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	<id>https://staging.moocwiki.org/index.php?action=history&amp;feed=atom&amp;title=Kernspaltung_-_Physik</id>
	<title>Kernspaltung - Physik - Versionsgeschichte</title>
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	<updated>2026-07-29T06:15:31Z</updated>
	<subtitle>Versionsgeschichte dieser Seite in MOOCsWiki Staging</subtitle>
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		<id>https://staging.moocwiki.org/index.php?title=Kernspaltung_-_Physik&amp;diff=41212&amp;oldid=prev</id>
		<title>Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://staging.moocwiki.org/index.php?title=Kernspaltung_-_Physik&amp;diff=41212&amp;oldid=prev"/>
		<updated>2026-07-28T13:44:22Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;b&gt;Neue Seite&lt;/b&gt;&lt;/p&gt;&lt;div&gt;{{T}}&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Kernspaltung - Physik =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Einleitung =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bei der &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Kernspaltung&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; wird ein schwerer [[Atomkern]] in zwei meist mittelschwere Kerne zerlegt. Dabei werden [[Neutron|Neutronen]] und sehr viel [[Energie]] frei. Dieser Vorgang ist ein zentrales Thema der [[Kernphysik]]: Er erklärt sowohl die Energiegewinnung in einem [[Kernreaktor]] als auch die Entstehung radioaktiver [[Spaltprodukt|Spaltprodukte]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In diesem aiMOOC lernst Du den Ablauf der neutroneninduzierten Spaltung von [[Uran-235]], die Ursache der Energiefreisetzung, die Bedingungen einer [[Kettenreaktion]] und die Regelung eines Reaktors kennen. Außerdem vergleichst Du Kernspaltung und [[Kernfusion]] und beurteilst Chancen und Risiken der Nutzung.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:Nuclear fission.svg|500px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{#ev:youtube|   https://www.youtube.com/watch?v=SxtzZwoeUsg   |500|center}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Lernziele ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nach der Bearbeitung kannst Du die Kernspaltung mit einem Kernmodell erklären, eine einfache Reaktionsgleichung prüfen und den Zusammenhang zwischen [[Massendefekt]], [[Bindungsenergie]] und frei werdender Energie beschreiben. Du kannst außerdem eine Kettenreaktion mithilfe des Multiplikationsfaktors einordnen und wichtige Bauteile eines Kernreaktors ihren Funktionen zuordnen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Physikalische Grundlagen =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Aufbau schwerer Atomkerne ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ein Atomkern besteht aus positiv geladenen [[Proton|Protonen]] und ungeladenen Neutronen. Beide Teilchen werden als [[Nukleon|Nukleonen]] bezeichnet. Die Protonenzahl bestimmt das chemische Element, die Summe aus Protonen und Neutronen heißt &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Massenzahl&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Isotop|Isotope]] eines Elements besitzen gleich viele Protonen, aber unterschiedlich viele Neutronen. Das Isotop Uran-235 enthält 92 Protonen und 143 Neutronen. Es ist &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;spaltbar&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;: Nach dem Einfang eines geeigneten Neutrons kann sein Kern in zwei kleinere Kerne zerfallen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Warum schwere Kerne gespalten werden können ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Im Kern wirken zwei wichtige Effekte gegeneinander. Die kurzreichweitige [[Starke Wechselwirkung|starke Wechselwirkung]] bindet die Nukleonen. Gleichzeitig stoßen sich die positiv geladenen Protonen elektrisch ab. Bei sehr schweren Kernen ist dieses Gleichgewicht empfindlich. Nimmt ein solcher Kern zusätzliche Energie auf, kann er sich verformen und spalten.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die mittlere Bindungsenergie pro Nukleon ist bei mittelschweren Kernen größer als bei sehr schweren Kernen. Deshalb sind die Spaltprodukte insgesamt stärker gebunden. Die Differenz wird als Energie frei.