atomphysik lösungen kapitel 4 - 6. 10.6 kernkraftwerke
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1. Welchem Teil eines herkömmlichen Kohlekraftwerkes entspricht der Reaktor eines Kernkraftwerkes?
DampfkesselDampfturbineGenerator
WWW
10.6 Kernkraftwerke
3.2 Energieumwandlungen bei Kohlekraftwerk und Kernkraftwerk
Seite 16, 17
1. Welchem Teil eines herkömmlichen Kohlekraftwerkes entspricht der Reaktor eines Kernkraftwerkes?
Dampfkessel WDampfturbineGenerator
WW
10.6 Kernkraftwerke
3. In welcher chemischen Form wird das Uran in Leichtwasser-reaktoren verwendet?
2
6
Metallisches UranUrandioxid UO
Uranhexafluorid UF
WWW
10.6 Kernkraftwerke
6.1 Kernkraftwerk mit Siedewasserreaktor
Seite 39
2
Metallisches Uran
Urandioxid UO
WW
6Uranhexafluorid UF W
10.6 Kernkraftwerke
3. In welcher chemischen Form wird das Uran in Leichtwasser-reaktoren verwendet?
6. Welcher Stoff wird in heutigen Leichtwasserreaktoren als Kühlmittel eingesetzt?
HeliumgasWasserdampfWasser
WWW
10.6 Kernkraftwerke
Seite 39
6. Welcher Stoff wird in heutigen Leichtwasserreaktoren als Kühlmittel eingesetzt?
HeliumgasWasserdampf
Wasser
WWW
10.6 Kernkraftwerke
6.1 Kernkraftwerk mit Siedewasserreaktor
7. Wie viel Kühlkreisläufe (außer Kondensatorkreislauf) besitzt ein Kernkraftwerk mit Siedewasserreaktor?
3 Kühlkreisläufe2 Kühlkreisläufe1 Kühlkreislauf
WWW
10.6 Kernkraftwerke
7. Wie viel Kühlkreisläufe (außer Kondensatorkreislauf) besitzt ein Kernkraftwerk mit Siedewasserreaktor?
3 Kühlkreisläufe2 Kühlkreisläufe
1 Kühlkreislauf
WWW
10.6 Kernkraftwerke
6.1 Kernkraftwerk mit SiedewasserreaktorSeite 39
1 Kühlkreislauf
8. Wie viel Kühlkreisläufe (außer Kondensatorkreislauf) besitzt ein Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor?
10.6 Kernkraftwerke
3 Kühlkreisläufe2 Kühlkreisläufe1 Kühlkreislauf
WWW
8. Wie viel Kühlkreisläufe (außer Kondensatorkreislauf) besitzt ein Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor?
10.6 Kernkraftwerke
3 Kühlkreisläufe
2 Kühlkreisläufe
WW
1 Kühlkreislauf W6.2 Kernkraftwerk mit DruckwasserreaktorSeite 41
1. Kühlkreislauf
2. Kühlkreislauf
9. In Brutreaktoren finden Kernspaltungen statt (Energiegewinnung). Gleichzeitig wird
aus U-238 das Isotop U-235 erbrütet,aus U-238 das Isotop U-233 erbrütet,aus U-238 Pu-239 erbrütet.
WWW
10.6 Kernkraftwerke
6.3 Kernkraftwerk mit Schnellem Brutreaktor
Seite 42
9. In Brutreaktoren finden Kernspaltungen statt (Energiegewinnung). Gleichzeitig wird
aus U-238 das Isotop U-235 erbrütet,aus U-238 das Isotop U-233 erbrütet,
aus U-238 Pu-239 erbrütet.
