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Anwendung der Kernphysik

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Anwendung der Kernphysik

Die Anwendungsbereiche der Kernphysik sind divers, da sie schon in vielen Teilen des alltäglichen Lebens Einzug gefunden hat. Egal ob bei der Strahlungsbehandlung von Lebensmitteln, bei der Nutzung in der Medizin oder der Erzeugung von Strom: Die Kernphysik findet zahlreich in deinem Alltag statt.

Die Anwendungsbereiche der Kernphysik

Die Nutzung der Kernphysik findet in den verschiedensten Situationen des Lebens statt. Um zu klären welchen Nutzen uns die Kernphysik bietet, sollten wir zuerst klären, was wir unter der Kernphysik verstehen.

Die Kernphysik behandelt im Prinzip den Aufbau und das Verhalten von Atomkernen.

Als Anwendung der Kernphysik bezeichnen wir alle Prozesse, bei denen die Wechselwirkung der Atomkerne eine Rolle spielen. Dabei findet nicht nur die Strahlungsfähigkeit, sondern auch die Prinzipien der Kernspaltung und der Kernfusion Anwendung.

In einigen Ländern werden Beispielsweise Lebensmittel mit radioaktiver Strahlung behandelt um diese haltbarer zu machen oder vorteilhaftere Pflanzen für die Ernte zu züchten. Genetische Modifizierungen von Erntepflanzen ist eine schon längst etablierte Methode um nützlichere Lebensmittel zu produzieren (z. B. die Banane ohne Kerne). In seltenen Fällen kommen solche genetischen Abnormitäten in der Natur vor, diese können aber auch durch Bestrahlung provoziert werden.

Auch im Alltag findet die Kernphysik regelmäßige Anwendung. Wahrscheinlich hast du sogar Geräte zuhause die kernphysikalische Prinzipien nutzen. Beispiele dafür wären die Mikrowelle, die mithilfe von Mikrowellenstrahlung Lebensmittel erhitzt, oder Rauchmelder die mithilfe von geringen, ungefährlichen Mengen an ionisierenden Stoffen, Rauch in der Luft detektieren können oder dem Strahlenschutz.

Alltagsbeispiele für die Anwendung von Kernphysik

Anwendung der Kernphysik Strahlenschutz StudySmarter

Quelle: pixabay.com

Des weiteren wird die Kernphysik in der Medizin, in der Materialforschung, zur Energiegewinnung und anderen Gebieten genutzt. Die Möglichkeiten zur Anwendung der Kernphysik wachsen dabei immer weiter, desto weiter die Forschung und die Entwicklungen in der Kernphysik voran schreiten.

Nun schauen wir uns die einzelnen Anwendungsfälle genauer an!

Anwendung der Kernphysik: Lebensmitteltechnik

Zur Behandlung von Lebensmitteln wird in einigen Ländern Strahlung in Form von Gamma- und Betastrahlung eingesetzt. Die Strahlung kann dabei helfen Keime und Bakterien zu töten, Insekten- und Parasitenbefall vorzubeugen und damit die Haltbarkeit erhöhen.

Die Bestrahlung von Lebensmitteln wird allerdings sehr kritisch betrachtet, weil es eine geringe Datenlage zu möglichen gesundheitlichen Konsequenzen gibt. Außerdem gibt es eine Vielfalt an Alternativen für die Konservierung von Lebensmitteln und daher ist die Strahlenbehandlung von Lebensmitteln in Deutschland und den meisten anderen Ländern der EU auch verboten. Wenn jedoch ein Lebensmittel durch Strahlung behandelt wurde, muss dies deutlich gekennzeichnet werden.

Das Strahlungssiegel für Lebensmittel kannst du in Abbildung 2 erkennen.

Anwendung der Kernphysik Radura Lebensmittelbestrahlung StudySmarter

Abbildung 4: Internationales Symbol Radura als Kennzeichnung für strahlenbehandelte Lebensmittel

Quelle: pixabay.com

Im Gegensatz zur Lebensmitteltechnik ist in der Medizin die Anwendung von Strahlung längst etabliert.

Anwendung der Kernphysik: Medizin

Die Kernphysik hat viele neue Möglichkeiten in der Medizin eröffnet. Durch die Anwendung kernphysikalischer Prinzipien konnten neue Konzepte zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten und Verletzungen entwickelt werden.