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:Binding energy curve - common isotopes-de.svg|600px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die Kurve zeigt: Kerne im Bereich um Eisen besitzen eine besonders große Bindungsenergie pro Nukleon. Sowohl die Spaltung sehr schwerer Kerne als auch die Fusion sehr leichter Kerne kann daher Energie freisetzen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Ablauf der Kernspaltung =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Neutroneneinfang und Zwischenkern ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ein langsames Neutron kann von einem Uran-235-Kern eingefangen werden. Kurzzeitig entsteht ein angeregter Uran-236-Kern. Das Sternchen kennzeichnet den angeregten Zustand:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;{}^{235}_{92}\mathrm{U}+{}^{1}_{0}\mathrm{n}\rightarrow{}^{236}_{92}\mathrm{U}^{*}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Der angeregte Kern verformt sich. Die elektrische Abstoßung der Protonen begünstigt schließlich die Trennung in zwei Spaltfragmente.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Beispiel einer Spaltreaktion ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Eine mögliche Reaktion lautet:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;{}^{235}_{92}\mathrm{U}+{}^{1}_{0}\mathrm{n}\rightarrow{}^{141}_{56}\mathrm{Ba}+{}^{92}_{36}\mathrm{Kr}+3\,{}^{1}_{0}\mathrm{n}+E&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die Gleichung erfüllt zwei Erhaltungssätze. Links und rechts ist die Summe der Massenzahlen 236. Auch die Summe der Kernladungszahlen bleibt mit 92 erhalten. Barium und Krypton sind nur ein mögliches Produktpaar; tatsächlich gibt es viele verschiedene Spaltkanäle.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:Uranium-235 fission product-en.svg|550px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die Verteilung der Spaltprodukte besitzt typischerweise zwei Häufigkeitsbereiche. Eine Spaltung erzeugt daher nicht immer dieselben beiden Nuklide.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Frei werdende Energie ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bei einer Spaltung von Uran-235 werden ungefähr &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;200 MeV&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; frei. Das entspricht etwa&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;200\,\mathrm{MeV}\approx 3{,}2\cdot10^{-11}\,\mathrm{J}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
pro gespaltenem Kern. Dieser Wert wirkt klein, ist aber auf ein einzelnes Atom bezogen sehr groß. Ein großer Teil der Energie steckt zunächst in der Bewegungsenergie der Spaltfragmente. Sie werden im Brennstoff abgebremst und erwärmen ihn.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die Gesamtmasse der Produkte ist geringfügig kleiner als die Gesamtmasse vor der Reaktion. Dieser [[Massendefekt]] wird nach Einsteins Beziehung in Energie umgewandelt:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;E=\Delta m\cdot c^{2}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Dabei ist &amp;lt;math&amp;gt;\Delta m&amp;lt;/math&amp;gt; die Massendifferenz und &amp;lt;math&amp;gt;c&amp;lt;/math&amp;gt; die Lichtgeschwindigkeit.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{#ev:youtube|   https://www.youtube.com/watch?v=MIXVuiyDX5Y   |500|center}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Kettenreaktion =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Vom einzelnen Ereignis zur Reaktionsfolge ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bei einer Spaltung entstehen meistens zwei bis drei schnelle Neutronen. Treffen einige von ihnen auf weitere spaltbare Kerne, können sie neue Spaltungen auslösen. So entsteht eine [[Kettenreaktion]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:Nuclear fission chain reaction.svg|600px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{#ev:youtube|   https://www.youtube.com/watch?v=1y8CquCOnDs   |500|center}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nicht jedes Neutron verursacht eine neue Spaltung. Manche Neutronen verlassen das Material, andere werden ohne Spaltung eingefangen. Entscheidend ist der &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Multiplikationsfaktor&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; &amp;lt;math&amp;gt;k&amp;lt;/math&amp;gt;:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable&amp;quot;&lt;br /&gt;
! Zustand&lt;br /&gt;
! Bedeutung&lt;br /&gt;
! Folge&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;unterkritisch&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
| &amp;lt;math&amp;gt;k&amp;lt;1&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
| Die Zahl der Spaltungen nimmt ab.&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;kritisch&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
| &amp;lt;math&amp;gt;k=1&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
| Die Reaktionsrate bleibt im Mittel konstant.&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;überkritisch&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
