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Im Urankern sind die Nukleonen (Protonen und Neutronen) mit
einer mittleren Energie von etwa 7,6 MeV pro Nukleon gebunden. In
den kleineren Spaltproduktkernen mit Massenzahlen zwischen 80 und
150 beträgt die mittlere Bindungsenergie je Nukleon aber etwa
8,5 MeV. Die Differenz von 0,9 MeV je Nukleon wird bei der Kernspaltung
freigesetzt. Da der Urankern 235 Nukleonen besitzt, ergibt sich bei
jeder Spaltung ein Energiebetrag:
W = 0,9 MeV · 235 ~ 210 MeV.
Er setzt sich aus folgenden Teilbeträgen zusammen: |
| Bewegungsenergie der Trümmerkerne: |
175 MeV |
| Bewegungsenergie der prompten Neutronen: |
5 MeV |
| Energie der prompten Gammastrahlung: |
7 MeV |
| Energie der Betateilchen: |
7 MeV |
| Energie der Gammaquanten: |
6 MeV |
| Energie des Neutrinos: |
10 MeV |
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Die auseinander fliegenden Spaltprodukte sowie die Neutronen versetzen
das sie umgebende Kristallgitter in heftigere Schwingungen und erhöhen
dadurch seine Temperatur. |
Vom Energiebetrag W = 210 MeV können in einem Kernreaktor nur
etwa 190 MeV = 1,9 · 108 eV
genutzt werden, das sind rund 90 %. (Die Energie der prompten Gammastrahlen
wird nur z. T. im Innern des Reaktors absorbiert. Die Zerfallsenergie
der Trümmerkerne wird z. T. erst im radioaktiven Abfall
außerhalb des Reaktors frei. Die Energie der Neutrinos kann
praktisch gar nicht genutzt werden, da sie mit Materie kaum wechselwirken.)
Die pro Kernspaltung nutzbare Energie von 1,9 · 108
eV ist ein sehr kleiner Betrag. Um 1 J Wärme zu erzeugen,
müssen etwa 33 Mrd. Urankerne gespalten werden. |
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