Diagnostik

Die Kernphysik wird in der Medizin häufig verwendet um Vorgänge und Strukturen in Zellen und Gewebe sichtbar zu machen. Es können kernphysikalische Prozesse visualisiert werden, dadurch sind akkuratere Diagnosen für die Patienten möglich.

Abbildung 5: Kernphysik findet sogar in der Diagnostik Anwendung

Die Szintigraphie

Die Szintigraphie umfasst ein nuklearmedizinisches Verfahren, um Körpergewebe detailliert darzustellen. Dabei werden Patienten sogenannte Gamma-Tracer injiziert. Diese Tracer sind unterschiedliche ionisierende Stoffe, abhängig von dem zu untersuchenden Organ. Diese können von den jeweiligen Gewebe dieser Organe besser aufgenommen werden, wie z. B. Jod, Fluor oder Xenon.

Es wird nur eine geringe Menge mit geringer Strahlenwirkung verabreicht, um die Patienten nicht zu gefährden.

Die Stoffe geben eine Gammastrahlung ab, die mittels Computertomographen gemessen werden. Die gemessene Strahlung wird auf einem, vom Computer generierten Bild, als Helligkeits- und Farbpunkt markiert.

Während früher die Bilder noch zweidimensional waren, ist es heutzutage sogar möglich dreidimensionale Visualisierungen von den untersuchten Organen zu erhalten.

Die Szintigraphie ist allerdings nur möglich wenn es schon eine Vermutung gibt, wonach gesucht werden muss. Wenn eine generellere Untersuchung vorgenommen werden soll wird eine andere Form der Diagnostik angewandt.

Die Positronen Emissionen Tomographie

Bei einer Positronen Emission Tomographie (PET) werden ebenfalls Tracer verwendet. In diesem Fall wird der Tracer mit einem Traubenzucker in den Stoffwechsel eingeschleust. Der Zucker ist wichtig für fast alle Zellen und gelangt daher überall hin. Mit Krebs befallene Zellen verbrauchen mehr Nährstoffe, weshalb sich dort der Zucker sammelt. Von dort geht dann eine größere Strahlenwirkung aus, als vom Rest des Körpers. Die Strahlung wird auch hier mithilfe einer Computer Tomographie visualisiert und liefert Aufschluss über Tumore und mögliche Ausbreitungen im umliegenden Gewebe und Organe (Metastasen).

Nicht nur für Krebs oder Tumordiagnosen werden Kernphysikalische Prozesse in der Medizin angewandt. Auch für Bänder-, Muskel- oder sonstige Gewebeschäden gibt es Untersuchungsmöglichkeiten die durch die Kernphysik möglich sind.

Die Magnetoresonanztomographie

Ein weiteres Verfahren der medizinischen Diagnostik auf Grundlage der Kernphysik ist die Magnetresonanztomografie (MRT) auch bekannt als Kernspintomographie. Der Patient legt sich dabei in eine Röhre, in welchem ein Magnetfeld aufgebaut wird. Die Atomkerne im Körper reagieren mit dem Magnetfeld. Diese Reaktionen, die auch Resonanz genannt werden, werden vom Computer erfasst und zu einem Bild zusammengestellt.

Dabei können Gewebe, Gelenke, Muskeln, Bänder und sonstige sogenannte weiche Gewebe voneinander unterschieden werden. Daher wird diese Technologie häufig für Gelenk-, Bänder- und Muskelverletzungen verwendet.

In der Abbildung 6 kannst du dir einmal die sogenannte MRT-Röhre anschauen und in Abbildung 7 erkennst du diezu diagnostizierenden Bilder, die aus dem MRT-Scan vorliegen.

Anwendung der Kernphysik Patient Scan MRT Studysmarter
Abbildung 4: Patient*in wird in MRT-Röhre gescanntQuelle: pixabay.com
Anwendung der Kernphysik MRT Bild Gehirn scan Studysmarter
Abbildung 5: So könnten MRT Bilder vom Schädel und dem Gehirn aussehenQuelle: pixabay.com

Therapie

In wenigen Fällen kann sogar Strahlung zur medizinischen Behandlung verwendet werden. Die Strahlentherapie wird in den meisten Fällen für die Behandlung von Tumoren verwendet. Sie wird in einer Kombination mit einer Chemotherapie oder einem operativen Eingriff in die Behandlung eingebunden.

