99 Aufgaben zum Kapitel

637

Nach welchem Modell ist die Kernspaltung zu verstehen?

638

Kann es in einem Klumpen aus natürlichem Uran zu einer Kettenreaktion kommen (Begründung)?

641

Wie funktioniert die Regelung eines Kernreaktors, wodurch wird sie überhaupt erst ermöglicht?

642

Welche zwei prinzipiellen Methoden gibt es zur Kernenergiegewinnung? Welche liefert mehr Energie pro Kern des Ausgangsstoffes?

1252
🖩

Im Explosionskern einer Wasserstoffbombe werden Temperaturen um `5*10^7" K"` erreicht. Es entsteht ein enorm intensiver Strahlungsblitz.

Welche Strahlungsleistung hat eine Kugel mit `r = 1 " m"` bei dieser Temperatur?

Wie groß ist die Leistungsdichte der Strahlung `S` in W/m² in 5 km Entfernung? Vergleichen Sie den erhaltenen Wert mit der Solarkonstanten! (`5,67*10^{–8}" W/m²K⁴"`)

2076

Wo kommt die Kernspaltung vor?

2084
✅ *

Protonen

Protonen sind …

2514

Was passiert bei einer Kernspaltung?

2515

Was geschieht bei einer Kettenreaktion?

2516

Was passiert bei einer Kernfusion?

3015
✅ *

Uranisotope

Welches natürliche Uranisotop wird für Kernspaltung in Reaktoren verwendet? …

3016
✅ *

Uran-235

Wie hoch ist der Gehalt an Uran-235 im natürlichen Uran? …

3017
✅ *

Kernspaltung

Durch welches Teilchen wird die Spaltung eines Urankerns ausgelöst? …

3018
✅ *

Kernspaltung

Was geschieht mit einem Urankern bei der Spaltung? …

3019
✅ *

Kernspaltung

Bei einer Kernspaltung entstehen zwei Trümmerkerne. Welche Teilchen werden zusätzlich frei? …

3020
✅ *

Kernspaltung

Wie viele Neutronen werden im Mittel bei jeder Kernspaltung frei? …

3021
✅ *

Uran-235 spalten

Durch welche Neutronen wird Uran-235 am effektivsten gespalten? …

3022
✅ *

Barium

Bei einer Spaltung eines Kerns U-235 entstehen zum Beispiel ein Barium- und ein Kryptonisotop. Welche Kernladungszahl hat das Barium? …

3023
✅ *

erste Kernspaltung

In welchem Jahr wurde durch die beiden deutschen Chemiker O. Hahn und F. Straßmann und die österreichische Physikerin Lise Meitner die Spaltung eines Kerns U-235 erstmals nachgewiesen? …

3024
✅ *

Kernspaltung

Ein Neutron löst eine Kernspaltung aus. Dabei entstehen z.B. zwei Neutronen. Wie viele Neutronen stehen in diesem Fall nach 10 Generationen von Spaltungen zur Verfügung? …

3025
✅ *

Kernspaltung

Wie entsteht die Wärme in einem Kernreaktor? …

3026
✅ *

Uran-238

Neutronen mittlerer Geschwindigkeit werden von Uran-238 aufgenommen. Was geschieht dadurch letztlich? …

3027
✅ *

Thorium-232

Das in der Natur vorkommende Thorium-232 kann mit Hilfe von Neutronen in ein spaltbares Uranisotop umgewandelt werden. Um welches Isotop handelt es sich? …

3028
✅ *

Pu-239 und U-233

Wie nennt man die gezielte Gewinnung von Pu-239 und U-233? …

3029
✅ *

Masseverlust

Wie groß ist der Masseverlust, der bei der vollständigen Spaltung von 1 kg Uran-235 auftritt? …

3030
✅ *

Urankernen

Neutronen werden an Urankernen gestreut, d. h. aus ihrer Bahn abgelenkt. Was ändert sich dabei? …

