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Aufgabenstellung:

  1. Wie funktioniert die Kernspaltung und warum wird dabei Energie frei?
  2. Welche Masse an spaltbarem Uran-235 verbraucht ein Kernreaktor im Jahr?
    Wirkungsgrad , elektrische Leistung , Energie pro Spaltung .
  3. Welche Energie (in und Wh) wird bei der Spaltung von frei?
  4. Wie viele Jahre muss ein Wasserkraftwerk (200 MW) arbeiten, um die einem Gramm Materie äquivalente Energie ins Netz zu speisen?
  5. Auf welche Temperatur müsste man Kupfer erhitzen, damit die Wärmeenergie der Masse von Materie äquivalent wäre .

Lösungsweg:

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1. Funktionsweise Kernspaltung

Langsame Neutronen regen einen Urankern an; er spaltet in Teilkerne und Neutronen, die wieder spalten können (Kettenreaktion). Die Spaltprodukte haben kleinere Bindungsenergie pro Nucleon, so dass Energie frei wird.

2. Massenverbrauch Kernreaktor

Pro Jahr müssen folgende Anzahl Kerne gespalten werden:

Umgerechnet in Masse entspricht das:

3. Energie

Die Masse bzw. die Stoffmenge mol enthält folgende Anzahl Atome

Die freigesetzte Energie ist folglich

4. Arbeitsdauer Wasserkraftwerk

5. Nötige Temperatur

Lösung:

  1. siehe Lösungsweg