Der Linearbeschleuniger

Dabei gibt es die Möglichkeit der Bestrahlung durch einen Linearbeschleuniger.

Beim Linearbeschleuniger wird ionisierende Strahlung verwendet, die krebsbefallenen Zellen abtötet. Patienten werden meistens nach Operationen gezielt bestrahlt um die letzten Teile eines Tumors abzutöten, welche bei der Operation nicht entfernbar waren.

Die Radioiodtherapie

Allerdings kann auch eine Bestrahlung von innen stattfinden, wie bei der Radioiodtherapie zur Bekämpfung von Schilddrüsenkrebs.

Bei der Radioiodtherapie setzt sich in der Schilddrüse ab und tötet die Zellen der Schilddrüse. Die abgegebene - Strahlung ist dabei für den Rest des Körpers ungefährlich, da die maximale Reichweite dieser Strahlung im Körper nur wenige Millimeter beträgt.

Anwendung der Kernphysik: Treibhauseffekt

Auch das Prinzip des Treibhauseffektes basiert auf Grundlagen der Kernphysik.

Beim Treibhauseffekt trifft die Sonnenstrahlung in unterschiedlichen Wellenlängen und damit mit unterschiedlichen Energien auf die Erdatmosphäre. In der Erdatmosphäre wird diese Strahlung dann verringert oder reflektiert. Die Ozonschicht in der Stratosphäre verringert beispielsweise die UV-Strahlenbelastung auf der Erde.

Die UV-Strahlung ist sehr gefährlich und krebserregend, vor allem wenn sie ungehindert auf die Haut trifft.

Die kurzwellige Infrarotstrahlung durchdringt die Atmosphäre und erwärmt die Erde und wird ebenfalls von der Erdoberfläche reflektiert. Innerhalb der Troposphäre (die unterste Schicht der Atmosphäre) wird die reflektierte Strahlung durch Treibhausgase erneut reflektiert und erwärmen die Atmosphäre und die Erde weiter.

Der Treibhauseffekt ist notwendig für das Leben auf der Erde. Allerdings sorgt der anthropogene Treibhauseffekt für eine zu starke Erwärmung des Klimas. Das hat kurzfristig Auswirkungen auf das Wetter wie Unwetter, Stürme und Fluten, und sorgt langfristig dafür, dass die Erde nicht mehr für Menschen bewohnbar sein könnte.

Anwendung der Kernphysik Treibhauseffekt StudySmarterAbbildung 7: Treibhauseffekt in der Atmosphäre

Anthropogener Treibhauseffekt ist ein menschengemachter Treibhauseffekt. Der Begriff stammt aus dem altgriechischen und setzt sich aus den Wörtern anthropos = Mensch und genesis = entstammend zusammen.

Möchtest du mehr zum Treibhauseffekt erfahren, dann schau dir unbedingt unseren Artikel dazu an!

Anwendung der Kernphysik: Materialforschung und Altersbestimmung

Auch zur Erforschung und Feststellung von Materialeigenschaften werden kernphysikalische Prozesse eingesetzt. Die Entwicklung der neuen Technik ersetzte dabei viele der veralteten Methoden.

Durchstrahlungsverfahren

In vielen technischen und mechanischen industriellen Bereichen wird die Bestrahlung mit hochenergetischen Teilchen verwendet, um Bauteile zu bearbeiten oder Schwachstellen im Material festzustellen. Die Industrie verwendet immer häufiger Durchstrahlungsverfahren zur Werkstoffprüfung.

Bei Durchstrahlungsverfahren werden beispielsweise Bauteile oder Metallplatten mit ionisierender Strahlung bestrahlt, um dann hinter der Platte die durchdringende Strahlung zu messen und gegebenenfalls Schwachstellen und Bruchstellen zu identifizieren.

Anwendung der Kernphysik Durchstrahlungsverfahren Werkstück StudySmarterAbbildung 8: Durchstrahlung eines Werkstücks zur Untersuchung von Schwachstellen im Material

Mehr zum Durchstrahlungsverfahren kannst du im Artikel auf StudySmarter nachlesen.

Radiokarbonmethode

Auch in vielen archäologischen Bereichen können durch Massenspektroskopie Objekte untersucht werden ohne dabei Proben nehmen zu müssen und dabei die Zerstörung des Fundes zu riskieren.

