  • 30.06.2020
  • Allgemeine Hochschulreife
  • Physik
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Nut­zung der Kern­ener­gie

Die Nut­zung der frei­wer­den­den En­er­gie bei ei­ni­gen Kern­re­ak­tio­nen ist si­cher­lich prä­gend für das Bild von "Ra­dio­ak­ti­vi­tät". Ei­ner­seits ist da die Atom­bom­be d.h. die mi­li­tä­ri­sche Nut­zung und auf der an­de­ren Seite die Nut­zung zur En­er­gie­ge­win­nung. Wie funk­tio­niert das aber ei­gent­lich? Das wer­det ihr in etwas zu­sam­men­ge­fass­te­rer Form nun er­ar­bei­ten

Atom­kraft­werk GKN Ne­ckar­west­heim

Neben den ra­dio­ak­ti­ven Zer­fäl­len gibt es noch eine Viel­zahl an­de­rer Kern­re­ak­tio­nen. Die be­kann­tes­te Re­ak­ti­on ist dabei die (neu­tro­nen­in­du­zier­te) Kern­spal­tung. Sehr schwe­re Kerne zer­fal­len auch ohne Neu­tro­nen, das ist aber für den Be­trieb eines Kraft­wer­kes un­in­ter­es­sant. Prin­zi­pi­ell kann man die Kern­spal­tung durch die Sym­bol­schreib­wei­se wie folgt dar­stel­len:

Ein Atom­kern des Uran-235 wird durch ein Neu­tron zur Spal­tung in zwei klei­ne­re Toch­ter­ker­ne an­ge­regt, dabei wird En­er­gie frei.

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Was pas­siert, wenn die auf der rech­ten Seite frei­wer­den­den Neu­tro­nen wie­der mehr und mehr Uran­ker­ne spal­ten?
  • Wie viel En­er­gie wird dann in­ner­halb eines kur­zen Zeit­rau­mes frei?
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Die Steue­rung der Neu­tro­nen­zahl ist sehr wich­tig für den si­che­ren Be­trieb eines Atom­kraft­wer­kes. Schau dir das im QR-​Code an­ge­be­ne Video an. Schrei­be eine Zu­sam­men­fas­sung, die fol­gen­de Punk­te be­inhal­ten soll:
  • Wie steu­ert man die An­zahl der Neu­tro­nen
  • Wie trennt man die ra­dio­ak­ti­ve Um­ge­bung ab?
  • Im Ver­gleich zu einem Koh­le­kraft­werk: Wel­che Teile des Kraft­wer­kes funk­tio­nie­ren genau so und wel­che nicht?
Lösung2
Die Steue­rung der Neu­tro­nen­zahl ist sehr wich­tig für den si­che­ren Be­trieb eines Atom­kraft­wer­kes. Schau dir das im QR-​Code an­ge­be­ne Video an. Schrei­be eine Zu­sam­men­fas­sung, die fol­gen­de Punk­te be­inhal­ten soll:
Steue­rung über Mo­de­ra­to­ren z.B. Was­ser
Nut­zung von zwei ge­trenn­ten Dampf­erzeu­gern
Er­hit­zung von Was­ser und Tur­bi­nen gleich, Er­zeu­gung von Was­ser­dampf un­ter­schei­det sich
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Wel­che Pro­ble­me kön­nen bei einem feh­ler­haf­ten Be­trieb mög­li­cher­wei­se auf­tre­ten?
Nenne mög­li­che Pro­ble­me!
  • Hin­weis: Fu­ku­shi­ma oder Tscher­no­byl
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Ein Pro­blem ist die La­ge­rung von ra­dio­ak­ti­ven Ab­fall. Wäh­rend leicht-​ und mit­tel­ra­dio­ak­ti­ver Ab­fall nach ei­ni­gen hun­der­ten Jah­ren be­reits merk­lich ab­ge­klun­gen und damit nicht mehr (zu stark) ra­dio­ak­tiv ist, gibt es auch hoch­ra­dio­ak­ti­ve Ab­fäl­le. Ein Nu­klid das bei­spiels­wei­se ge­la­gert wer­den muss, ist Plutonium-​239.
  • Wel­che Ei­gen­schaf­ten hat die­ses Nu­klid?
  • Wieso ist eine La­ge­rung von Nu­kli­den mit ex­trem gro­ßer Halb­werts­zeit pro­ble­ma­tisch?
  • Hoch­ra­dio­ak­ti­ver Müll zeigt eine große Wär­me­ent­wick­lung, wieso ist dies für die La­ge­rung pro­ble­ma­tisch?
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Für eine Dis­kus­si­on, die als Ab­schluss die­ser Lehr­ein­heit ste­hen soll, ist es deine Auf­ga­be die Pro­ble­ma­tik der End­la­ge­rung ra­dio­ak­ti­ver Ab­fäl­le mit Hilfe einer Do­ku­men­ta­ti­on zu er­ar­bei­ten. Für die ab­schlie­ßen­de Dis­kus­si­on ist es au­ßer­dem wich­tig, dass du dir eine DIN A5 Seite mit No­ti­zen er­stellst, die Fak­ten zu die­ser Pro­ble­ma­tik be­inhal­tet.

Was ist deine ei­ge­ne Mei­nung zu dem Thema Kern­kraft­wer­ke und End­la­ge­rung ? Soll man Atom­kraft­wer­ke be­trei­ben? Wo soll ein End­la­ger er­rich­tet wer­den? Bilde dir deine ei­ge­ne, per­sön­li­che Mei­nung. Über diese sollst du dich dann mit dei­nen Mit­schü­lern aus­tau­schen.
Auf der Rück­sei­te des DIN A5 Blat­tes sollst du Be­grün­dun­gen für eine ei­ge­ne Stel­lung­nah­men zur Nut­zung der Kern­ener­gie bzw. zu der Frage der End­la­ge­rung no­tie­ren.
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