| &amp;lt;math&amp;gt;k&amp;gt;1&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
| Die Zahl der Spaltungen nimmt zu.&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In einem gleichmäßig arbeitenden Reaktor bedeutet &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;kritisch&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; einen stabilen Betrieb. Der Begriff bedeutet hier nicht automatisch eine Gefahrensituation.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Kritische Masse und Geometrie ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Eine selbsterhaltende Kettenreaktion benötigt genügend spaltbares Material in einer geeigneten Form. Die erforderliche &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;kritische Masse&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; ist keine feste Stoffkonstante. Sie hängt unter anderem von Material, Dichte, Anreicherung, Form, Moderator und Neutronenreflektoren ab. In einer kompakten Anordnung entweichen im Verhältnis weniger Neutronen als aus einer dünn verteilten Schicht.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Moderator und Steuerstäbe ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die bei der Spaltung entstehenden Neutronen sind zunächst schnell. In vielen Reaktortypen werden sie durch einen [[Moderator]] abgebremst. Wasser, schweres Wasser oder Graphit können diese Aufgabe übernehmen. Langsame, thermische Neutronen spalten Uran-235 mit höherer Wahrscheinlichkeit als schnelle Neutronen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Steuerstab|Steuerstäbe]] bestehen aus Stoffen, die Neutronen gut absorbieren, zum Beispiel Bor- oder Cadmiumverbindungen. Werden sie weiter in den Reaktorkern eingefahren, sinkt die Zahl freier Neutronen. Werden sie herausgezogen, kann die Reaktionsrate steigen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ein kleiner Anteil der Neutronen wird erst beim radioaktiven Zerfall bestimmter Spaltprodukte freigesetzt. Diese &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;verzögerten Neutronen&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; sind für die technische Regelbarkeit eines Reaktors besonders wichtig.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:Thermal reactor diagram.svg|600px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Kernspaltung im Kernreaktor =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Energieumwandlung ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ein Kernkraftwerk wandelt die Energie in mehreren Schritten um:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;\text{Kernenergie}\rightarrow\text{innere Energie}\rightarrow\text{Bewegungsenergie der Turbine}\rightarrow\text{elektrische Energie}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Im Brennstoff werden Spaltfragmente abgebremst und erzeugen Wärme. Ein Kühlmittel transportiert die Wärme weiter. Wasserdampf treibt eine Turbine an, die mit einem Generator gekoppelt ist. Die Kernspaltung liefert also Wärme; der elektrische Strom entsteht erst im Generator.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:PressurizedWaterReactor.gif|650px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{#ev:youtube|   https://www.youtube.com/watch?v=24UmCX_DGXE   |500|center}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Wichtige Bauteile ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable&amp;quot;&lt;br /&gt;
! Bauteil&lt;br /&gt;
! Aufgabe&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Brennelement&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
| Enthält den Kernbrennstoff, in dem Spaltungen stattfinden.&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Moderator&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
| Bremst schnelle Neutronen ab.&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Steuerstäbe&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
| Absorbieren Neutronen und regeln die Reaktionsrate.&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Kühlmittel&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
| Transportiert Wärme aus dem Reaktorkern.&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Abschirmung und Sicherheitsbehälter&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
