Atom und Kernphysik–Teil 3 - Kernspaltung

Das vorliegende Material behandelt die Themen Halbwertszeit, Kernspaltung, Kettenreaktion, Nutzung der Kernenergie. Es werden alle gängigen Online-Medien genutzt und drei Arbeitsblätter zur Verfügung gestellt. Das Material eignet sich für den Physikunterricht der neunten und zehnten Klasse einer Haupt-, Real-, oder Oberschule.

Die Hinweise richten sich an begleitende Erwachsene.

Bitte die Links im Text beachten.

Die Halbwertszeit
  1. Führe den Bierschaumversuch (Menü rechts) durch. Wenn du nicht die Möglichkeit hast, den Versuch durchzuführen, kannst du ihn dir hier ansehen.

    Hinweis: Die verlinkten Webinhalte sind inhaltlich überprüft.
    Das Glossar aus Teil 1 soll hier immer wieder durch Fachbegriffe erweitert werden.
    Weitere Informationen zu den Unterthemen sind auch im Schulbuch zu finden.

  2. Radioaktive Stoffe zerfallen nach der gleichen mathematischen Bedingung wie der Bierschaum. Sieh dir die Simulation an und vergleiche sie mit deinem
    Ergebnis aus dem Versuch.

    Hinweis: Für den Bierschaumversuch eignet sich normales Bier, aber auch Malzbier. Wichtig ist ein zylindrisches Glas oder ein schmaler Messbecher.
    Zur Auswertung wird eine Tabellenkalkulationssoftware wie Excel benötigt. Eine Anleitungen zum Erstellen von Diagrammen gibt es hier. Die Software anderer Hersteller (Libre Office o.Ä.) funktionieren sehr ähnlich.

  3. Suche in deinem Physikbuch nach der Definition der Halbwertszeit und übertrage sie in dein Glossar.

  4. Um Berechnungen zur Halbwertszeit durchzuführen, benötigen wir eine Formel. Schau dir die Herleitung der Formel an und vollziehe sie nach.
    Bearbeite Übung 1 und Übung 2.
    Tipp: 4,9 · 1015 Bq = 4 900 000 000 000 000 Bq

    Kernspaltung und Kettenreaktion
  5. Bearbeite das Arbeitsblatt „Atome lassen sich spalten“.

    Hinweis: Auf dem Arbeitsblatt ist eine Simulation verlinkt, die sich nicht auf dem Handy oder Tablet abspielen lässt.

  6. Sieh dir zum weiteren Verständnis das Video Kernspaltung an.

  7. Sieh dir das Video zur Kettenreaktion an und übernimm die Zeichnung in deine Unterlagen. Erkläre mit deinen Eigenen Worten den Unterschied zwischen kontrollierter und unkontrollierter Kettenreaktion. Hier findest du noch eine Animation.

  8. Drucke das Arbeitsblatt Kettenreaktion aus und bearbeite es (Lösung).

    Aufbau des Atomkraftwerkes

  9. Probiere mit dieser Simulation zur Kettenreaktion aus, welchen Einfluss der Verhältnis von Uran235 (rot) zu Uran238 (blau) auf die Kettenreaktion hat. Halte deine Beobachtungen schriftlich fest.

    Hinweis: Die Simulation lässt sich nicht auf dem Handy oder Tablet abspielen.

  10. Sieh dir das Video zur Funktion eines Atomkraftwerkes an. Notiere dir, wie im Reaktor die Anzahl der Neutronen konstant gehalten wird.

  11. Sieh dir das Video zum Atomkraftwerk an. Notiere, welche Wasserkreisläufe es gibt und welche Funktionen sie haben.

  12. Drucke dir für deine Unterlagen eine Funktionsübersicht eines AKW’s aus.

  13. Probiere an folgender Simulation unterschiedliche Einstellungen aus, um nachzuvollziehen, wie die Leistung eines Kernkraftwerkes verändert werden kann.

  14. Erstelle eine Infographik zu einem der folgenden Themen:

    - Der Unfall von Tschernobyl
    - Der Unfall von Fukuschima
    - Entsorgung von radioaktivem Müll
    - Rückbau von Atomkraftwerken
    - Pro und Contra Atomkraft

Bereitgestellt von: Fachmoderation Physik Sek. I, Sabine Bertschik, Niedersächsische Landesschulbehörde, 04.2020

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