Aufgabe 4: Kernkraft - Nein, danke?
Der Fortschritt der Menschheit und die immer weiter voranschreitende Digitalisierung führten dazu, dass immer wieder neue Methoden zur Energieumwandlung gesucht und gefunden wurden. Darunter sind konventionelle Verfahren unter Nutzung von Kohle, Erdgas oder Kernkraft, aber auch Verfahren, die erneuerbare Energien fördern. Bis Ende 2022 werden in Deutschland die letzten drei verbliebenden Atomkraftwerke abgeschaltet. Trotz dieser Entscheidung der Bundesregierung gibt es weiterhin viele Befürworter*innen der Kernkraft.
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In Kernkraftwerken wird häufig Uran-235 als Brennstoff genutzt. Dazu werden die Uran-Atome mit Neutronen einer bestimmten Geschwindigkeit beschossen. Dabei entsteht das Uran-Isotop Uran-236, mit 144 Neutronen. Dieses zerfällt meist spontan in Krypton-89 und Barium-144 und spaltet dabei wiederum drei Neutronen ab. Bei diesem Spaltungsprozess wird eine Energie von 210 Megaelektronenvolt freigesetzt.
(A) Aus den Reaktionsgleichungen zum Uran-Zerfall kannst du entnehmen, wie viel Energie bei der Kernspaltung eines Uran-235 Atoms freigesetzt wird. Wie viel Energie wird dann freigesetzt, wenn 1 Kilogramm Uran-235 vollständig in die angegebenen Isotope zerfällt?
(Tipp: Die Anzahl der Protonen und Neutronen kann dir dabei helfen das Gewicht eines Uran-235 Atoms zu bestimmen. Wie genau das geht, kannst du hier https://www.leifiphysik.de/kern-teilchenphysik/kernphysik-grundlagen/grundwissen/aufbau-von-atomkernen nachlesen.)
(B) Bei der Verbrennung von 1 Kilogramm Braunkohle werden 15 MJ (Megajoule) Energie freigesetzt*. Vergleiche dein Ergebnis für die Kernspaltung mit der freigesetzten Energie bei der Verbrennung von Braunkohle.
Da Uran-235 selbst radioaktiv ist, kann es auch spontan in andere Elemente zerfallen. Die Zerfallsreihe von Uran-235:
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| Foto: https://www.internetchemie.info/isotop.php?Kern=U-235 | Foto: https://www.bundesregierung.de/breg-de/suche/atommuell-endlagerung-eine-generationenaufgabe-328252 |
Bei den Zeitangaben unter den Elementen handelt es sich um die sogenannte Halbwertszeit des jeweiligen Isotop. Die Halbwertszeit ist die Zeit, nach der die Hälfte des Elements in andere Isotope zerfallen ist.
(C) Welche Probleme und Risiken für die Lagerung von den Zerfallsprodukten von Uran-235 gehen aus dieser Zerfallsreihe hervor? (circa 3-5 Sätze)
(D) Nun hast du einiges über Kernkraft herausgefunden. Wie lautet deine Meinung zur Abschaltung der letzten Atomkraftwerke in Deutschland? (max. eine halbe Seite)
Weitere Informationen dazu findest du hier:
- https://kernenergie.technology/was-ist-kernenergie/vor-und-nachteile-der-kernenergie
- https://www.swr3.de/aktuell/fake-news-check/atomausstieg-deutschland-grund-fakten-100.html
