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Frage gestellt PatrickF am 19 Nov 2021.
Frage: Wie wird durch Uran Strom erzeugt?
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Tobias Triffterer Beantwortet am 19 Nov 2021:
Bei der Spaltung schwerer Atomkerne wird Energie freigesetzt, da die Spaltprodukte stärker gebunden sind als der Uran-Kern. Das Maximum der Bindungsenergie liegt beim Eisen. Bei leichteren Kernen kann man durch Fusion Energie freisetzen, bei schwereren durch Spaltung.
Da die starke Wechselwirkung, die die Atomkerne zusammenhält, um mehrere Größenordnungen stärker ist als der Elektromagnetismus, der Atome und Moleküle zusammenhält, kann man durch Kernspaltung (und Kernfusion wie in der Sonne) mit wenig Material eine große Energiemenge freisetzen.
Im Kernkraftwerk läuft die Kernspaltung kontrolliert ab (so lange es kein Desaster gibt wie in Tschernobyl und Fukushima) und erhitzt den Reaktorkern. Die Hitze wird über das Kühlmittel abgeführt und letztlich dazu genutzt, Wasser zu verdampfen.
Der Rest funktioniert wie in klassischen Kraftwerken: Der heiße Dampf treibt eine Turbine an, diese ist über ihre Welle mit dem Generator verbunden, der Strom erzeugt.
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Maria Haupt Beantwortet am 19 Nov 2021:
Hallo Patrick
Uran ist ein recht großes Atom, dass man gut spalten kann. In Kernkraftwerken wird meist eine Kettenreaktion ausgelöst. Dabei wird zunächst der Urankern in (meist) 2 kleinere Kerne zerteilt. Die Energie, die gebraucht wird, um diese beiden Atomkerne in sich zusammenzuhalten (das ist die Bindungsenergie) ist geringer als die Bindungsenergie des Urankerns. Das heißt, bei der Spaltung des Kerns wird Energie frei. Diese Energie können wir dann nutzen. Bei der Kettenreaktion werden die Spaltprodukte, also die beiden kleineren Atomkerne, auch nochmal geteilt. Das passiert durch Neutronen, die bei der ersten Spaltung entstanden sind und sich „frei“ bewegen können. Wenn sie mit den kleineren Atomkernen zusammentreffen, spalten sie diese in noch kleinere Atome auf und es wird wieder Energie frei. Diese noch kleineren Atomkerne können auch wieder zerfallen und auch radioaktiver Zerfall spielt eine Rolle, wobei entweder ein Teil des Atomkerns abgespalten wird (das sogenannte Alpha Teilchen) oder durch Umwandlung von Protonen in Neutronen und umgekehrt, werden Elektronen beziehungsweise Positronen (positiv geladene Elektronen) ausgesandt. Auch diese Erzeugen Energie.
Die freigewordene Energie liegt vor allem in Form von kinetischer Energie der kleineren Atomkerne vor, wodurch hohe Temperaturen erzeugt werden. Durch diese thermische Energie (also Hitze) wird Wasser verdampft. Dieser Wasserdampf treibt dann Turbinen an, die letztendlich durch einen Generator den Strom erzeugen.
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