WWW
10.6 Kernkraftwerke
18. Um welchen Reaktortyp handelte es sich beim RBMK 1000?
SiedewasserreaktorDruckwasserreaktorSchneller Brüter
WWW
10.6 Kernkraftwerke
6.5 Kernkraftwerk mit Siedewasser-Druckröhrenreaktor
Seite 45
18. Um welchen Reaktortyp handelte es sich beim RBMK 1000?
Siedewasserreaktor WDruckwasserreaktorSchneller Brüter
WW
10.6 Kernkraftwerke
19. Welcher Spaltstoff (Erstkern) wird beim RBMK 1000 verwendet?
U-233U-235Pu-239
WWW
10.6 Kernkraftwerke
19. Welcher Spaltstoff (Erstkern) wird beim RBMK 1000 verwendet?
U-233
U-235
WW
Pu-239 W
10.6 Kernkraftwerke
6.5 Kernkraftwerk mit Siedewasser-Druckröhrenreaktor
Seite 45
20. Mit welchem Moderator werden beim RBMK 1000 die schnellen Neutronen auf langsame Geschwindigkeit abgebremst?
2
2
Mit Leichtem Wasser H O
Mit Schwerem Wasser D O
Mit Kohlenstoff (Graphit)
WWW
10.6 Kernkraftwerke
Seite 45
6.5 Kernkraftwerk mit Siedewasser-Druckröhrenreaktor
20. Mit welchem Moderator werden beim RBMK 1000 die schnellen Neutronen auf langsame Geschwindigkeit abgebremst?
2
2
Mit Leichtem Wasser H O
Mit Schwerem Wasser D O
Mit Kohlenstoff (Graphit)
WWW
10.6 Kernkraftwerke
21. Der RBMK 1000 hat statt eines einzelnen Reaktordruckgefäßes
2 getrennt angeordnete Reaktordruckgefäße,10 getrennt angeordnete Reaktordruckgefäße,Über 1 600 Druckröhren, in denensich die Brennelemente befinden.
WW
W
10.6 Kernkraftwerke
6.5 Kernkraftwerk mit Siedewasser-Druckröhrenreaktor
Seite 45
21. Der RBMK 1000 hat statt eines einzelnen Reaktordruckgefäßes
2 getrennt angeordnete Reaktordruckgefäße,10 getrennt angeordnete Reaktordruckgefäße,Über 1 600 Druckröhren, in denen
sich die Brennelemente befinden.
WW
W
10.6 Kernkraftwerke
1. Wie nennt man eine Anlage, in der eine kontrollierte Kettenreaktion abläuft?
ReaktorModeratorAbsorber
WWW
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
5.1 Aufbau eines Kernreaktors
Seite 30
1. Wie nennt man eine Anlage, in der eine kontrollierte Kettenreaktion abläuft?
Reaktor WModeratorAbsorber
WW
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
2. Was entsteht bei der Spaltung eines Kerns U-235 außer den beiden Trümmerkernen?
2 bis 3 Alphateilchen2 bis 3 Protonen2 bis 3 Neutronen
WWW
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
5.2 Spaltneutronen
Seite 30
2. Was entsteht bei der Spaltung eines Kerns U-235 außer den beiden Trümmerkernen?
2 bis 3 Alphateilchen2 bis 3 Protonen
2 bis 3 Neutronen
WWW
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
4. Mit welchen Neutronen lassen sich die Kerne des U-235 am effektivsten spalten? Mit
schnellen Neutronen,mittelschnellen Neutronen,langsamen Neutronen.
WWW
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
Seite 32
5.3 Moderator
4. Mit welchen Neutronen lassen sich die Kerne des U-235 am effektivsten spalten? Mit
schnellen Neutronen,mittelschnellen Neutronen,
langsamen Neutronen.
WWW
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
5. Wie nennt man den Stoff, mit dem man in einem Reaktor die schnellen Neutronen gezielt abgebremst werden?
SpaltstoffModeratorReflektor
WWW
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
5. Wie nennt man den Stoff, mit dem man in einem Reaktor die schnellen Neutronen gezielt abgebremst werden?
Spaltstoff
Moderator
WW
Reflektor W
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
Seite 32
5.3 Moderator
6. Welcher Stoff wird in Leichtwasserreaktoren als Moderator verwendet?
WasserBorKohlenstoff (Graphit)
WWW
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
Seite 33
5.3 Moderator
6. Welcher Stoff wird in Leichtwasserreaktoren als Moderator verwendet?
Wasser WBorKohlenstoff (Graphit)
WW
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
11. Wodurch lässt sich die Kettenreaktion in einem Reaktor steuern?
Veränderung der Anzahlder BrennstäbeAbsorption einer mehr oder mindergroßen Anzahl von NeutronenVeränderung der durchlaufenden Kühlmittelmenge
W
WW
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
5.5 Steuerung der Kettenreaktion
Seite 34
11. Wodurch lässt sich die Kettenreaktion in einem Reaktor steuern?
Veränderung der Anzahlder BrennstäbeAbsorption einer mehr oder minder
großen Anzahl von Neutronen
W
WVeränderung der durchlaufenden Kühlmittelmenge W
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
12. Welcher der genannten Stoffe eignet sich für die Herstellung von Steuerstäben?
BorBleiGraphit
WWW
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
12. Welcher der genannten Stoffe eignet sich für die Herstellung von Steuerstäben?
Bor WBleiGraphit
WW
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
Seite 34
5.5 Steuerung der Kettenreaktion
14. Wie verhält sich ein Reaktor, wenn die Steuerstäbe in ihrer ganzen Länge in den Reaktor gesenkt werden?
Die Kettenreaktion schwillt an.Die Kettenreaktion erlischt.Die Neutronen werdenverstärkt abgebremst.