Durch Methoden wie die Radiokarbonmethode (auch bekannt als C-14 Methode) können organische Funde mittlerweile genauer datiert werden als zuvor.

Wenn du genauer Bescheid wissen willst zur Funktionsweise der Radiokarbonmethode, dann schau doch mal unseren Artikel dazu an.

Anwendung der Kernphysik Mumie Altersbestimmung Studysmarter

Abbildung 9: Das Alter von Mumien kann durch die C-14 Methode relativ genau bestimmt werdenQuelle: pixabay.com

Nicht nur zur Ermittlung des Alters sondern auch bei der Suche nach Archäologischen Funden kann die Kernphysik helfen.

Schau dir unbedingt unseren Artikel zur C14-Methode an, wenn du mehr darüber erfahren möchtest!

Bodenradar

Du kennst bestimmt noch die Bilder von Archäologen die ein Loch graben und nach Funden suchen. Früher mussten Archäologen noch auf Verdacht anfangen nach Funden zu graben, ohne zu wissen ob sie richtig liegen oder nicht. Heutzutage können Sie sich durch Bodenradare ihre Arbeit erleichtern.

Bodenradare können mit Hilfe elektromagnetischer Wellen den Boden und die verschiedenen Bodenschichten scannen und durch die Übermittlung dieser Daten an einen Computer erkennen, wie der Untergrund aufgebaut ist.

Anwendung der Kernphysik Bodenradar Untersuchung Studysmarter

Abbildung 10: Entstandenes Bild aus einem Bodenscan, welches die markanten Stellen im Boden hervorhebt Quelle: Schuh, M.: Würmzeitliche Ablagerungen im Gebiet um Fronhofen/Oberschwaben, 2003

Durch die Ausschläge können die Forscher ungefähr erahnen was sich unter Ihnen befindet. Sie können sich zwar nicht sicher sein ob das Radar das detektiert wonach sie suchen, aber es hilft um geplanter suchen zu können.

Anwendung der Kernphysik: Atomkraftwerke

Kernkraftwerke werden auch häufig Atomkraftwerk genannt.

Atomkraftwerke sind Kraftwerke zur Gewinnung von elektrischer Energie durch kernphysikalische Prozesse.

Heutzutage wird Kernenergie nur aus der kontrollierten Kernspaltung gewonnen. In der Zukunft vielleicht sogar aus Kernfusion, wie sie in der Sonne geschieht.

Die elektrische Energie die im Kernkraftwerk wird durch entstehende Wärmeenergie erzeugt. Bei der Kernspaltung bzw. dem radioaktivem Zerfall der Brennstäbe wird das umliegende Wasser erhitzt und der heiße Wasserdampf treibt Dampfturbinen an, die die elektrische Energie erzeugen.

Wenn du wissen willst wie genau ein Kernkraftwerk funktioniert, dann schau dir mal unseren Artikel zu dem Thema an

Anwendung der Kernphysik Atomkraftwerk Strom Studysmarter

Abbildung 11: Atomkraftwerk Tihange nahe der Deutsch-Belgischen GrenzeQuelle: pixabay.com

Reaktorkatastrophen

Seit den Katastrophen von Tschernobyl und Fukushima sind Atomkraftwerke sehr umstritten. Es besteht die Gefahr eines Ausfalls der Kühlung und damit auch die einer Kernschmelze. Auch sonstige Ausfälle und Störungen können fatale Folgen haben. Das in Abbildung 11 gezeigte Atomkraftwerk in Belgien stammt aus der selben Baureihe wie die Kraftwerke in Tschernobyl und Fukushima.

Wenn du genaueres über die Reaktorkatastrophen (Tschernobyl/Fukushima) wissen willst haben wir auch dazu einen Artikel.

Nicht nur durch solche Katastrophen, sondern auch durch die Problematik der Endmülllagerung von Brennstäben sind Atomreaktoren umstritten. Diese sind zwar nicht mehr radioaktiv genug um den Reaktor zu betreiben, strahlen dennoch weiter und können die umliegende Erde und das Grundwasser verseuchen.