3031
✅ *

Plutonium-239

Welche Neutronen werden von Kernen des Uran-238 bevorzugt eingefangen und wandeln diese in mehreren Stufen in Plutonium-239 um? …

3032
✅ *

Isotop U-235

In natürlichem Uran ist das Isotop U-235 nur mit 0,7% enthalten. Auf wie viel Prozent wird es angereichert? …

3033
✅ *

Siedewasserreaktor

Bei einem Siedewasserreaktor (Kernreaktor) …

3034
✅ *

kritische Masse

Wie groß ist bei Uran-235 die kritische Masse, in der eine Kettenreaktion entstehen kann (unreflektierte, unmoderierte Anordnung)? …

3035
✅ *

Neutronen abbremsen

Wie heißt der Stoff, durch den die Neutronen in einem Kernreaktor abgebremst werden? …

3036
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Moderator

Welcher Stoff wird heute bei den meisten Kernreaktoren als Moderator verwendet? …

3037
✅ *

Moderator

Bei welchem Stoff müssen schnelle Neutronen die geringste Zahl von Zusammenstößen ausführen, um auf niedrige Geschwindigkeit abgebremst zu werden? …

3038
✅ *

unkontrollierte Kettenreaktion

Wie wird eine unkontrollierte Kettenreaktion in Uran-235 verhindert? …

3039
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Absorption von Neutronen

Was geschieht, wenn die Regelstäbe zur Absorption von Neutronen in ihrer ganzen Länge zwischen die Uranstäbe gefahren werden? …

3042
✅ *

Uran-234

Bei der Spaltung eines Kerns Uran-234 entstehen zwei Trümmerkerne und 2-3 Neutronen. Wie viel Prozent der Neutronen geben die Trümmerkerne mit einer Verzögerung bis 20 Sekunden frei? …

3043
✅ *

Kernreaktor

In einem Kernreaktor kann es keine nuklearen Explosion geben, weil bei einem zu starken Temperaturanstieg das Wasser (Moderator) verdampft und dann …

3044
✅ *

gesteuerte Kettenreaktion

Wie nennt man Vorrichtungen, in denen eine gesteuerte Kettenreaktion abläuft? …

3045
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Reaktor

Spaltstoff (Brennstoff) und Moderator eines Reaktors können voneinander getrennt sein. Ein solcher Reaktor heißt …

3046
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Reaktor

Welchen Teil eines herkömmlichen Kohlekraftwerkes ersetzt bei einem Kernkraftwerk der Reaktor? …

3047
✅ *

Brennstoff

Welche Isotope sind als Brennstoff in Kernkraftwerken im Einsatz? …

3048
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Uran-235

Wie hoch ist bei Leichtwasserreaktoren das Uran-235 angereichert? …

3049
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Brennstäbe

Wie lang sind die Brennstäbe in Leichtwasserreaktoren? …

3050
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Siedewasserreaktor

Wie hoch liegt bei Siedewasserreaktoren die Temperatur des Kühlmittels, das den Reaktorkern durchströmt? …

3051
✅ *

Druckwasserreaktor

Welcher Stoff wird bei Druckwasserreaktoren als Moderator und Kühlmittel verwendet? …

3052
✅ *

Kühlkreislauf

Wie viel Kühlkreisläufe besitzt ein Druckwasserreaktor? …

3053
✅ *

Druckwasserreaktor

Wodurch wird bei einem Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor verhindert, dass radioaktive Stoffe aus dem Reaktor in Turbine und Kondesator gelangen? …

3054
✅ *

Druckwasserreaktor

Bei einem Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor findet eine mehrstufige Energieumwandlung statt: Kernenergie → Wärmeenergie → Spannenergie → Bewegungsenergie → elektrische Energie. In welchem Teil der Anlage wird Wärmeenergie in Spannenergie des Wasserdampfs umgewandelt? …