WW
W
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
5.5 Steuerung der Kettenreaktion
Seite 35
14. Wie verhält sich ein Reaktor, wenn die Steuerstäbe in ihrer ganzen Länge in den Reaktor gesenkt werden?
Die Kettenreaktion schwillt an.
Die Kettenreaktion erlischt.
WW
Die Neutronen werdenverstärkt abgebremst. W
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
15. In einem Leichtwasserreaktor kann es zu keiner unkontrollierten Kettenreaktion kommen, weil bei einem zu starken Temperaturanstieg das Wasser (der Moderator) verstärkt verdampft und dann
der Wasserdampf die Kernspaltung löscht,der Wasserdampf die Neutronen verstärkt absorbiert,pro Volumeneinheit nicht mehr genug Wasser zumAbbremsen der Neutronen vorhanden ist.
WW
W
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
Seite 33 5.4 Temperaturabhängigkeit des Moderatoreffekts
15. In einem Leichtwasserreaktor kann es zu keiner unkontrollierten Kettenreaktion kommen, weil bei einem zu starken Temperaturanstieg das Wasser (der Moderator) verstärkt verdampft und dann
der Wasserdampf die Kernspaltung löscht,der Wasserdampf die Neutronen verstärkt absorbiert,pro Volumeneinheit nicht mehr genug Wasser zum
Abbremsen der Neutronen vorhanden ist.
WW
W
10.5 Kontrollierte Kernspaltung
1. Welches natürliche Uranisotop wird für Kernspaltungen in Reaktoren verwendet?
Uran-234Uran-235Uran-238
WWW
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
4.2 Kernspaltung und Spaltprodukte
Seite 24
1. Welches natürliche Uranisotop wird für Kernspaltungen in Reaktoren verwendet?
Uran-234
Uran-235
WW
Uran-238 W
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
2. Wie hoch ist der Gehalt an Uran-235 im natürlichen Uran?
0,7%10,0%50,0%
WWW
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
2. Wie hoch ist der Gehalt an Uran-235 im natürlichen Uran?
0,7% W10,0%50,0%
WW
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
4.2 Kernspaltung und Spaltprodukte
Seite 24
3. Welchen Anteil an Uran-235 besitzt angereichertes Uran, das in Kernkraftwerken verwendet wird?
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
1 - 2%3 - 4%8 - 10%
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3. Welchen Anteil an Uran-235 besitzt angereichertes Uran, das in Kernkraftwerken verwendet wird?
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
1 - 2%
3 - 4%
WW
8 - 10% W
4.2 Kernspaltung und Spaltprodukte
Seite 25
4. Durch welches Teilchen wird die Spaltung eines Urankerns ausgelöst?
ElektronProtonNeutron
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10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
Seite 23
4.2 Kernspaltung und Spaltprodukte
4. Durch welches Teilchen wird die Spaltung eines Urankerns ausgelöst?
ElektronProton
Neutron
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10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
5. Was geschieht mit einem Urankern bei der Spaltung?
Zerfall in 2 Trümmerkerne und NeutronenZerfall in 3 TrümmerkerneZerfall in Protonen und Neutronen
WWW
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
5. Was geschieht mit einem Urankern bei der Spaltung?
Zerfall in 2 Trümmerkerne und Neutronen WZerfall in 3 TrümmerkerneZerfall in Protonen und Neutronen
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10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
