Radioaktivität und Zerfallsarten

Die Atomkatastrophe von Fukushima hat die Welt erschüttert. Spätestens seitdem ist klar: Prinzipiell kann so ein Unfall in jedem Reaktor überall auf der Welt geschehen. Deutschland hat deswegen den Ausstieg aus der Atomenergie beschlossen. In vielen anderen Ländern aber spielen Kernkraftwerke immer noch eine wichtige Rolle für die Energieversorgung.
Die Sendung erläutert die Mechanismen der Kernspaltung und die Funktionsweise eines Druckwasserreaktors. Sie erklärt, wie es zur Katastrophe von Fukushima kommen konnte und was dabei in den Unglücksreaktoren vor sich ging. Die Erkenntnisse aus den Vorgängen in Japan haben große Auswirkungen auf die Sicherheitstechnologie neuer Kernreaktoren, wie ein Beispiel aus Finnland zeigt. Der atomare Rückbau stellt für Deutschland eine große Herausforderung dar. Am Beispiel des stillgelegten Kernkraftwerks Greifswald wird deutlich, wie schwierig und aufwendig der atomare Rückbau ist.
Ein Problem bleibt für alle Kernkraftwerke bestehen, ob stillgelegt oder noch in Betrieb: die Entsorgung der abgebrannten Uran-Brennelemente. Das Problem der atomaren Endlagerung ist noch immer ungelöst.

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Gibt es eine Möglichkeit, Atomkraft komplett ohne Risiko zu erzeugen? Harald Lesch stellt in diesem Video den Flüssigsalzreaktor vor – eine sehr interessante Idee … Dies ist ein Re-Upload, in der wir die Bezeichnung von Hamm-Üntrop als „schneller Brüter“ korrigiert haben. Um einige der weiteren Fragen vorwegzunehmen, die beim ersten Upload auftauchten: 1. Thorium-Reaktor und Flüssigsalzreaktoren sind nicht das gleiche, das ist uns bekannt. Fast alle Konzepte, die einen Thorium-Reaktor zum Ziel haben, wollen ihn als Flüssigsalzreaktor umsetzen. Und fast alle weltweit geplanten Flüssigsalzreaktoren wollen mit Thorium arbeiten. 2. Der Thorium-Reaktoren produzieren zwar weniger Atommüll, aber dafür stärker strahlenden. Es werden immer noch substantielle Mengen produziert, die ein Endlager notwendig machen. 3. Zum Kommentar „Uran 235 ist so ziemlich alles, bloß keine Neutronenquelle“: Bloß weil Uran 235 ein Alphastrahler ist, heißt das nicht, dass es keine Neutronenquelle sein kann. Ein Neutron + Uran 235 setzt drei Neutronen frei. Genau deshalb wird es in Atomreaktoren und Atombomben benutzt. 4. Bei Natururan sind keine Neutronen messbar… weil es hier keine Kettenreaktion gibt (Suchworte „Kettenreaktion“ und „Kritische Masse“ für die Hintergründe). 5. Mit Protonen kommt man bei Atomreaktoren in den Atomkern nicht rein. Und nur davon reden wir hier. In der Sonne sieht das wenig überraschend anders aus. (Suchwort „Nukleare Spallation“ für die Hintergründe) 6. Die Zwischenschritte in der Thoriumzerfallsreihe haben wir weggelassen, weil man bei jeder wissenschaftlichen Darstellung nur eine bestimmte Tiefe anstrebt. 7. Wir sagen nirgendwo, dass es eine neue Erfindung wäre, wenn ein Reaktor sich selbst reguliert. 8. Hamm-Üntrop war kein Flüssigsalzreaktor, aber ein Thorium-Reaktor. Das erste T in THTR-300 steht für Thorium. 90% seines Kernbrennstoffs bestanden aus Thorium, auch wenn der nur zu 30% an der Energiegewinnung beteiligt war. 9. Tritium war nicht nur ein Problem in Hamm-Üntrop aufgrund der Helium-Kühlung, es ist auch ein Problem bei anderen Thorium-Reaktoren, sowohl bei der Variante mit schwerem Wasser (siehe CANDU) also auch bei der Flüssigsalzvariante: Durch das im Salz enthaltene Lithium. 10. Nein, weder in Indien, noch in China, noch in Rußland gibt es (zum Datum des Uploads) einen produktiven Thorium-Flüssigsalzreaktor. Noch ein paar weiterführende Links für Interessierte: https://kevinmeyerson.wordpress.com/2012/04/26/thorium-nuclear-information-resources/ https://independentaustralia.net/environment/environment-display/dont-believe-thorium-nuclear-reactor-hype,4919 http://www.bund-rvso.de/thorium-reaktor-fluessigsalz-klein.html Dieses Video ist eine Produktion des ZDF, in Zusammenarbeit mit objektiv media. Abonnieren? Einfach hier klicken – http://www.youtube.com/terrax_leschundco/?sub_confirmation=1 Mehr Informationen zu Terra X findet ihr hier – http://www.terra-x.de “Leschs Kosmos” gibt es auf dieser Seite – https://www.zdf.de/wissen/leschs-kosmos Terra X bei Facebook – https://www.facebook.com/ZDFterraX Grafiken: Kurzgesagt – In a Nutshell

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Diese Simulation verdeutlicht und veranschaulicht die Vorgänge beim radioaktiven Betazerfall instabiler Atomkerne.

