Kernphysik Aufg. 11d) Probleme bei der Energieauswertung?
Ich habe bei dieser Aufgabe 11d) die Anzahl Atomen in 1kg Uran ausgerechnet, jedoch kann ich mit der nichts machen, da ich nicht verstehe, wie man auf die Joule resp. Energie kommt.
Ich habe auch die Bindungsenergie pro Nukleon ausgerechnet vom Uran und multipliziert mit der Anzahl Atomen in 1kg Uran, kam jedoch auf das falsche Resultat.
Könnte mir jemand weiterhelfen?
Vielen lieben Dank
1 Antwort
Bei Frage 11 d ist unklar was für ein Uran gemeint ist. Natururan mit 0,7 % 235U? Reines 235U? Angereichertes Reaktoruran, mit welchem Anteil 235U?
Wenn das geklärt ist, wissen wir, dass so und so viel Gramm 235U zu spalten sind. Pro gespaltenem Kern werden ca. 200 MeV frei, damit kannst Du dann rechnen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kernspaltung#Energiefreisetzung_und_Energiebilanz
(Diese 200 MeV sind ein gemessener Mittelwert. Da die Spaltung, vom Zufall bestimmt, jedesmal andere Spaltprodukte hervorbringt, ist auch der freigesetzte Anteil der Bindungsenergie jedesmal anders. Wenn man die mittlere freigesetzte Energie berechnen wollte, müsste man die Statistik der Spaltprodukte nehmen und über alle vorkommenden Fälle den gewichteten Mittelwert bestimmen.)
https://de.wikipedia.org/wiki/Spaltprodukt
https://en.wikipedia.org/wiki/Fission_product_yield#Fission_products_from_U-235
Gut, Du nimmst an, dass von dem kg Uran so und so viel % aus 235U besteht. Das ist der Anteil, der sich spalten lässt. Der Rest ist 238U, das sich nicht spalten lässt.
Von dem spaltbaren Teil bestimmst Du die Zahl der Atome und multiplizierst das mit 200 MeV. Das ist dann die Energie, die der Reaktor aus dem Uran gewinnen kann. Die MeV kannst Du dann nach Belieben auch in Joule (= Wattsekunden) oder eine sonstige Energieeinheit umrechnen.
Zum Thema Bindungsenergie pro Nukleon: In den Aufgabenteilen a bis c wird gezeigt, was man mit Hausmitteln damit anfangen kann. Mehr als eine grobe Abschätzung ist nicht drin. Für eine genaue Rechnung müssten, wie ich schon sagte, viele Daten von Einzelfällen verarbeitet werden.
Die Rechnung geht so: Wir wissen, wie viele Nukleonen es sind: 235. Daran ändert sich bei der Spaltung nichts. Vor der Spaltung sind sie alle in einem Kern beieinander und hinterher in zwei kleineren Kernen plus ein oder zwei allein weiterwandernde Neutronen. Da die Kerne hinterher kleiner sind, hat nun jedes der darin gebundenen Nukleonen weniger Bindungsenergie als vorher und darum ist nun auch die Summe dieser Bindungsenergien kleiner. Die Differenz ist das, was bei der Spaltung zu Wärme wird und den Reaktor antreibt.
ich verstehe nicht? nehmen wir es als normales uran u235 an