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Kernspaltung 06:48 min

Textversion des Videos

Transkript Kernspaltung

Es ist Ende Dezember 1938. Ein Brief erreicht Lise Meitner in ihrem schwedischen Exil. Ihr Freund und Kollege Otto Hahn schreibt aus dem von den Nazis kontrollierten Deutschland: "Wäre es möglich, dass das Uran 239 zerplatzt in ein Ba und ein Ma?" Dieser Satz ist der Beginn von etwas, das die Welt verändern wird. Lise Meitner weiß sofort, wovon Otto Hahn spricht und beginnt mit ihrer Arbeit. Weniger als sieben Jahre später wird eine einzige auf Otto Hahns beruhende Bombe in ganz kurzer Zeit 80000 Menschen töten. Weitere neun Jahre später wird in der Sowjetunion das erste Kernkraftwerk in Betrieb genommen. Das Zeitalter der Kernspaltung hat begonnen. In diesem Video lernst du, was der Satz Otto Hahns genau bedeutet. Dafür erkläre ich dir, was Transurane sind. Dann lernst du, was bei einer Kernspaltung passiert und wie man sie durch Neutronenbeschuss einleitet, die sogenannte "Spallation". Lise Meitner und Otto Hahn hatten schon vor 1938 an sogenannten "Transuranen" geforscht. Das sind Elemente mit höheren Ordnungszahlen als Uran. Uran selbst hat die Ordnungszahl 92. Das am häufigsten vorkommende Nuklid Uran 238 hat 238 Kernbausteine. Bei dieser Größe werden Atomkerne instabil. Das kann man sich gut mithilfe des Tröpfchenmodells veranschaulichen. Die kurzreichweitigen Kernkräfte wirken nur zwischen benachbarten Kernbausteinen. Die langreichweitigen Coulomb-Kräfte bewirken aber eine Abstoßung zwischen den Protonen im Kern. Umso mehr Protonen ein Atomkern besitzt, desto weniger können die Kernkräfte die Coulomb-Kräfte also kompensieren. Alle Transurane, außer Plutonium 244, sind so instabil, dass sie auf der Erde nicht natürlich vorkommen. Die meisten zerfallen innerhalb weniger Minuten durch Alpha- oder Betazerfall zu stabilen Nukliden mit geringerer Kernladungszahl. Transurane können jedoch aus Uran durch Beschuss mit Neutronen erzeugt werden. DAs Neutron geht in den Kern über, in unserem Beispiel entsteht Uran 239. Bei einem Beta-Minus-Zerfall wandelt sich ein Neutron in ein Proton um. Es entsteht ein Nuklid mit höherer Kernladungszahl, in diesem Fall Neptunium 239. Auf diese Weise hatte Otto Hahn 1938 nach neuen Transuranen gesucht. Er hatte Uran mit Neutronen beschossen und die Produkte chemisch untersucht. Dabei war er auf Barium 139 gestoßen. Dieses hat viel kleinere Atomkerne als Uran. Er hatte also gefolgert, dass Barium 139 beim Zerplatzen von Uran entstanden sein muss. Barium ist das Ba in seinem Brief an Lise Meitner. Das Ma in seinem Brief ist Technetium, das zur damaligen Zeit noch als Masurium bekannt war. Die Kernspaltung kann man sich mit dem Tröpfchenmodell veranschaulichen. Ein Neutron trifft auf den Atomkern und versetzt ihn in Schwingungen. Die Protonen im Atomkern entfernen sich dadurch voneinander. Die Kernkräfte wirken auf diesen Entfernungen schwächer als die Coulomb-Kräfte. Der Atomkern reißt auseinander. Der Prozess der Kernspaltung durch Beschuss mit Neutronen wird als Spallation bezeichnet. Schauen wir uns die Spallation eines Uran-235-Kerns einmal genauer an. Der Atomkern wird mit einem Neutron beschossen. Ist das Neutron langsam genug, wird es in den Kern aufgenommen und es entsteht Uran 236. Die kinetische Energie des Neutrons geht in Schwingungsenergie des Uran-236-Kerns über. Dadurch spaltet er sich in Barium 139 und Krypton 95. Dabei werden zusätzlich zwei schnelle Neutronen und eine Menge Energie frei. Der Energieüberschuss bei Kernspaltungen ist die Grundlage von Atombomben und Kernkraftwerken. Barium 139 und Krypton 95 sind wiederum radioaktiv und zerfallen weiter durch Beta-Minus-Zerfall zu stabilen Nukliden. Dieser Prozess dauert im Schnitt mehrere Monate. Fassen wir zusammen: Transurane sind Elemente mit höheren Ordnungszahlen als Uran. Sie können aus Uran durch Beschuss mit Neutronen erzeugt werden. Der Beschuss mit Neutronen kann aber auch zur Spaltung der Atomkerne führen. Anhand des Tröpfchenmodells können wir uns das folgendermaßen erklären: Ein Neutron trifft auf den Atomkern und versetzt ihn in Schwingungen. Die Protonen im Atomkern entfernen sich dadurch voneinander. Die Kernkräfte wirken auf diesen Entfernungen schwächer als die Coulomb-Kräfte. Der Atomkern reißt auseinander. Der Prozess der Kernspaltung durch Beschuss mit Neutronen wird als Spallation bezeichnet. Bei der Spallation von Uran 235 mit relativ langsamen Neutronen entstehen Barium 139 und Krypton 95. Dabei werden zusätzlich zwei schnelle Neutronen frei. Barium 139 und Krypton 95 sind wiederum radioaktiv und zerfallen weiter durch Beta-Minus-Zerfall zu stabilen Nukliden. Bis zum nächsten Mal. Tschüss!

2 Kommentare
  1. Karsten

    @Soufiane.
    Zunächst einmal gibt es bei den Kernspaltungen viele verschiedene Resultate.

    Die gängigste Lösung wurde von uns abgebildet. Bei ihr entstehen 2 Neutronen.

    Um die Dramatik zu erhöhen wird aber häufiger, gerade in Schulen, auf eine Variante mit drei entstehenden Neutronen zurückgegriffen.

    Jedoch kenne ich die Reaktion mit drei Neutronen eher als
    U 92/235 + n 0/1 --> U 92/236 --> Kr 36/89 + Ba 56/144 + 3 n0/1

    Aber wie gesagt es gibt mehrere mögliche Lösungen.

    Solange die Massenzahlen sich ausgleichen, ist auch das eine mögliche Spaltungsreaktion.

    Von Karsten Schedemann, vor etwa 2 Jahren
  2. Default

    Ich glaube die Gleichung ist falsch sie müsste so lauten:
    Uran 92/235 + n 0/1 wird zu Uran 236/92 und das wird zu
    Ba 56/143 + Kr 36/90 + 3* n 0/1
    So hat es unsere Physik Lehrerin gesagt.

    Von Soufiane74, vor etwa 2 Jahren