Kernphysikalisches Problem, Warum verwenden wir atomare Elemente mit hohem Gewicht?

Soweit ich weiß, verwendet die Kernspaltung schwere atomare Elemente, um Energie zu erzeugen. Wenn das Risiko von außer Kontrolle geratenen Reaktionen ein Hauptgrund dafür ist, diese Technologie nicht zu erweitern, warum verwenden wir dann keine Elemente mit geringerem Atomgewicht (z. B. weniger Energie) oder geringeren Brennstoffmengen (z. B. weniger Gesamtmasse)?

Antworten (3)

Dies ist ein Diagramm der Bindungsenergie pro Nukleon für die verschiedenen Kerne.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Spaltung schwererer Kerne würde zu Töchtern mit höherer Bindungsenergie als der Elternteil führen (Kurve fällt nach unten zum Ende mit hoher Masse). Töchter werden stabil sein, daher begünstigt die Energetik die Spaltung für schwere Kerne.

Als Antwort auf Kommentar:

Diese Antwort befasst sich mit spaltbaren Kernen, dh Elementen, die schwerer als Eisen sind. Zu Recht wurde kritisiert, dass dies eigentlich nicht erkläre, warum bestimmte Kerne „ spaltbar “ sind (dh Kerne, die beim Auftreffen langsamer thermischer Neutronen gespalten werden). Nachdem ich die Frage gelesen habe, wird mir klar, dass sich die OPs wirklich um spaltbare Materialien drehten. Ich entschuldige mich daher für die anfängliche Antwort, die sich auf spaltbare Kerne konzentrierte.

Die Antwort ist übrigens immer noch Energetik. Wikipedia ist ein guter Ausgangspunkt, um eine Erklärung zu erhalten.

Ich glaube nicht, dass das die Frage wirklich beantwortet. Energetisch wäre alles nach einem Atomgewicht von etwa 100 ein möglicher Spaltungskandidat (Töchter fester gebunden als Eltern). Warum müssen wir also bis zu Atomgewichten über 200 gehen? Die Antwort ist nicht Energetik, zumindest nicht in diesem Sinne. Nur die sehr schweren sind so schwach gebunden, dass die neutroneninduzierte Spaltung eine nennenswerte Reaktionsgeschwindigkeit hat.
@Ted Bunn Bitte sehen Sie sich den erläuternden Zusatz zu meiner Antwort an. Darin wurde angesprochen, warum einige Kerne spaltbar sind. Sie haben natürlich Recht. Um eine künstliche Spaltungsreaktion mit langsamen Neutronen durchzuführen, reicht diese Erklärung nicht aus.
Noch einmal, es ist eine Frage von notwendig und ausreichend. Es ist notwendig, eine kleine Bindungsenergie zu haben, um spaltbar zu sein, so dass Kerne oberhalb von Fe in der Bindungsenergiekurve verbleiben, aber nicht ausreichend für die Wahl. Es sind die Reaktionen und Zerfallsketten selbst, die die Wahl bestimmen. Wenn keine Kettenreaktion in Gang gesetzt werden kann, ist es als Reaktorbrennstoff nutzlos. Kleine Atommassen, selbst wenn sie größer als Fe sind, können keine Kettenreaktion auslösen. Die Frage bezog sich auf die Verwendung kleinerer Atommassen als diejenigen, die von gegenwärtigen Reaktoren verwendet werden.
@Anna, das ist eine Korrektur, die ich in der Bearbeitung und im obigen Kommentar akzeptiert habe. Mit "dieser Erklärung" meinte ich meine anfängliche Erklärung. Tut mir leid, wenn es dich verwirrt hat, Englisch ist nicht meine Muttersprache, aber ich versuche mein Bestes.

Die verwendeten Kerne sind diejenigen, die in einer Kettenreaktion gespalten werden können !

Die leichteren, an die Sie denken, werden sich nicht teilen. Das ist einfach ein Ergebnis von Experimenten.

Georg, yayus Antwort ist die richtige. Der Energiehaushalt entscheidet darüber, ob man durch Fusion oder Spaltung Energie gewinnt, also Energie pro Nukleon bindet. Die Spaltung findet also in Ordnungszahlen nach Fe statt, und ja, dann müssen die geeigneten Kettenzerfälle der Spaltung ausgewählt werden, damit ein autarker Reaktor hergestellt werden kann.
""Spaltung findet also nach Fe in Ordnungszahlen statt"" Nein, falsch. Schlagen Sie eine Tabelle mit Isotopen über Spaltung oder nicht nach. Yayus Antwort ist nicht falsch, aber viel zu kompliziert für jemanden, der so einfach ist wie der Fragesteller.
@anna v - Energetisch ist es für etwas mit einer Atommasse von beispielsweise 150 günstig, sich in zwei Töchter mit Atommassen von jeweils 75 zu spalten, oder? (Die Bindungsenergie pro Nukleon erreicht ihren Höhepunkt bei Eisen-56.) Experimentell wurde jedoch nicht beobachtet, dass dies geschieht.
@Ted Bunn Sicher, es passiert in den Zerfallsketten von höheren Atommassen und in niederenergetischen Neutronenstrahlen. Aber es reicht nicht aus, eine selbsterhaltende Kettenreaktion aufzubauen, die für einen Reaktor oder Bomben nützlich ist. Traditionell werden Reaktionen mit Atommassen oberhalb von Eisen „Spaltung“ und darunter „Fusion“ genannt.
„Es ist Tradition, Reaktionen mit Atommassen über Eisen „Spaltung“ und darunter „Fusion“ zu nennen. "" ????

Bei der Kernspaltung werden große Atome auseinandergespalten, um Energie zu erzeugen. Nur große Atomkerne sind instabil genug, dass dies in nennenswertem Tempo geschieht

Können wir nicht 20 % kleinere Atome verwenden, um die Effizienz im Austausch für die Sicherheit zu verringern?
Der Sicherheitsfaktor funktioniert nicht wirklich so. Es gibt einige mögliche neue Brennstoffe wie Throium, die eine niedrigere spontane Rate haben (wenn Sie den Reaktor also ausschalten, geht er schneller aus), aber sie haben andere Probleme
@Eric Fossum, schau dir meinen Kommentar in Georgs Antwort an. Sowohl die Bindungsenergie als auch die Zerfallskette müssen für ein brauchbares Reaktordesign berücksichtigt werden.
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