Die Weltenergievorräte - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 109

Abb. 5.3 Die Abhängigkeit
der Bindungsenergie eines Nu-
kleons im Atomkern von der
Massenzahl dieses Kerns. Bei
A ≈ besitzt diese Abhängig-
keit ein Minimum, das heißt,
bei dieser Massenzahl sind die
Nukleonen besonders stark
gebunden

0

−2

−4

−6

−8

0 100 200

Massenzahl A

5.2.1 P-Ebene: Die physikalischen Grundlagen der Kernspaltung

Da die Kernspaltung immerhin eine der Möglichkeiten bietet, die Weltenergieversorgung
auch in der Zukunt zu garantieren, werden wir uns jetzt auf der P-Ebene mit den physi-
kalischen Grundlagen dieser Technik beschätigen.

Die Kernspaltung durch thermische Neutronen
Dass bei der Kernspaltung Energie freigesetzt wird, ergibt sich aus der Tatsache, dass die
Bindungsenergie eines Nukleons im Atomkern von der Massenzahl A N dieses

Kerns abhängt. Die Massenzahl ist gleich der Gesamtanzahl Z von Protonen (p) und der
Gesamtanzahl N von Neutronen (n) in dem Kern. Die A -Abhängigkeit der Bindungsener-
gie ist in Abb. 5.3 gezeigt. Demnach erreicht diese Bindungsenergie ihren minimalen Wert
bei einem Atomkern mit der Massenzahl A min ≈ , also für Kerne in der Nachbarschat
des Eisenkerns.
In der Kernspaltung wird ein sehr schwerer Kern K in zwei leichte Kerne X und Y zer-
legt, wobei die Massenzahlen A X , A Y > A min sein müssen. Natürlich erhebt sich sofort die
Frage, warum Spaltreaktionen K → X + Y nicht spontan in der Natur ablaufen und unse-
re gesamte Materie nicht aus Kernen mit der Massenzahl A min aufgebaut ist. Der Grund
ist, dass zur Auslösung der Spaltreaktion eine Spaltbarriere überwunden werden muss, die
durch die Kernladung, also die Z positiv geladenen Protonen im Kern verursacht wird. Die
Verhältnisse sind in der Abb. 5.4 dargestellt.
• Zur Auslösung einer Kernspaltung muss dem Kern K eine Energie von mindestens der
Größe der Spaltbarriere B S zugeführt werden. Dies geschieht durch Absorption von
ungeladenen Neutronen im Kern K'. Die bei der Kernspaltung entstehenden Spaltfrag-
mente X und Y besitzen eine kinetische Energie W kin (

= Z +

B C , die durch die Größe
ihrer gegenseitigen Abstoßung aufgrund ihrer positiven Kernladungen Z X und Z Y ge-
geben ist.

X,Y )=

Zusätzlich zur Entstehung der Spaltfragmente X und Y wird bei der Spaltung eine Anzahl
x von Neutronen emittiert. Die Spaltreaktion läut also nach folgendem Schema ab:
K ′ +n → K → X+Y+ x n+ W kin (X,Y).

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