Test 7 Physik Grundkurs 4. Semester Herr Ahrendt Name: 14.03.2016

Test 7
Physik Grundkurs 4. Semester
Herr Ahrendt
Name:
14.03.2016
Kernspaltung
1.1 Wir wissen, dass langsame Neutronen in Atomkerne eindringen und die Kerne spalten
können. Dieses wendet man in Leichtwasserreaktoren an. Hier werden die bei einer
Spaltung freiwerdenden Neutronen durch Wasser auf die notwendige Geschwindigkeit
abgebremst.
Erklären Sie, warum ein Leichtwasserreaktor bei einer Havarie nicht wie eine
Atombombe explodieren kann.
1.2 Die bei Kernprozessen entstehenden Neutronen haben in der Regel eine kinetische
Energie von einigen MeV. Neutronen mit einer kinetischen Energie unter 0,1 eV
bezeichnet man als thermische Neutronen. Welche mittlere Geschwindigkeit haben
Neutronen der mittleren kinetischen Energie 0,1 eV?
Natürliche Radioaktivität
2. Wie viel Gramm sind von 0,5kg Radium-226 nach 100 Jahren noch radioaktiv?
3. Nach 26,7 Tagen sind 90% eines Stoffes zerfallen.
Um welchen Stoff handelt es sich? Zeigen Sie durch Rechnung.
4. Gegeben ist das N(t)-Diagramm eines
zerfallenden Stoffes.
a) Nach wie vielen Jahren sind noch 75% aktiv?
b) Nach wie viel Jahren sind noch 12,5% aktiv?
Begründen Sie Ihre Lösung aus b)!
5. Mit Hilfe der C-14-Methode soll das Alter einer
Probe mit der Masse von 4g bestimmt werden. Man misst eine Aktivität von 5Bq. Für
die gleiche Ausgangsmasse liegt ein Referenzwert von 235Bq vor.
Bestimmen Sie das ungefähre Alter der Probe.
6. Für die Reichweite von Alpha-Teilchen in Gasen gilt die Formel R=av³ (R
Reichweite, v Geschwindigkeit). Für Luft ist a=9,67*10-24s³/m².
Welche kinetische Energie haben Alpha-Teilchen eines Poloniumpräparats, deren
Reichweite in Luft 3,7cm beträgt?
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Lösungen Test 7 Physik 12
1.1 Im Leichtwasserreaktor werden die Neutronen durch das Wasser abgebremst.
Im Störfall verdampft das Wasser und die Kettenreaktion kommt sofort zum Erliegen.
Die Neutronen sind jetzt zu schnell.
Sie spalten nicht mehr genügend (oder fast keine) Kerne für eine ungesteuerte Kettenreaktion.
4
1.2 geg.:
ges.:v
4
Antwort:
Die thermischen Neutronen haben eine Geschwindigkeit von 4380 m/s.
2. Wie viel Gramm sind von 0,5kg Radium-226 nach 100 Jahren noch radioaktiv?
Th=1600a (Tafelwerk)
/
m(t)=0,5kg*e^(-λ*t)=0,479kg
1
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3. Nach 26,7 Tagen sind 90% eines Stoffes zerfallen.
Nach welcher Zeit sind nur noch 1% aktiv?
Jod 131:
m0=1, m(t)=0,1 (90% zerfallen)
/
/
T1/2=8 d
Halbwertzeit berechnen: T1/2=8,04d
Stoff; Iod-131 (Tafelwerk)
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4.
Gegeben ist das N(t)-Diagramm eines
zerfallenden Stoffes.
Nach wie vielen Jahren sind noch 75%
aktiv?
400 Jahre
Nach wie viel Jahren sind noch 12,5%
aktiv?
Begründen Sie!
Th=1000Jahre
50% 1000Jahren
25% 2000Jahre
12,5% 3000Jahre
Rechnerisch: ln(0,125)/ λ =3000a nicht sinnvoll
a)
b)
2
3
5
5. T1/2=5730Jahre von C-14
/
1
3
4
/
!
t
/
t=31828a=32000a
6. Für die Reichweite von Alpha-Teilchen in Gasen gilt die Formel R=av³ (R Reichweite, v
Geschwindigkeit). Für Luft ist a=9,67*10-24s³/m².
Welche Energie haben Alpha-Teilchen eines Poloniumpräparats, deren Reichweite in Luft
3,7cm beträgt? (484/2)
m=4*1,66*10-27kg=6,64*10-27kg
R
0,037 m
v=3
=
= 156740780m / s
3
a 3
− 24 s
9,67 * 10
m2
m
E kin = v 2 = 8,1 * 10 −13 J
2
Gesamt: 29BE
95%
90%
85%
80%
75%
70%
65%
60%
55%
50%
45%
36%
27%
18%
9%
1+
1
1-
2+
2
2-
3+
3
3-
4+
4
4-
5+
5
5-
6
BE/Pkt.
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
28
27
26
24
23
21
20
19
17
16
14
13
11
8
6
3
0
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