Physik Kernphysik – Kernfusion und Kernspaltung
Karteikarten zum Thema „Naturwissenschaften“ · 14 Karten · von atrio. Beispiele: Was ist Kernspaltung? · Was ist Kernfusion?
Karten
14 KartenWas ist Kernspaltung?
Rückseite
Ein schwerer Atomkern (z. B. U-235) spaltet sich nach Neutroneneinfang in zwei mittlere Kerne, setzt Neutronen und ca. 200 MeV Energie frei.
Was ist Kernfusion?
Rückseite
Zwei leichte Atomkerne (z. B. Deuterium, Tritium) verschmelzen bei extremen Temperaturen zu einem schwereren Kern und setzen dabei Energie frei.
Was zeigt die Bindungsenergie-pro-Nukleon-Kurve?
Rückseite
Die Kurve steigt bis Eisen-56 (Maximum), dann fällt sie; Fusion links und Spaltung rechts von Eisen setzen Energie frei, da Produkte stärker gebunden sind.
Welche Isotope sind spaltbar mit thermischen Neutronen?
Rückseite
U-235, Pu-239 und U-233 sind die wichtigsten spaltbaren Isotope für thermische Neutronen in Kernreaktoren.
Wann ist eine Kettenreaktion kritisch?
Rückseite
Der Multiplikationsfaktor k = 1: Jede Spaltung löst im Mittel genau eine weitere Spaltung aus – die Reaktion läuft stationär ab.
Was versteht man unter kritischer Masse?
Rückseite
Die minimale Menge spaltbaren Materials, bei der Neutronenverluste durch Flucht so gering sind, dass k ≥ 1 erreicht wird.
Welche Funktion hat der Moderator im Kernreaktor?
Rückseite
Der Moderator (Wasser, Graphit, schweres Wasser) bremst schnelle Spaltneutronen auf thermische Energien, um die Spaltwahrscheinlichkeit zu erhöhen.
Aus welchem Material bestehen Kontrollstäbe und warum?
Rückseite
Kontrollstäbe bestehen aus neutronenabsorbierendem Material wie Bor, Cadmium oder Hafnium, um die Reaktivität durch Einfahren zu verringern.
Welche Fusionsreaktion versorgt die Sonne mit Energie?
Rückseite
Die Proton-Proton-Kette: Vier Protonen fusionieren schrittweise zu Helium-4, wobei Positronen, Neutrinos und 26,7 MeV Energie freigesetzt werden.
Warum ist die Deuterium-Tritium-Fusion für Reaktoren am relevantesten?
Rückseite
D-T-Fusion hat den größten Wirkungsquerschnitt bei niedrigster Zündtemperatur (ca. 100 Mio. K) und liefert 17,6 MeV pro Reaktion.
Was besagt das Lawson-Kriterium für Fusionsreaktoren?
Rückseite
Das Produkt aus Plasmadichte n, Energieeinschlusszeit τ und Temperatur T muss einen Mindestwert überschreiten, damit Fusionsleistung die Verluste übersteigt.
Wie funktioniert der magnetische Einschluss im Tokamak (ITER)?
Rückseite
Toroide und Poloidspulen erzeugen ein helikales Magnetfeld, das das heiße Plasma berührungsfrei einschließt und vom Wandmaterial fernhält.
Wie unterscheidet sich das Abfallproblem bei Fusion und Spaltung?
Rückseite
Spaltung erzeugt langlebige Actinide (Jahrtausende); Fusion produziert nur aktivierte Reaktormaterialien (Jahrzehnte bis Jahrhunderte), kein hochradioaktives Spaltproduktinventar.
Welche Energie liefert 1 kg Uran-235 vs. 1 kg D-T-Gemisch?
Rückseite
1 kg U-235: ~80 TJ (Spaltung); 1 kg D-T: ~340 TJ (Fusion) – Fusion liefert ca. 4× mehr Energie pro Masse, aber technisch weit anspruchsvoller.