Atomare Struktur, Strahlung und Kernenergie

Die Struktur des Atoms

1. Die Protonen, die positiv geladen sind, befinden sich im Atomkern, während die Elektronen, die negativ geladen sind, um den Kern kreisen. Die Elektronen sollten eigentlich vom Kern angezogen werden und hineinfallen. Das Problem war jedoch, wie die Protonen im Kern zusammenbleiben, da sie sich aufgrund ihrer gleichen Ladung gegenseitig abstoßen. Es musste also noch etwas anderes geben, daher die "Nominierung" der Neutronen.

Masse und Bindungsenergie

2. Der Unterschied in der Masse wird durch die Bindungsenergie zwischen den Nukleonen (Neutronen und Protonen) erklärt. Laut der Relativitätstheorie ist jede Energie mit einer Masse verbunden, was den Massendefekt erklärt.

Arten von Strahlung

3. Alpha-Strahlung: Dies sind positiv geladene Teilchenströme, die aus zwei Neutronen und zwei Protonen bestehen (Heliumkerne). Sie werden durch elektrische und magnetische Felder abgelenkt. Sie sind jedoch eine sehr wenig durchdringende Strahlung, aber sehr energiereich.

Beta-Strahlung: Dies sind Ströme von Elektronen (negative Beta) oder Positronen (positive Beta), die aus dem Zerfall von Neutronen oder Protonen im Kern stammen, wenn diese sich in einem angeregten Zustand befinden. Sie werden durch magnetische Felder abgelenkt. Sie ist durchdringender, aber die Ionisation ist nicht so hoch wie die von Alpha-Teilchen.

Gamma-Strahlung: Dies sind elektromagnetische Wellen. Es ist die durchdringendste Art der Strahlung. Da es sich um elektromagnetische Wellen mit kurzen Wellenlängen handelt, haben sie eine größere Durchdringung und erfordern sehr dicke Blei- oder Betonschichten, um sie zu stoppen.

Halbwertszeit und Lebensdauer

4. Die Halbwertszeit ist die Zeit, die benötigt wird, bis die Hälfte der Kerne einer gegebenen Probe eines radioaktiven Stoffes zerfallen ist.

5. Die Lebensdauer ist die durchschnittliche Lebensdauer eines Kerns, bevor er zerfällt.

Radioaktive Aktivität

6. Die radioaktive Aktivität, auch bekannt als Zerfallsrate einer radioaktiven Probe, ist die Anzahl der Atomkerne in einer bestimmten Menge der Probe, die pro Sekunde zerfallen.

Kernspaltung und Kernfusion

7. Während bei der Kernspaltung Energie durch die Spaltung von Atomkernen freigesetzt wird, wird bei der Kernfusion Energie freigesetzt, wenn zwei Kerne zu einem neuen Atom verschmelzen.

8. Während der Prozess der Kernspaltung bekannt ist und bemerkenswert gut beherrscht werden kann, wirft die Kernfusion die Frage nach ihrer Durchführbarkeit auf, was weitere Forschung erfordert, auch wenn dank ITER große Fortschritte erzielt werden.

9. Die Fusionsreaktion erzeugt etwa viermal mehr Energie als die Kernspaltung. Die Kernfusion ist nicht so umweltschädlich wie die Kernspaltung, da die Gefahr radioaktiver Abfälle geringer ist.