| Verringern Strahlenbelastung und begrenzen die Freisetzung radioaktiver Stoffe.&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Spaltprodukte, Strahlung und Sicherheit =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Viele Spaltprodukte sind neutronenreich und daher [[Radioaktivität|radioaktiv]]. Sie können Beta- und Gammastrahlung aussenden und zerfallen teilweise über mehrere Schritte. Dadurch entsteht auch nach dem Abschalten eines Reaktors &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Nachzerfallswärme&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;. Die Kühlung muss deshalb weiter funktionieren.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Zum sicheren Umgang gehören mehrere Barrieren, zuverlässige Kühlsysteme, Mess- und Abschalttechnik sowie [[Strahlenschutz]]. Verbrauchte Brennelemente enthalten kurz- und langlebige Radionuklide. Ihre sichere Zwischen- und Endlagerung ist eine langfristige technische und gesellschaftliche Aufgabe.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Kernspaltung hat Anwendungen in der Stromerzeugung, Forschung und Herstellung bestimmter Radionuklide. Gleichzeitig müssen Unfallfolgen, radioaktive Abfälle, Ressourcenbedarf, Kosten und die Gefahr militärischer Nutzung berücksichtigt werden. Eine sachliche Bewertung trennt physikalische Fakten von politischen oder ethischen Werturteilen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Historische Entwicklung =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ende 1938 wiesen [[Otto Hahn]] und [[Fritz Straßmann]] nach dem Beschuss von Uran chemisch Barium nach. [[Lise Meitner]] und [[Otto Frisch]] deuteten das Ergebnis Anfang 1939 physikalisch als Spaltung eines schweren Atomkerns und erklärten die Energiefreisetzung mithilfe des Massendefekts. Frisch prägte dafür den englischen Ausdruck &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;fission&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:Otto Hahn und Lise Meitner.jpg|500px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Lise Meitner und Otto Hahn arbeiteten über viele Jahre gemeinsam an Fragen der Radioaktivität und Kernphysik. Die Geschichte der Entdeckung zeigt, wie experimentelle Chemie, theoretische Physik und internationale Zusammenarbeit zusammenwirkten.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Datei:Otto Hahn&amp;#039;s notebook 1938 - Deutsches Museum - Munich.jpg|500px|rahmenlos|center]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Kernspaltung und Kernfusion im Vergleich =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable&amp;quot;&lt;br /&gt;
! Merkmal&lt;br /&gt;
! Kernspaltung&lt;br /&gt;
! Kernfusion&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Ausgangskerne&lt;br /&gt;
| Sehr schwere Kerne&lt;br /&gt;
| Sehr leichte Kerne&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Vorgang&lt;br /&gt;
| Ein Kern zerfällt in kleinere Kerne&lt;br /&gt;
| Zwei Kerne verschmelzen&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Typisches Beispiel&lt;br /&gt;
| Uran-235 wird durch ein Neutron gespalten&lt;br /&gt;
| Deuterium und Tritium verschmelzen&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Energieursache&lt;br /&gt;
| Zunahme der Bindungsenergie pro Nukleon und Massendefekt&lt;br /&gt;
| Zunahme der Bindungsenergie pro Nukleon und Massendefekt&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Heutige technische Nutzung&lt;br /&gt;
| Kontrollierte Kettenreaktion in Kernreaktoren&lt;br /&gt;
| Energiequelle der Sterne; technische Stromerzeugung noch Gegenstand der Entwicklung&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Kernspaltung und Kernfusion sind verschiedene Kernreaktionen. Gemeinsam ist ihnen, dass Produkte stärker gebunden sein können als die Ausgangskerne und dadurch Energie frei wird.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Zusammenfassung =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Bei der neutroneninduzierten Kernspaltung nimmt ein schwerer Kern ein Neutron auf und zerfällt in zwei Spaltfragmente. Zusätzlich entstehen Neutronen, Strahlung und ungefähr 200 MeV Energie. Die Energie stammt aus dem Massendefekt und zeigt sich vor allem als Bewegungsenergie der Spaltprodukte.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Eine Kettenreaktion ist möglich, wenn genügend der freigesetzten Neutronen weitere Spaltungen auslösen. Moderator und Steuerstäbe beeinflussen die Neutronen und ermöglichen einen kontrollierten Reaktorbetrieb. Radioaktive Spaltprodukte, Nachzerfallswärme und langlebige Abfälle machen umfangreiche Sicherheitsmaßnahmen erforderlich.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Interaktive Aufgaben =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Quiz: Teste Dein Wissen ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Was geschieht bei einer Kernspaltung?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Ein schwerer Atomkern zerfällt in kleinere Kerne)&lt;br /&gt;
(!Zwei leichte Atomkerne verschmelzen)&lt;br /&gt;
(!Ein Elektron wird in ein Proton umgewandelt)&lt;br /&gt;