Fusionsreaktoren

Eine noch effektivere und sicherere Lösung als die Kernspaltung zur Energiegewinnung, würde die Kernfusion bieten. Die Forschung und Entwicklung an an dieser Technologie macht große Fortschritte, ist aber noch weit davon entfernt wirklich in Betrieb gehen zu können. Die Energiegewinnung durch Kernfusion wäre deutlich effektiver, nachhaltiger und vor allem sicherer als in Kernkraftwerken, wie es sie heutzutage gibt.

Ein Fusionsreaktor würde mit Wasserstoff betrieben werden, welches ein elektrisch leitendes Plasma bildet. Dieses muss unter extremen Druck und Temperatur gesetzt werden, um die Atomkerne zum Fusionieren zu bringen. Möglich wird das auf der Erde nur durch hohe Temperaturen, höher als die der Sonne.

Das Plasma wäre trotz Temperaturen von 100 bis 150 Millionen Grad Kelvin (etwa 150 Millionen Grad Celsius) nicht gefährlich. Bei einem Kontakt mit der Luft außerhalb der Kammer würde das Plasma sofort herunterkühlen, da nur wenige Gramm des Gasgemisches genutzt werden würden.

Anwendung der Kernphysik: Kernwaffen

Kernwaffen sind Sprengkörper, deren Funktion auf kernphysikalischen Reaktionen basieren. Während "normale" Bomben ihre Explosion durch chemische Reaktionen verursachen, ist bei Kernwaffen eine Kernspaltung oder eine Kernfusion der Grund für eine Freisetzung von einer sehr großen Menge Energie.

Bei einer Explosion wird eine große Menge Energie in Form von Hitze, einer Druckwelle und radioaktiver Strahlung freigesetzt. Bei der Detonation einer solchen Bombe können Strahlenkrankheiten und andere Langzeitschäden durch die ionisierende Strahlung verursacht werden.

Auch ein radioaktiver Niederschlag kann eine der Folgen einer solchen Explosion sein. Bei der Explosion werden kleinste Staubpartikel in die Atmosphäre geschleudert, die sich durch Wind und Wetter weit verteilt werden und Landschaften, Böden und auch das Grundwasser verseuchen können, wie nach der Atomkatastrophe von Chernobyl oder Fukushima.

Anwendung der Kernphysik Atomwaffe Atompilz Studysmarter

Abbildung 12: Der Atompilz einer Atombombe Quelle: pixabay.com

In der Geschichte der Menschheit wurden zwei Atombomben im zweiten Weltkrieg gegen Menschen eingesetzt. Die USA warf im August 1945 zwei Atombomben über Hiroshima und Nagasaki ab und verschuldete über hunderttausend Opfer.

Du willst wissen wie die kernphysikalischen Prozesse bei einer Atombombe funktionieren, dann schau dir unbedingt unseren Artikel dazu an!

Anwendung der Kernphysik - Das Wichtigste auf einen Blick

  • Kernphysik findet Anwendung im Alltäglichen Leben
  • Anwendung auch zuhause in einigen Haushaltsgeräten (z. B. Mikrowellen)
  • Medizinischer Nutzen für Diagnose und Therapie
  • Stromerzeugung durch Kernenergie, Kernspaltung und möglicherweise in der Zukunft auch Kernfusion
  • Nutzung in der industriellen Produktion und Qualitätsuntersuchung
  • Archäologische Untersuchung, z. B. Altersbestimmung mithilfe der Radiokarbonmethode

Häufig gestellte Fragen zum Thema Anwendung der Kernphysik

Radioaktivität wird heutzutage in Bereichen wie der Medizin, Materialforschung oder der Energiegewinnung verwendet.

In der Industrie wird Radioaktivität zur Qualitätskontrolle und Bearbeitung von Bauteilen verwendet. Mithilfe des Durchstrahlungsverfahrens werden beispielsweise Materialien untersucht.

Die Kernphysik behandelt alle Wechselwirkungen die mit dem Atomkern stattfinden. Darunter gehören die Themen ionisierende Strahlung, Kernspaltung und Kernfusion.

Finales Anwendung der Kernphysik Quiz

Frage

Was ist eine Reaktorkatastrophe?

Antwort anzeigen

Antwort

Ein schweres Unglück, das durch Schäden an einem Reaktor entsteht.

Frage anzeigen

Frage

Welche beiden grundlegenden Reaktortypen gibt es?