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Diese Simulation verdeutlicht die Vorgänge beim radioaktiven Alpha-Zerfall von instabilen Atomkernen.

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Der radioaktive Zerfall lässt sich mit einfachen Modellexperimenten nachstellen. In diesem Unterrichtsbaustein entwickeln die Schüler:innen basierend auf einem Realversuch eine digitale Simulation des Zerfalls mit Scratch.

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Dieser Unterrichtsbaustein behandelt Schritt für Schritt alle wichtigen Aspekte des Themenbereichs Radioaktivität anhand virtueller Bildschirmexperimente.

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Diese Simulation des JavaLab stellt klassische Würfelversuche nach. Der radioaktive Zerfall wird so als zufälliger Prozess verdeutlicht und die daraus entstehende exponentielle Abnahme der Anzahl noch vorhandener Atomkerne visualisiert.

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HTML5-App: Zerfallsgesetz. Sobald die App mit dem gelben Schaltknopf gestartet wird, beginnen die Atomkerne zu “zerfallen” (Farbwechsel von rot zu schwarz). Mit dem gleichen Button kann man die Simulation unterbrechen und wieder fortsetzen. In diesem Fall wird ein blauer Punkt für die aktuelle Zeit und den Prozentsatz der unzerfallenen Kerne in das Diagramm eingetragen. Man beachte, dass diese Punkte oft nicht genau auf der Kurve liegen, die nach einem Klick auf “Diagramm” sichtbar wird und die der Vorhersage des Zerfallsgesetzes entspricht. Mit dem Schaltknopf “Zurück” lässt sich die Anfangssituation wiederherstellen. Für einen einzelnen Atomkern kann man angeben, mit welcher Wahrscheinlichkeit er innerhalb eines gegebenen Zeitraumes “überlebt”: Während einer Halbwertszeit (T) beträgt diese Wahrscheinlichkeit 50 %. In einem doppelt so langen Zeitraum (2 T) überlebt der Kern nur noch mit 25 % Wahrscheinlichkeit (Hälfte von 50 %), in einem Zeitintervall von drei Halbwertszeiten (3 T) nur noch mit 12,5 % (Hälfte von 25 %) usw. Was man dagegen nicht vorhersagen kann, ist der Zeitpunkt, zu dem ein bestimmter Atomkern zerfällt. Auch wenn beispielsweise die Wahrscheinlichkeit für einen Zerfall in der nächsten Sekunde 99 % beträgt, ist es dennoch möglich, wenn auch äußerst unwahrscheinlich, dass der Kern erst nach Millionen von Jahren zerfällt.

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Der radioaktive Zerfall lässt sich mit einfachen Modellexperimenten nachstellen. In diesem Unterrichtsbaustein entwickeln die Schüler:innen basierend auf einem Realversuch eine digitale Simulation des Zerfalls mit Scratch.

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Dieser Unterrichtsbaustein behandelt Schritt für Schritt alle wichtigen Aspekte des Themenbereichs Radioaktivität anhand virtueller Bildschirmexperimente.

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Diese Geschichte lädt zum Nacherzählen ein und wirft ein Schlaglicht auf die Entdeckungsgeschichte der Radioaktivität: Das lange 19. Jahrhundert neigt sich seinem Ende zu, Polen als Land hat aufgehört zu existieren. Es ist aufgeteilt zwischen Österreich, Preußen und Russland. Was bleibt, ist das Gefühl vieler Menschen zur Polnischen Nation zu gehören, deren Kultur von allen drei Besatzungsmächten unterdrückt wird. In diese Zeit fällt die Geburt der Polin Maria Sklodowska. Ihre Geburtsstadt Warschau ist dem Russischen Reich zugeschlagen. Es darf offiziell nur russisch gesprochen werden, polnische Schulen sind verboten. Nichtsdestoweniger beendet Maria die Sekundarschule im Alter von 15 Jahren als beste Schülerin ihrer Klasse. Sie wird mit einer goldenen Medaille ausgezeichnet.

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Was ist eigentlich Radioaktivität, und wie wirkt Strahlung? Verständlich aufbereitete Auszüge aus Fachtexten vermitteln Grundlagen, von den Eigenschaften radioaktiver Atomkerne über die Strahlenwirkung auf den Körper bis hin zum Strahlenschutz.

Unterrichtsbaustein/-reihe, Arbeitsblatt

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Dieses kurze Quiz prüft dein Verständnis der Grundlagen des Themenbereichs Radioaktivität.

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Dieser interaktive Lückentext erklärt die Grundlagen der Radioaktivität und kann dir helfen, dein Wissen zu prüfen!

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Der radioaktive Zerfall lässt sich mit einfachen Modellexperimenten nachstellen. In diesem Unterrichtsbaustein entwickeln die Schüler:innen basierend auf einem Realversuch eine digitale Simulation des Zerfalls mit Scratch.

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Radioaktivität ist ein Phänomen, das überall um uns herum existiert. Physiker:innen sprechen auch vom Nulleffekt. Mit Hilfe von Großflächenzählrohren lässt sich der Nulleffekt zuverlässig bestimmen.

Experiment, Arbeitsblatt

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Was ist eigentlich Radioaktivität, und wie wirkt Strahlung? Verständlich aufbereitete Auszüge aus Fachtexten vermitteln Grundlagen, von den Eigenschaften radioaktiver Atomkerne über die Strahlenwirkung auf den Körper bis hin zum Strahlenschutz.

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