(!Ein Atom verliert nur seine Elektronen)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Welches Teilchen löst häufig die Spaltung von Uran-235 aus?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Ein Neutron)&lt;br /&gt;
(!Ein Elektron)&lt;br /&gt;
(!Ein Photon sichtbaren Lichts)&lt;br /&gt;
(!Ein Proton aus der Atomhülle)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Welcher Zwischenkern entsteht nach dem Neutroneneinfang von Uran-235?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Uran-236 im angeregten Zustand)&lt;br /&gt;
(!Uran-234 im Grundzustand)&lt;br /&gt;
(!Plutonium-239)&lt;br /&gt;
(!Helium-4)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Warum wird bei der Kernspaltung Energie frei?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Die Produkte besitzen zusammen eine kleinere Masse)&lt;br /&gt;
(!Die elektrische Ladung verschwindet)&lt;br /&gt;
(!Neutronen werden vollständig vernichtet)&lt;br /&gt;
(!Die Protonenzahl verdoppelt sich)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Was bedeutet ein Multiplikationsfaktor k gleich eins?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Die Reaktionsrate bleibt im Mittel konstant)&lt;br /&gt;
(!Die Reaktion endet sofort)&lt;br /&gt;
(!Jede Spaltung erzeugt keine Neutronen)&lt;br /&gt;
(!Die Masse des Brennstoffs bleibt unverändert)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Welche Aufgabe hat ein Moderator im Reaktor?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Er bremst schnelle Neutronen ab)&lt;br /&gt;
(!Er erzeugt elektrische Spannung)&lt;br /&gt;
(!Er beschleunigt die Turbine)&lt;br /&gt;
(!Er lagert Spaltprodukte dauerhaft)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Wie wirken weiter eingefahrene Steuerstäbe?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Sie absorbieren mehr Neutronen)&lt;br /&gt;
(!Sie erhöhen die Uranmasse)&lt;br /&gt;
(!Sie erzeugen zusätzliche Protonen)&lt;br /&gt;
(!Sie ersetzen das Kühlmittel)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;In welcher Form liegt der größte Teil der Spaltenergie zunächst vor?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Als Bewegungsenergie der Spaltfragmente)&lt;br /&gt;
(!Als Schallenergie außerhalb des Reaktors)&lt;br /&gt;
(!Als Lageenergie der Elektronenhülle)&lt;br /&gt;
(!Als chemische Energie des Wassers)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Warum entsteht nach dem Abschalten weiterhin Wärme?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Radioaktive Spaltprodukte zerfallen weiter)&lt;br /&gt;
(!Die Turbine erzeugt neue Atomkerne)&lt;br /&gt;
(!Der Generator spaltet Uran)&lt;br /&gt;
(!Das Kühlwasser wird radioaktiv verbrannt)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{MC}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Welche Aussage unterscheidet Kernspaltung und Kernfusion korrekt?&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
(Bei der Spaltung zerfällt ein schwerer Kern)&lt;br /&gt;
(!Bei der Spaltung verschmelzen leichte Kerne)&lt;br /&gt;
(!Bei der Fusion wird Uran-235 durch Neutronen geteilt)&lt;br /&gt;
(!Beide Begriffe bezeichnen denselben Vorgang)&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Memory ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;div class=&amp;quot;memo-quiz&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
{|&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Uran-235 || spaltbares Isotop&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Moderator || bremst Neutronen&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Steuerstab || absorbiert Neutronen&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Massendefekt || Ursache der Energiefreisetzung&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Spaltprodukt || meist radioaktiver Tochterkern&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Kettenreaktion || Folge weiterer Kernspaltungen&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Nachzerfallswärme || Wärme nach dem Abschalten&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Drag and Drop ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;div class=&amp;quot;lueckentext-quiz&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| class=&amp;quot;wikitable&amp;quot; &lt;br /&gt;
! Ordne die richtigen Begriffe zu.&lt;br /&gt;
! Funktion im Reaktor&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Brennelement&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
| Ort der Kernspaltungen&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Moderator&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
| Abbremsung schneller Neutronen&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Steuerstab&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