Seite 24
4.2 Kernspaltung und Spaltprodukte
7. Bei einer Kernspaltung entstehen zwei Trümmerkerne. Welche Teilchen werden zusätzlich frei?
NeutronenProtonenAlphateilchen
WWW
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
7. Bei einer Kernspaltung entstehen zwei Trümmerkerne. Welche Teilchen werden zusätzlich frei?
Neutronen WProtonenAlphateilchen
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10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
Seite 24
4.2 Kernspaltung und Spaltprodukte
8. Wie viel Neutronen werden im Mittel bei jeder Kernspaltung frei?
1 Neutron2 bis 3 Neutronen10 Neutronen
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10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
8. Wie viel Neutronen werden im Mittel bei jeder Kernspaltung frei?
1 Neutron
2 bis 3 Neutronen
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10 Neutronen W
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
Seite 24
4.2 Kernspaltung und Spaltprodukte
9. Durch welche Neutronen wird Uran-235 am effektivsten gespalten?
Langsame NeutronenMittelschnelle NeutronenSchnelle Neutronen
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10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
Seite 24 4.2 Kernspaltung und Spaltprodukte
9. Durch welche Neutronen wird Uran-235 am effektivsten gespalten?
Langsame Neutronen WMittelschnelle NeutronenSchnelle Neutronen
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10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
12. Wie heißt bei der folgenden Kernreaktionsgleichung die fehlende Massenzahl des Xenon-Isotops?
Massenzahl 90Massenzahl 236Massenzahl 143
WWW
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
235 1 90 192 0 54 38 0U n Xe Sr 3 n
12. Wie heißt bei der folgenden Kernreaktionsgleichung die fehlende Massenzahl des Xenon-Isotops?
Massenzahl 90Massenzahl 236
Massenzahl 143
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10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
235 1 90 192 0 54 38 0U n Xe Sr 3 n
Linke Seite:235 1 236
Rechte Seite:x 90 3 1 236
x 90 3 236x 93 236
x 236 93x 143
15. Wie groß ist bei Uran-235 die kritische Masse (System in Kugelform sowie unreflektiert und unmoderiert)?
Etwa 1 kgEtwa 10 kgEtwa 50 kg
WWW
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
Seite 27
4.4 Kettenreaktion im Uran-235
15. Wie groß ist bei Uran-235 die kritische Masse (System in Kugelform sowie unreflektiert und unmoderiert)?
Etwa 1 kgEtwa 10 kg
Etwa 50 kg
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10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
16. Was geschieht mit der Masse von 1 kg U-235, wenn alle Uranatome gespalten werden?
Durch die Vielzahl unterschiedlicherSpaltprodukte nimmt die Masse um 10 g zu.1 g der Gesamtmasse wird in Energieumgewandelt (Massenverlust).Die Massen sind vor und nach derSpaltung gleich.
W
W
W
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
4.4 Kettenreaktion im Uran-235
Seite 28
16. Was geschieht mit der Masse von 1 kg U-235, wenn alle Uranatome gespalten werden?
Durch die Vielzahl unterschiedlicherSpaltprodukte nimmt die Masse um 10 g zu.1 g der Gesamtmasse wird in Energie
umgewandelt (Massenverlust).
W
WDie Massen sind vor und nach derSpaltung gleich. W
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
17. Neutronen mittlerer Geschwindigkeit werden von Uran-238 aufgenommen. Was geschieht dadurch letztlich?
Der Kern zerplatzt.Es entsteht Pu-239.Es entsteht U-235.
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10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
4.5 Erzeugung von Plutonium-239 und Uran-233
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17. Neutronen mittlerer Geschwindigkeit werden von Uran-238 aufgenommen. Was geschieht dadurch letztlich?
Der Kern zerplatzt.
Es entsteht Pu-239.
WW
Es entsteht U-235. W
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
18. Wodurch werden in der Natur sehr geringe Mengen von Pu-239 ständig neu gebildet?
Einige Urankerne spalten sich spontan underzeugen dabei Plutonium.Neutronen der natürlichen Höhenstrahlung wandelnU-238 in drei Stufen zu Pu-239 um.Plutonium tritt in den natürlichenUran-Zerfallsrei
W
W
hen auf. W
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
4.5 Erzeugung von Plutonium-239 und von Uran-233
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18. Wodurch werden in der Natur sehr geringe Mengen von Pu-239 ständig neu gebildet?
Einige Urankerne spalten sich spontan underzeugen dabei Plutonium.Neutronen der natürlichen Höhenstrahlung wandeln
U-238 in drei Stufen zu Pu-239 um.
W
WPlutonium tritt in den natürlichenUran-Zerfallsreihen auf. W
10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
20. Wie nennt man die gezielte Gewinnung von Pu-239 und U-233?
IonisierungKernspaltungBrüten (breeding)
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10.4 Kernspaltung und Kettenreaktion
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