Antwort anzeigen

Antwort

Den Kernreaktor und den Fusionsreaktor (noch nicht in der Praxis genutzt)

Frage anzeigen

Frage

Was passiert in einem Kernreaktor?

Antwort anzeigen

Antwort

Schwere Isotope werden durch Neutronen angeregt. Diese instabilen Kerne regen sich durch Kernspaltung ab, Energie wird frei. Dabei entstehende Neutronen feuern die Kettenreaktion an.

Frage anzeigen

Frage

Wie funktioniert ein Fusionsreaktor?

Antwort anzeigen

Antwort

Zwei Atomkerne (H-Isotope) werden fusioniert. Dabei entstehen Neutronen, deren kinetische Energie in Wärme abgegeben wird.

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Frage

Was führt zur Kernschmelze?

Antwort anzeigen

Antwort

Ein fehlerhaftes oder ausgefallenes Kühlsystem führt zur unkontrollierten Erhitzung der Brennstäbe und deren Verflüssigung. Dies wird als Kernschmelze bezeichnet.

Frage anzeigen

Frage

Was sind die Folgen der Kernschmelze?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Schmelze sammelt sich am Boden des Reaktors und kann die Gefäßwand beschädigen. Dann können radioaktive Stoffe austreten. Zudem kann es zu Wasserstoffexplosionen kommen.

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Frage

Welche extremen Beispiele gibt es für Reaktorkatastrophen? Nenne mindestens 2

Antwort anzeigen

Antwort

  • Tschernobyl 1986
  • Windscale 1957
  • Three Mile Island 1959
  • Fukushima 2011
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Frage

Was führte zur Reaktorkatastrophe Tschernobyl?

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Antwort

Eine schiefgelaufene Simulation einer Notsituation führte zur Kernschmelze. Für die Simulation wurden einige Sicherheitssysteme deaktivert, technische Probleme und Fehlkonstruktionen führten zur Katastrophe.

Frage anzeigen

Frage

Was war der Auslöser für die Katastrophe in Fukushima?

Antwort anzeigen

Antwort

Ein Erdbeben führte zu Stromausfall und damit zum Ausfall der Kühlsysteme. Ein folgender Tsunami fügte weitere schwere Schäden zu. Die Kernschmelze konnte nicht mehr aufgehalten werden.

Frage anzeigen

Frage

Welche Folgen hatte die Katastrophe in Tschernobyl?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Kontamination der Umgebung (Gesundheit, Landwirtschaft)
  • Radioaktiver Regen in weiten Gebieten Europas
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Frage

Welche Auswirkungen hatte der nukleare Unfall in Fukushima?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Kontamination der Umgebung (Gesundheit)
  • Kontamination des Grundwassers
  • Radioaktive Stoffe gelangten ins Meer
Frage anzeigen

Frage

Woher kommt die Energie einer Atombombe?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Energie der Atombombe ist auf den kernphysikalischen Prozess der Kernspaltung zurück zu führen.

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Frage

Woher kommt die Energie von herkömmlichen Sprengstoffen?

Antwort anzeigen

Antwort

Sprengstoffe setzen durch chemische Reaktionen große Mengen an Energie frei.

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Frage

Was ist eine kernphysikalische Kettenreaktion?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Kettenreaktion der Kernspaltung ist ein kernphysikalischer Prozess bei dem eine Kernspaltung noch weitere Kernspaltungen verursacht.

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Frage

Wie heißen die japanischen Städte, die im 2. Weltkrieg mit Atombomben angegriffen worden sind?

Antwort anzeigen

Antwort

Nagasaki und Hiroshima

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Frage

Welcher Physiker gilt als "Vater der Atombombe"?

Antwort anzeigen

Antwort

Robert J. Oppenheimer

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Frage

Was ist ein Atompilz?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Atompilz ist ein sichtbarer Feuerball, welcher im Zentrum der Explosion einer Atombombe entsteht. Ein Atompilz kann mehrere Kilometer hoch sein, einen ebenso großen Radius besitzen und erinnert von der Form her an einen Pilz.

Frage anzeigen

Frage

Wie hoch kann ein Atompilz werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Atompilze können über 12 Kilometer hoch sein.

Frage anzeigen

Frage

Wie funktioniert eine Atombombe?

