Einstieg in die Kernphysik

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Geschichte

Lise Meitner (1878-1968)
1896 Henri Becquerel entdeckt Strahlung von Uran
1905 Albert Einstein findet Energie-Masse-Äquivalenz
1911 Ernest Rutherford entdeckt den Atomkern und alpha, beta, gamma-Strahlung 
1938 Flucht von Lise Meitner von Wien, Österreich nach Stockholm, Schweden
1938 erste Kernspaltung von Otto Hahn (1879-1968)
1939-1945 Zweiter Weltkrieg
1942 Enrico Fermi: erste kontrollierte Kettenreaktion im "Chicago Pile 1" 
1939 Brief von Albert Einstein an Roosvelt 
ab 1942 Manhattan-Projekt: Entwicklung einer Atombombe in der Wüste von New Mexico, USA
1945, 16. Juni erster Atombombentest in der Wüste von Nevada, USA
      6. und 9. August: Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki
1946 Nobelpreis für Chemie für Otto Hahn
1956, Oktober: Erstes Kernkraftwerk "Calder Hall" in Nordwestengland
1979 Ernster Unfall im Kernkraftwerk "Three Mile", Harrisburg, USA: 
     eine teilweise Schmelze des Reaktorkerns
1986, 26.April: GAU im Kernkraftwerk Tschernobyl, Ukraine: 
      Schmelze und Explosion des Reaktors
2011, März: GAU im Kernkraftwerk Fukushima, Japan: Kernschmelze in drei Reaktoren



Physik

Atomaufbau: Kern aus positiv geladenen Protonen und neutralen Neutronen, Außen die Elektronenhülle, negativ geladen.
Kernspaltung: Ein Urankern fängt ein Neutron ein, wird dadurch instabil und zerfällt 
              in zwei kleinere Kerne. 
              Dabei werden wiederum Neutronen freigesetzt. Die Reaktion setzt Energie frei.
Kettenreaktion: Die bei der Spaltung entstandenen Neutronen spalten weitere Kerne usw.
Kernkraftwerk: kontrollierte Spaltung von Uran, erhitzt Dampf, der Turbinen antreibt.
Atombombe: unkontrollierte Kettenreaktion


Grundwissen

  • Atomaufbau
    • Ein Atom hat einen kleinen, aber schweren Kern und eine Hülle.
    • Der Kern besteht aus positiv geladenen Protonen und neutralen Neutronen.
    • Die Hülle besteht aus negativ geladenen Elektronen.
    • Die Anzahl der Protonen und Elektronen ist normalerweise gleich. Das Atom ist insgesamt neutral.
    • Die Protonenanzahl oder Kernladungszahl oder Ordnungszahl [math]Z[/math] legt das Element mit seinen chemischen Eigenschaften fest.
    • Die Nukleonenzahl [math]A=N+Z[/math] gibt die Anzahl der Kernteilchen an.
  • Isotope
    • Die Anzahl der Neutronen eines Elements kann unterschiedlich sein. Die verschiedenen Arten eines Elementes heißen Isotope.
    • Das Kohlenstoffisotop C-12 hat 6 Protonen und 6 Neutronen: [math]A=N+Z = 6 +6=12[/math].
Das Kohlenstoffisotop C-13 hat 6 Protonen und 7 Neutronen: [math]A=N+Z = 6 +7=13[/math].
  • radioaktive Elemente
    • Nicht alle Isotope sind stabil. Hat ein Kern zu viele oder zu wenige Neutronen, so zerfällt der Kern: Er teilt sich oder wandelt sich um.
    • Beim radiaktiven Zerfall entstehen neue Elemente, die stabil oder wieder radioaktiv sein können.
    • Es werden alpha, beta und gamma-Strahlen ausgesendet.
  • Nuklidkarte
    • In der Nuklidkarte sind alle Isotope der Elemente aufgeführt.
    • Ein Element ist in einer Zeile angeordnet.
    • Von links nach rechts nimmt die Neutronenzahl und damit auch die Nukleonenzahl zu.

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