| Aufnahme freier Neutronen&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Kühlmittel&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
| Transport thermischer Energie&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Generator&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
| Erzeugung elektrischer Energie&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;br /&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Kreuzworträtsel ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;div class=&amp;quot;kreuzwort-quiz&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
{|&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Neutron || Welches ungeladene Teilchen kann Uran-235 spalten?&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Moderator || Welches Reaktorbauteil bremst schnelle Neutronen?&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Kettenreaktion || Wie heißt eine sich selbst fortsetzende Folge von Spaltungen?&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Massendefekt || Wie heißt die Massendifferenz, die in Energie umgewandelt wird?&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Steuerstab || Welches Bauteil absorbiert Neutronen zur Regelung?&lt;br /&gt;
|-&lt;br /&gt;
| Spaltprodukt || Wie heißt ein bei der Kernspaltung entstehender Tochterkern?&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
{{E}}&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== LearningApps ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;iframe&amp;gt; https://learningapps.org/index.php?s=Kernspaltung+Physik &amp;lt;/iframe&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Lückentext ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;quiz display=simple&amp;gt;&lt;br /&gt;
{&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Vervollständige den Text.&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
|type=&amp;quot;{}&amp;quot;}&lt;br /&gt;
Bei der Kernspaltung zerfällt ein schwerer { Atomkern } in kleinere Kerne. Uran-235 kann ein langsames { Neutron } aufnehmen. Kurzzeitig entsteht dabei angeregtes { Uran-236 }. Die Produkte besitzen zusammen etwas weniger Masse als die Ausgangsteilchen; diese Differenz heißt { Massendefekt }. Nach Einsteins Beziehung wird die fehlende Masse in { Energie } umgewandelt. Mehrere frei werdende Neutronen können eine { Kettenreaktion } auslösen. Ein { Moderator } bremst schnelle Neutronen ab. Mit einem { Steuerstab } lässt sich die Zahl freier Neutronen verringern. Radioaktive Spaltprodukte erzeugen auch nach dem Abschalten { Nachzerfallswärme }.&lt;br /&gt;
&amp;lt;/quiz&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Offene Aufgaben =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
=== Leicht ===&lt;br /&gt;
# [[Begriffsnetz Kernspaltung]]: Gestalte ein Begriffsnetz mit Atomkern, Neutron, Spaltprodukt, Energie und Kettenreaktion.&lt;br /&gt;
# [[Reaktionsgleichung prüfen]]: Markiere in einer Beispielgleichung Massenzahlen und Kernladungszahlen und zeige ihre Erhaltung.&lt;br /&gt;
# [[Medienanalyse Kernspaltung]]: Beschreibe ein Bild oder Video dieses aiMOOCs in fünf eigenen Sätzen.&lt;br /&gt;
# [[Modell einer Kettenreaktion]]: Entwickle mit Dominosteinen oder Karten ein ungefährliches Modell und erkläre, was das Modell gut und schlecht darstellt.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
=== Standard ===&lt;br /&gt;
# [[Energieumwandlung im Kernkraftwerk]]: Erstelle ein Flussdiagramm vom Massendefekt bis zur elektrischen Energie.&lt;br /&gt;
# [[Moderatorvergleich]]: Vergleiche Wasser, schweres Wasser und Graphit anhand ihrer Funktion und recherchiere je einen Reaktortyp.&lt;br /&gt;
# [[Interview zur Kernenergie]]: Befrage zwei Personen zu Chancen und Risiken und trenne anschließend Fakten von Werturteilen.&lt;br /&gt;
# [[Erklärvideo Kernspaltung]]: Produziere ein zwei- bis dreiminütiges Video zur Rolle von Neutronen, Moderator und Steuerstäben.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
=== Schwer ===&lt;br /&gt;
# [[Berechnung der Spaltenergie]]: Berechne aus 200 MeV die Energie in Joule und schätze die Zahl der Spaltungen für eine Kilowattstunde ab.&lt;br /&gt;
# [[Reaktorsicherheit analysieren]]: Untersuche ein historisches Reaktorereignis und ordne technische, menschliche und organisatorische Ursachen.&lt;br /&gt;
# [[Spaltproduktdiagramm auswerten]]: Interpretiere die beiden Häufigkeitsbereiche der Spaltproduktverteilung und formuliere begründete Aussagen.&lt;br /&gt;
# [[Bewertungsdebatte Kernenergie]]: Entwickle Kriterien für eine Bewertung der Kernenergie und führe eine strukturierte Debatte mit Quellenbelegen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Lernkontrolle =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
# [[Kettenreaktion übertragen]]: Erkläre mithilfe eines selbst gewählten Alltagsmodells den Unterschied zwischen unterkritischem, kritischem und überkritischem Zustand und benenne die Grenzen Deines Modells.