Kann man ein andere Atome so Spalten wie Uran?
Also in Kernkraftwerken wird Uran ja gespalten und dadurch wird Energie freigesetzt. Uran ist aber radioaktiv und daher so schlimm oder? Kann man keine anderen Atome genau so Spalten?
4 Antworten
Uran ist aber radioaktiv und daher so schlimm oder? Kann man keine anderen Atome genau so Spalten?
Atomkerne, um genau zu sein.
Keine, die nicht auch radioaktiv sind. ²³⁹Pu ist ein Beispiel, es wurde schon in der allerersten Atombombe „Trinity“ und der Nagasaki-Bombe „Fat Man“ verwendet.
Radioaktiv bedeutet instabil, d.h., irgendwie ist der Atomkern „unrund“.
Entweder hat er für das Element (das durch die Protonenzahl bestimmt wird) „zu viele“ (β⁻-Strahler) oder (in der Natur sehr selten) „zu wenige“ (β⁺-Strahler) Neutronen, oder er hat so viele Nukleonen, dass sich daraus ein ⁴He-Kern löst (α-Strahler).
Diese Zerfallsprozesse setzen auch schon eine Menge Energie frei, aber sehr viel weniger als die Kernspaltung. Vor allem kann man sie nicht ab- und anstellen. Die Kernspaltung kann man über die Neutronenzufuhr steuern.
Das trifft natürlich nicht auf die spontane Kernspaltung zu, zu denen Elemente mit sehr hohen Ordnungszahlen neigen, die zudem oft auch sehr kurze Halbwertszeiten haben.
Für die Kernspaltung muss ein Nuklid (Atomkern-Sorte) etwas instabil sein, sonst würde auch ein Neutron, das sich anlagert, keine Spaltung auslösen. Wichtig für eine Kettenreaktion ist vor allem, dass Neutronen, wie sie bei der Spaltung frei werden, weitere Spaltungen auslösen können. Dazu müssen sie allerdings meist moderiert werden, weil schnelle Neutronen wenig Spaltungen auslösen.
Hm ich hab zwar "nur" in Chemie etwas Ahnung, aber soweit ich weiß, muss ja eig zur Spaltung der Kerne schon Energie aufgebracht werden. Elemente mit höherer Ordnungszahl haben instabilere Kerne, da die Kernbindungsenergie niedriger ist, somit zerfällt das Atom leichter und dabei wird Energie frei. Das genutzte Isotop des Uran wird meines Wissens nach mit nem Neutron beschossen und eine Kettenreaktion wird in Gang gesetzt. Radioaktivität ist zwar nicht so nice, aber sie ist ja letztendlich dieses Phänomen der zerfallenden Kerne. Praktischerweise kommen die Elemente mit höherer Ordnungszahl (ab Polonium oder so) fast ausschließlich als radioaktive Isotope vor, denen man in Kraftwerken einen "Schubs" gibt und beim Kernzerfall wird dann eben nutzbare Energie frei. So hab ich das zumindest verstanden... Z.B. Natrium wird kaum radioaktiv in der Natur vorkommen, und da es wenige Nukleonen besitzt, wird die Kernbindungsenergie ziemlich hoch sein, dementsprechend wird man bei einem erzwungenem Kernzerfall mehr Energie reinstecken als rausbekommen. Radioaktive Elemente machen das von selbst.
Uran ist als Atom sehr instabil. Daher reicht ein kurzer Impuls z.B. durch ein Proton aus, um das Uran Atom zu spalten. Es gibt meine ich noch ca 5 weitere die auch instabil sind. Der Rest ist nicht instabil und lässt sich nicht so leicht spalten.
Auch viele radioaktive Nuklide (also ebenfalls instabil) lassen sich nicht so einfach durch Neutronen spalten.
Man kann theoretisch auch andere Atome spalten oder fusionieren, die Frage ist ob dieses Energie verbraucht oder freisetzt.
In der Sonne z.B. wird Wasserstoff zu Helium fusioniert (exotherm). Das kann hin bis zum Element Eisen führen. Weitere Fusionszyklen laufen endotherm ab