Antwort anzeigen

Antwort

In einer Atombombe sind zwei unkritische Massen eines spaltbaren Materials, welche durch eine kontrollierte Explosion zusammengeführt werden. Es kommt zu einer unkontrollierten Kettenreaktion der Kernspaltung und große Energiemengen werden frei gesetzt.

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Frage

Was ist eine kritische Masse?

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Antwort

Eine kritische Masse ist die kleinste notwendige Masse, um eine kernphysikalische Kettenreaktion der Kernspaltung aufrechtzuerhalten.

Frage anzeigen

Frage

Welche spaltbaren Nuklide werden am häufigsten für Atomwaffen verwendet?

Antwort anzeigen

Antwort

Für Atomwaffen werden meist Uran-235 und Plutonium-239 verwendet.

Frage anzeigen

Frage

Wie viel Energie wird bei der Spaltung eines einzelnen Urankerns freigesetzt?

Antwort anzeigen

Antwort

Es wird zwischen 150 und 200 MeV freigesetzt.

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Frage

Welche Sprengkraft hat eine Atombombe im vergleich zum herkömmlichen TNT Sprengstoff?

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Antwort

Eine Atombombe besitzt eine äquivalente Sprengkraft wie 16.000 Tonnen TNT.

Frage anzeigen

Frage

Welche Auswirkungen hat die Explosion einer Atombombe?

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Antwort

Durch die Explosion einer Atombombe kommt es zu einem Feuerball einer gewaltigen Druckwelle, hoher Strahlenbelastung und zu radioaktivem Niederschlag in den darauf folgenden Tagen.

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Frage

Benenne die Faktoren, die vom Kernkraftwerk erzeugt werden können.

Antwort anzeigen

Antwort

Strom und Wärme können mit Kernkraftwerken erzeugt werden.

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Frage

Benenne die einzelnen Bauelemente des Kernkraftwerks.

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Antwort

Die einzelnen Bauelemente des Kernkraftwerks sind der Kernreaktor, die Steuerung, die Dampfturbine, der Generator und der Kühlturm.

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Frage

Wo findet die kontrollierte Kernspaltung genau statt?

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Antwort

Im Kernreaktor, auch bekannt als das Herzstück des Kernkraftwerks.

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Frage

Definiere das Kernkraftwerk.

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Antwort

Mit einem Kernkraftwerk, oft auch Atomkraftwerk genannt, lässt sich elektrische Energie durch Kernspaltung gewinnen.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre den Begriff Kernspaltung.

Antwort anzeigen

Antwort

Kernspaltung ist die Zerlegung eines schweren Atomkerns in zwei oder mehr leichtere Atomkerne unter Freisetzung von Energie.

Frage anzeigen

Frage

Erläutere den Primärkreislauf.

Antwort anzeigen

Antwort

Der erste Kreislauf, der durchlaufen werden muss, ist der Primärkreislauf. Dieser ist für die Kühlwasserversorgung zuständig, sodass die erzeugte Wärme der Kernspaltung vom Wasser aufgenommen werden kann. 

Frage anzeigen

Frage

Definiere den Begriff Super-GAU.

Antwort anzeigen

Antwort

Ein Super-GAU, also ein Größter Anzunehmender Unfall, beschreibt den schwerwiegendsten Unfall, der in einem Kernkraftwerk geschehen kann.


Frage anzeigen

Frage

Erläutere die möglichen Folgen von radioaktiver Strahlung am Menschen.

Antwort anzeigen

Antwort

 Die mögliche Folge wären eine hohe Strahlenbelastung, die Krankheiten wie Krebs auslösen kann.

Frage anzeigen

Frage

Erläutere, warum Kernkraftwerke gefährlich sein könnten.

Antwort anzeigen

Antwort

Im schlimmsten Fall kann der Kernreaktor im Atomkraftwerk explodieren und riesige Mengen von radioaktiver Strahlung in die Umgebung emittieren. Folge wären eine hohe Strahlenbelastung, die Krankheiten wie Krebs auslösen kann.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre den Begriff Kernschmelze.

Antwort anzeigen

Antwort

Sollte es dazu kommen, dass die Kühlung ausfällt, so kann der Reaktorkern schmelzen und sich selbst zerstören. Die Folgen der Kernschmelzen können im schlimmsten Fall ebenso zu einer Explosion und einer infolgedessen erhöhten Emission von Radioaktivität resultieren.


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