3055
✅ *

Druckwasserreaktor

Bei einem Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor findet eine mehrstufige Energieumwandlung statt: Kernenergie → Wärmeenergie → Spannenergie → Bewegungsenergie → elektrische Energie. In welchem Anlagenteil wird die Spannenergie des Dampfes in Bewegungsenergie umgewandelt? …

3056
✅ *

Druckwasserreaktor

Bei einem Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor findet eine mehrstufige Energieumwandlung statt: Kernenergie → Wärmeenergie → Spannenergie → Bewegungsenergie → elektrische Energie. In welchem Anlagenteil wird die Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt? …

3057
✅ *

Brutreaktor

In Brutreaktoren finden Kernspaltungen statt (Energiefreisetzung). Gleichzeitig wird aus …

3058
✅ *

Brutreaktor

In Brutreaktoren werden Plutoniumkerne gespalten und gleichzeitig neues Plutonium erzeugt. Es ist das Ziel …

3059
✅ *

Schneller Brüter

Welche Neutronen werden in Brutreaktoren des Typs „Schneller Brüter“ verwendet? …

3060
✅ *

Schneller Brüter

Der Reaktorkern eines Schnellen Brüters besteht aus zwei Zonen. Im Innern befinden sich Brennstäbe, in denen vorwiegend Kernspaltungen stattfinden. Was befindet sich als Mantel um den Kern? …

3061
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Plutonium

Wie hoch ist das Plutonium (PuO2) in der Spaltzone eines Schnellen Brüters angereichert? …

3062
✅ *

Kühlmittel

Welche Kühlmittel werden in Brutreaktoren heute im Primärkühlkreis überwiegend verwendet? …

3063
✅ *

Kühlmittel

Welche Kühlmittel werden in Brutreaktoren heute überwiegend im Sekundärkühlkreis verwendet? …

3064
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Hochtemperaturreaktor

Beim Hochtemperaturreaktor wird die Wärme vom Spaltstoff bei …

3065
✅ *

Uranerz

Beim Abbau von uranhaltigem Erz wird ein Bruchteil davon zu …

3066
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Wiederaufbereitungsanlage

In Wiederaufbereitungsanlagen wird …

3067
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Thorium-232

In einem Brutreaktor wird aus Thorium-232 Spaltstoff erbrütet. Es handelt sich dabei um …

3068
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Kugehaufenreaktor

Welche Form haben die Brennelemente eines Kugehaufenreaktors? …

3069
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Kugelhaufenreaktor

Der Reaktorkern eines Kugelhaufenreaktors wird mit einem Gas gekühlt. Um welches Gas handelt es sich? …

3070
✅ *

Kugelhaufenreaktor

Welche Temperatur erreicht das Gas, das den Reaktorkern eines Kugelhaufenreaktors durchströmt? …

3071
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Thorium-Hochtemperaturreaktor

Wie viel Kühlkreise besitzt der Thorium-Hochtemperaturreaktor? …

3072
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Spaltstoff Uran-238

In einem Brutreaktor wird aus Uran-238 Spaltstoff erbrütet. Es handelt sich dabei um …

3073
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Brennelementkugel

Welchen Vorteil hat es, in einem Hochtemperaturreaktor Brennelementkugeln zu verwenden? …

3090
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Kernspaltung

Bei der Kernspaltung entstehen zwei Trümmerkerne und zwei bis drei Neutronen. Welche Strahlung wird zusätzlich ausgesandt? …

3091
✅ *

Die bei der Kernspaltung entstehenden Trümmerkerne sind …

3092
✅ *

Auch ursprünglich nicht radioaktive Materialien, die sich um Reaktor oder in seiner unmittelbaren Nähe befinden, können durch …

3093
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Wann werden bei einem Kernkraftwerk Funktionsprüfungen durchgeführt? …

3094
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Die bei der Planung eines Kernkraftwerkes durchgeführten Sicherheitsanalysen sollen gewährleisten, dass …

3112
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Warum ist der Luftdruck im Reaktorgebäude etwas niedriger als der äußere Luftdruck? …

