Bei der Kernspaltung wird der Atomkern in zwei oder mehr kleinere Kerne gespalten, wobei Energie freigesetzt wird. Dieser Prozess ist eine Art Radioaktivität und wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter Kernkraftwerke und Atombomben.
Radioaktivität ist der Prozess, bei dem instabile Atomkerne durch Strahlung Energie verlieren. Es gibt drei Hauptarten von Strahlung: Alphateilchen, Betateilchen und Gammastrahlen. Diese Emissionen können schädlich sein, haben aber auch nützliche Anwendungen in der Medizin, Industrie und Energieerzeugung.
Atome sind die Grundbausteine der Materie. Sie bestehen aus einem Kern, der Protonen und Neutronen enthält, und Elektronen, die den Kern umkreisen. Die Anzahl der Protonen im Kern bestimmt das Element. Beispielsweise hat Wasserstoff ein Proton, während Uran 92 Protonen hat.
Bei der Kernspaltung absorbiert der Kern eines schweren Atoms wie Uran-235 oder Plutonium-239 ein Neutron. Dadurch wird der Kern instabil und spaltet sich in zwei kleinere Kerne, sogenannte Spaltfragmente. Zusammen mit diesen Fragmenten werden mehrere Neutronen und eine große Menge Energie freigesetzt.
Die bei der Kernspaltung freigesetzten Neutronen können weitere Spaltungsreaktionen in benachbarten Kernen auslösen. Dadurch entsteht eine Kettenreaktion. Wird die Kettenreaktion kontrolliert, kann sie in einem Kernkraftwerk zur Energieerzeugung genutzt werden. Wird sie unkontrolliert abgehalten, kann sie zu einer Explosion führen, wie bei einer Atombombe.
Die bei der Kernspaltung freigesetzte Energie stammt von den starken Kernkräften, die den Kern zusammenhalten. Bei der Spaltung des Kerns wird ein Teil dieser Energie in Wärme und Strahlung umgewandelt. Diese Energie kann zur Stromerzeugung genutzt werden.
Kernkraftwerke: In einem Kernkraftwerk wird durch kontrollierte Kernspaltungsreaktionen Wärme erzeugt, die zur Dampferzeugung genutzt wird. Der Dampf treibt Turbinen an, die Strom erzeugen. Bei diesem Prozess entstehen keine Treibhausgase, was ihn zu einer saubereren Alternative zu fossilen Brennstoffen macht.
Medizinische Verwendung: Durch Kernspaltung erzeugte radioaktive Isotope werden in der medizinischen Bildgebung und in der Krebsbehandlung eingesetzt. Beispielsweise wird Jod-131 zur Behandlung von Schilddrüsenkrebs eingesetzt.
Atombomben: Bei Atombomben werden unkontrollierte Kernspaltungsreaktionen eingesetzt. Die schnelle Energiefreisetzung verursacht eine gewaltige Explosion.
Sie können eine Kettenreaktion mit Dominosteinen demonstrieren. Stellen Sie eine Reihe aufrecht stehender Dominosteine auf. Wenn Sie den ersten Dominostein umwerfen, fällt der nächste um und so weiter, wodurch eine Kettenreaktion entsteht. Dies ist vergleichbar mit der Art und Weise, wie Neutronen bei einer nuklearen Kettenreaktion weitere Spaltungsreaktionen auslösen.
Bei der Kernspaltung entsteht radioaktiver Abfall, der sorgfältig entsorgt werden muss, um eine Kontamination der Umwelt zu vermeiden. Darüber hinaus besteht immer die Gefahr von Unfällen, wie beispielsweise der Katastrophe von Tschernobyl, die schwerwiegende Folgen haben kann.
