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Abgebrannten Kernbrennstoff Pool

Uran

Uran

Uran ist der am häufigsten verwendete Kernbrennstoff bei Kernspaltungsreaktionen. Es ist ein natürliches Element, das in der Natur vorkommt. In jedem Fall müssen Sie sich einer Behandlung unterziehen, um Uran in einem Kernreaktor zu verwenden.

Um die Besonderheiten zu kennen, die Uran von den anderen Substanzen unterscheidet, müssen wir zunächst einige grundlegende Kernphysik betrachten.

Grundlegende physikalische Überlegungen zu Uran

Ein Atom eines Kerns und von Elektronen, die diesen Kern umgeben. Ein Kern besteht wiederum aus Protonen und Neutronen. Ein Proton hat eine positive Ladung. Ein Neutron hat keine elektrische Ladung und ist neutral.

Die positiven Ladungen der Protonen versuchen heftig nach außen zu drücken. Was sie daran hindert, sich zu trennen, ist eine neue Art von Kraft: Eine immens starke Anziehungskraft für kurze Entfernungen wirkt austauschbar zwischen Protonen und Neutronen (die aus dieser Sicht alle Nukleonen sind). Die kurzreichweitige Atomkraft hält sie zusammen und widersetzt sich der abstoßenden Wirkung der positiven Ladungen der Protonen. Auf diese Weise wirken Neutronen als "Kernzement".

Eigenschaften von Uran, einem instabilen Element

Der Kern eines Uranatoms enthält 92 Protonen. Unter diesen Bedingungen ist die Abstoßungskraft zwischen den Protonen dabei, die Kernkraft zu besiegen.

Atome desselben Elements können je nach Anzahl der enthaltenen Neutronen zu verschiedenen Isotopen gehören.

Befinden sich 146 Neutronen im Kern des Uranatoms, befindet es sich in einer instabilen Situation. Diese Uranform, die insgesamt 238 Nukleonen (92 Protonen und 146 Neutronen) enthält, wird als Uran-238 bezeichnet.

Die nächstwahrscheinlichste Bestimmung ist ein Urankern, der drei Neutronen weniger enthält: Uran-235.  Atome mit diesen leichteren Kernen machen etwa 0,7% des natürlich vorkommenden Urans aus.

Beide Fälle sind das gleiche Element, Uran, da sie 92 Protonen haben. Sie gehören jedoch zu verschiedenen Isotopen, da eines 238 Neutronen und das andere 235 Neutronen hat.

Der Uran-235-Kern steht bereits kurz vor dem inneren Bruch unter Spannung; Ein fehlgeleitetes Neutron, das sich ihm nähert, kann ihn vollständig brechen.

Für Kernspaltungsreaktionen interessieren wir uns für diese Kombination von Protonen und Neutronen, die der Kernkraft so nahe kommt. Wenn man dem Atom nur ein Neutron hinzufügt, explodiert es und teilt sich, wodurch andere Neutronen entstehen, die mit anderen Uranatomen kollidieren können, die ebenfalls am Limit sind.

Angereichertes Uran und abgereichertes Uran

Das abgereicherte Uran ist eine Mischung aus den gleichen drei Uranisotopen, mit der Ausnahme, dass es nur sehr wenig 234U und 235U enthält. Es ist weniger radioaktiv als natürliches Uran.

Angereichertes Uran ist eine andere Isotopenmischung, die mehr 234U und 235U enthält als natürliches Uran. Angereichertes Uran ist radioaktiver als natürliches Uran.

Natürliches Uran wird zur Herstellung von angereichertem Uran verwendet. Das verbleibende Produkt ist abgereichertes Uran.

Urananwendungen

Uran ist als Kernbrennstoff in der Kernenergiebranche von großer Bedeutung. Insbesondere bei Nuklearangriffen wird häufig angereichertes Uran verwendet. Es gibt jedoch noch andere Anwendungen für abgereichertes Uran.

Uran ist fast so hart wie Stahl und viel dichter als Blei. Diese Funktion macht abgereichertes Uran zu einem optimalen Element für folgende Anwendungen:

  • Gegengewicht in Hubschrauberrotoren und Flugzeugteilen
  • Schutzschild gegen ionisierende Strahlung
  • Munitionskomponente, damit sie leichter in die gepanzerten Fahrzeuge des Feindes eindringen können.
  • Rüstung in Militärfahrzeugen.

Uran-Isotope

Uran kann in seinem Kern in verschiedenen Zusammensetzungen vorkommen, dh in verschiedenen Isotopen. Obwohl Uran in der Natur vorkommt, findet sich das meiste davon in einer Konfiguration, die für die Erzeugung von Kernreaktionen nicht am besten geeignet ist. Aus diesem Grund werden Uranatome künstlich verändert, um sie in andere instabilere Isotope umzuwandeln. Diese neuen Uranisotope werden die Erzeugung von Kettenreaktionen der Kernspaltung begünstigen.

Uran-235 (235U) ist das einzige spaltbare Isotop, das in der Natur eine Kettenreaktion der Kernspaltung auslösen kann. Es ist eine Eigenschaft, die nicht einmal Uran-238, das am häufigsten vorkommende Element, besitzt.

Andere Uranisotope sind wie folgt

  • Uran-232 synthetischen Ursprungs.
  • Uran-233 synthetischen Ursprungs.
  • Uran-234 in 0,0054% in der Natur vorhanden.
  • Uran-235 in 0,7204% in der Natur vorhanden.
  • Uran-236 synthetischen Ursprungs.
  • Uran-238 ist zu 99,2742% in der Natur vorhanden.

    Referenzen

    Autor:

    Erscheinungsdatum: 8. April 2014
    Geändert am: 19. November 2019