3151
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Warum kann das Edelgas Xenon, das beim Öffnen der Brennstäbe frei wird, an die Umgebung abgegeben werden? …

3292
✅ *

Vergleich Uran Kohle

1 kg Uran oder Plutonium liefert bei vollständiger Spaltung ebenso viel Energie wie die Verbrennung von …

3293
✅ *

Pro kg Ausgangsmaterial liefert die Kernfusion …

4313
🖩

Bei der Explosion einer 1 Mt-Atombombe werden `4*10^15" J"` freigesetzt, davon stecken `10^15" J"` im Lichtblitz. Wie viele J/m² sind das in 25 km Entfernung? Eine wie dicke Wasserschicht könnte dadurch verdampft werden? (spez. Verdampfungswärme `2,3" MJ/kg"`)

4493
🖩

1 kg Uran liefert bei Spaltung etwa `9*10^13 " J"`. Welche Uranmenge wird in einem Kraftwerk, das im Durchschnitt 1 GW liefert, in einem Jahr mindestens verbraucht?

4608

Welche Voraussetzungen müssen für eine Kettenreaktion erfüllt sein?

4609

Welche Arten von Kernkraftwerken kann man unterscheiden?

4610

Nennen Sie Vor- und Nachteile der Nutzung von Kernreaktoren zur Energieversorgung!

4611

Warum konnte bisher kein Fusionskraftwerk realisiert werden?

5042

Kernkraftwerke haben dank der Vermeidung von Abgasen aus Verbrennung – nach Aussage der Kernkraftlobby – 2–3 Millionen umweltbedingte Todesfälle verhindert.

5378
🖩

Nach der Kernreaktion

`{::}_(\ 92)^238"U"(n,γ){::}_(\ 92)^239"U"`

sendet der Urankern ein β-Teilchen aus. Welches Element entsteht dadurch?

6030
🖩

Energiebilanz einer Kernspaltung

`{::}_(\ 92)^238"U"+{::}_(\0)^1"n" rarr {::}_(\ 55)^140"Cs"+{::}_(\ 37)^94"Rb"+{::}_(\0)^1"n"+DeltaE`

Die freiwerdende Energie verteilt sich etwa so:

`E_"kin"` der Bruchstücke: 165 MeV

`E_"kin"` der befreiten Neutronen: 5 MeV

γ-Strahlung: 7 MeV

γ- und β-Strahlung der Spaltprodukte: 13 MeV

Energie der Neutrinos: 10 MeV

Wie groß ist die Gesamtenergie?

6447

Welche Probleme wirft der „Atommüll" auf?

6448

Was ist ein GAU? Was ist ein Super-GAU?

6449

Warum hat ein Kernkraftwerk einen hohen Schornstein?

6458

Was versteht man unter einem „Brüter“?

6459

Nennen Sie die die wichtigsten Reaktortypen!

6460

Welche Wirkungen hat eine explodierende Atombombe?

6461

Worin liegt die Bedeutung des Moderators in Kernreaktoren?

6462

Was versteht man unter kritischer Masse?

6464

Was sind verzögerte Neutronen? Wofür sind sie wichtig?

6465

Wie unterscheiden sich U-235 und U-238 bezüglich der Kernspaltung?

6822

Bei Beschuss schwerer Atomkerne mit Neutronen kommt es vorwiegend zur …

6906
✅ *

Welche Kraft wirkt zwischen den Nukleonen? …

7149
🖩

Uran vor 2 Milliarden Jahren

U-235 hat eine Halbwertszeit von 710 Millionen Jahren, U-238 eine Halbwertszeit von 4,5 Milliarden Jahren. In natürlichem Uran hat das Mengenverhältnis heute U-235 zu U-238 den Wert 0,0072. Wie groß war dieses Verhältnis vor zwei Milliarden Jahren?

7193

Welche Probleme treten bei der Endlagerung von radioaktivem Müll auf?

 

NaWi@HTL 3 bis 4

136. Kernenergie

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