Bei der Kernspaltung freigesetzte Energie

Bei der induzierten Spaltung von U-235 werden Neutronen auf U-235 bombardiert, wodurch U-236 entsteht. Dieses U-236 wird dann einer Spaltung unterzogen:

U-235 + n -> U-236 -> Ba-141 + Kr-92 + 3n

Soweit ich weiß, wird die bei der Spaltung freigesetzte Energie als kinetische Energie der Produkte gewonnen und beim Zerfall der Produkte auch als Gammaphotonen / Betateilchen und Neutrinos freigesetzt. Meine Verwirrung liegt in der Berechnung der freigesetzten Energie, da ich die Methode im Lehrbuch nicht für richtig halte.

Das absorbierte Neutron verliert potentielle Kernenergie. Dadurch ergibt sich die Bindungsenergie U-236>U-235, dh die Ruhemasse von U-236 ist kleiner als die Ruhemasse von U-235 + n. Diese Erhöhung der Bindungsenergie wird dann verwendet, um den Kern in einen zweilappigen Tropfen zu verformen, wodurch die beiden Fragmente aufgrund elektrostatischer Abstoßung getrennt werden können.

Die beiden gebildeten Fragmente haben eine größere Bindungsenergie pro Nukleon als U-236, und daher ist die Bindungsenergie der Fragmente größer als U-236. (Was wiederum dazu führt, dass die Masse der Produkte abnimmt). Diese Erhöhung der Bindungsenergie wird jedoch als kinetische Energie der Produkte gewonnen/freigesetzt als Gamma-Photonen usw.

Mo1 = Masse(U235+n)

Mo2= MasseU236

Mo3 = Massenspaltungsprodukte

B1=Bindungsenergie von U235

B2=Bindungsenergie von U236

B3 = Bindungsenergie der Spaltprodukte

Die bei der Spaltung freigesetzte Energie ist auf die Erhöhung der Bindungsenergie B3-B2 zurückzuführen. Die Erhöhung der Bindungsenergie B2-B1 wird zur Verformung des Kerns genutzt – sie wird nicht „freigesetzt“. Daher ist die bei der Spaltung freigesetzte Energie = (Mo2-Mo3)c^2.

Mein Lehrbuch besagt jedoch, dass die beim Spaltungsprozess freigesetzte Energie = (Mo1-Mo3) c ^ 2. Ich verstehe das nicht, da sie die Energie zur Verformung des Kerns (Mo1-Mo2) c ^ 2 einbeziehen, wenn diese nicht tatsächlich freigesetzt wird.

Jede Hilfe wird sehr geschätzt!

Antworten (1)

Im Prinzip ist die freigesetzte Energie die Gesamtenergie in (Masse von 235 U + Energie des thermischen Neutrons) abzüglich der gesamten Ruhemasse der Spaltprodukte. In der Praxis ist das einfallende Neutron thermisch (moderiert) und hat eine Energie von einigen eV, die wir vernachlässigen können. Das heißt, wir können die freigesetzte Energie aus der Differenz der Ruhemassen der „hinein“- und „heraus“-Teilchen berechnen. Die Restmasse von 236 U nicht relevant, da sich ein angeregter Zustand ausbildet.

Danke für die Antwort. Aber die Masse hat zum Teil abgenommen, weil das Neutron NPE verloren hat, das Energie freigesetzt hat, um den Kern zu verformen. Warum sagen wir also, dass die gesamte Abnahme der Masse die freigesetzte Energie ist?
Ihr Ausgangszustand ist Uran und ein gut getrenntes Neutron. Es gibt keine potentielle Energie.
Aber setzt die Neutronenbindung an den Kern nicht Energie frei? Ich dachte, wenn das Neutron in Reichweite kommt, um von der SNF beeinflusst zu werden, verliert es potentielle Energie.
„Das absorbierte Neutron verliert potenzielle Kernenergie.“ Das ist falsch für jene Kerne, die spalten. Die zunächst gebildet 236 U befindet sich nicht im Grundzustand, hat aber etwa 6,6 MeV zusätzliche Energie, die als Aktivierungsenergie bekannt ist. Diese zusätzliche Energie erzeugt die Spaltung und ist nur ein Teil der freigesetzten Energie. Aber du kannst es nicht doppelt zählen. Gelegentlich wirft das System diese Energie in Form von Gammastrahlen in einem Prozess ab, der als Strahlungsabsorption bekannt ist, und für diesen spezifischen Kern findet keine Spaltung statt.
Ich dachte, wenn ein Nukleon von der SNF beeinflusst wird, verliert es potenzielle Kernenergie. Wird der U236-Kern nur aufgrund der kinetischen Energie des Neutrons in einem angeregten Zustand gebildet?
Wir studieren die Spaltung von 235 U . Das interessiert Nuklearingenieure. Grundsätzlich 235 U ist bereits instabil gegenüber spontaner Spaltung, aber die Rate ist unbeobachtbar gering. Wir brauchen also ein thermisches Neutron (das außer seiner Ruhemasse praktisch keine Energie einbringt). Alles über den Zwischenzustand (dass es deformiert ist, dass es angeregt wird) ist für die Energiebilanz irrelevant.
Warum wird U236 also in einem angeregten Zustand gebildet?
Sie hätten nach der Energiefreisetzung in fragen können 236 U Fission. Diese Frage ist jedoch schlecht definiert, da Sie genau wissen müssten, welcher angeregte Zustand besetzt wurde (obwohl im Fall von thermischen N + 235 U Kernspaltung wissen wir: Die angeregte Zustandsenergie muss zum Eintrittskanal passen).
Es wird wegen der Energieeinsparung angeregt. Die Energie des Grundzustandes von 236 U passt nicht zufällig N + 235 U ,
Kommt diese Energie also von der Ruheenergie der Neutronen?
Nein, es ist nur die Tatsache, dass die Kernstruktur von 236 U unterscheidet sich von der von 235 U . Einiges davon ist tatsächlich die potentielle Energie des Neutrons, aber es gibt auch andere Dinge (unterschiedliche Verformung usw.)
Wenn ein Teil davon potentielle Energie des Neutrons ist, bedeutet dies nicht, dass das Neutron potentielle Energie verliert, und dies bewirkt, dass die Bindungsenergie des Kerns zunimmt.
Ja, aber der Punkt bleibt in der Reaktion N + 235 U → (zusammengesetzter Kern) → (Spaltfragmente) ist die Bindungsenergie des zusammengesetzten Kerns für die Freisetzung der Spaltenergie nicht relevant.
Bei der Kernspaltung freigesetzte Energie
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