&lt;br /&gt;
# [[Reaktorregelung begründen]]: Ein Reaktor liefert plötzlich mehr Leistung. Entwickle zwei physikalisch begründete Maßnahmen, mit denen die Reaktionsrate gesenkt werden kann.&lt;br /&gt;
# [[Energiekette analysieren]]: Begründe, warum die elektrische Energie eines Kernkraftwerks nicht direkt bei der Spaltung entsteht.&lt;br /&gt;
# [[Sicherheitskonzept bewerten]]: Ordne Kühlung, Steuerstäbe, Abschirmung und Sicherheitsbehälter unterschiedlichen Schutzfunktionen zu und erkläre, warum mehrere Barrieren nötig sind.&lt;br /&gt;
# [[Spaltung und Fusion vergleichen]]: Leite aus der Bindungsenergiekurve ab, weshalb sowohl Spaltung als auch Fusion Energie freisetzen können.&lt;br /&gt;
# [[Aussagen prüfen]]: Beurteile die Aussage „Ein abgeschalteter Reaktor erzeugt keine Wärme mehr“ fachlich und korrigiere sie.&lt;br /&gt;
# [[Entdeckung rekonstruieren]]: Zeige am historischen Beispiel, wie chemischer Nachweis und physikalische Deutung gemeinsam zu einer neuen Erkenntnis führten.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Lernnachweis =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Für einen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du nicht nur Begriffe kennst, sondern physikalische Zusammenhänge erklären und anwenden kannst.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
# [[Fachmodell]]: Ablauf der neutroneninduzierten Spaltung mit Uran-235, Zwischenkern, Spaltfragmenten und Neutronen.&lt;br /&gt;
# [[Erhaltungssätze]]: Prüfung von Massenzahl und Kernladungszahl in einer Reaktionsgleichung.&lt;br /&gt;
# [[Energiefreisetzung]]: Zusammenhang von Bindungsenergie, Massendefekt und &amp;lt;math&amp;gt;E=\Delta m c^{2}&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
# [[Kettenreaktion]]: Bedeutung von &amp;lt;math&amp;gt;k&amp;lt;1&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;k=1&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;k&amp;gt;1&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
# [[Reaktorphysik]]: Funktionen von Brennstoff, Moderator, Steuerstäben, Kühlmittel und Abschirmung.&lt;br /&gt;
# [[Folgen der Spaltung]]: Radioaktivität der Spaltprodukte, Nachzerfallswärme und Entsorgungsfrage.&lt;br /&gt;
# [[Bewertungskompetenz]]: Trennung gesicherter physikalischer Aussagen von politischen und ethischen Werturteilen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= OERs zum Thema =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;iframe&amp;gt; https://de.m.wikipedia.org/wiki/Kernspaltung &amp;lt;/iframe&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
== Weitere freie Lernangebote ==&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
# [https://www.leifiphysik.de/kern-teilchenphysik/kernspaltung-und-kernfusion LEIFIphysik: Kernspaltung und Kernfusion]&lt;br /&gt;
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Nuclear_fission Wikimedia Commons: Nuclear fission]&lt;br /&gt;
# [https://de.wikipedia.org/wiki/Entdeckung_der_Kernspaltung Wikipedia: Entdeckung der Kernspaltung]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{#ev:youtube|   https://www.youtube.com/watch?v=9_yxCDFLXzE   |500|center}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;br&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= Verknüpfte Lernbereiche =&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{| align=center&lt;br /&gt;
{{:D-Tab}}&lt;br /&gt;
&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;[[Kernspaltung - Physik]]&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;&lt;br /&gt;
# [[Atomkern]]&lt;br /&gt;
# [[Isotop]]&lt;br /&gt;
# [[Uran-235]]&lt;br /&gt;
# [[Neutron]]&lt;br /&gt;
# [[Bindungsenergie]]&lt;br /&gt;
# [[Massendefekt]]&lt;br /&gt;
# [[Kettenreaktion]]&lt;br /&gt;
# [[Kernreaktor]]&lt;br /&gt;
# [[Radioaktivität]]&lt;br /&gt;
# [[Kernfusion]]&lt;br /&gt;
|}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Physik]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Kernphysik]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Radioaktivität]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Kernenergie]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Schule]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Klasse 9-10]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Oberstufe]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{BR}}&lt;br /&gt;
= aiMOOC-Projekte =&lt;br /&gt;
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]&lt;br /&gt;
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