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Frage der Woche
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Wenn der Mond strahlt - Aufarbeitung radioaktiver Abfälle |
| Die Kernkraft ist besonders nach den Ereignissen in Fukushima zu Beginn dieses Jahres wieder in die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit zurückgekehrt. In Deutschland war dann der Ausstieg aus dieser Energieform schnell beschlossen. Die Frage, was mit dem angefallenen und noch immer anfallenden radioaktiven Abfall aus den Kernkraftwerken geschehen soll, ist allerdings weiterhin ungeklärt. Dennoch gibt es bereits viele Ideen, davon auch ein paar sehr vielversprechende, wie man mit diesem Problem in Zukunft umgehen soll. |
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| Frage 1 (Klassenstufe 7-11) |
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 Doch wir müssen uns zunächst einmal das Grundproblem ansehen: Den Brennstoff der Kernkraft, das Uran. Die Brennstäbe bestehen in vielen Kernkraftwerken zu etwa 6% aus Uran mit der Massenzahl 235 (235U oder U-235). Fällt dieser Anteil unter 1%, gilt der Brennstab als „abgebrannt“. Warum ist das 235Uran so gefährlich? Weil es eine Halbwertszeit von 703.800.000 Jahren hat. So lange dauert es also, bis von der Ausgangsmenge nur noch die Hälfte vorhanden ist. |
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| Wie lange würde es also dauern, bis von 1 kg 235Uran noch 125g übrig sind? |
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| Lösung: |
Rechnung:
1 Kilo zu 500g = 703.800.000 Jahre => Halbwertszeit
500g zu 250g = 2 x 703.800.000 = 1.407.600.000 Jahre
250g zu 125g = 3 x 703.800.000 = 2.111.400.000 Jahre
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| Zusatzfrage (Klassenstufe 8-11) |
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| Im Zusammenhang mit der Kernspaltung, also dem Prozess, der in Kernkraftwerken Anwendung findet, wird immer wieder von der „kritischen Masse“ gesprochen. |
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| Was bedeutet „Kritische Masse“? (Wählt aus den folgenden Antwortmöglichkeiten die richtige aus!) |
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Kritische Masse ist die Masse, ab der eine Kettenreaktion von Kernspaltungen stattfindet, jede Spaltung weitere Spaltungen erzeugt und sich damit immer weiter beschleunigt.
Kritische Masse ist die Masse, ab der man einen radioaktiven Stoff nicht mehr mit bloßer Hand berühren sollte, da sie zu viel Strahlung für den menschlichen Körper erzeugt und damit Krebs auslöst.
Kritische Masse ist die Masse, ab der ein Brennstab ausgetauscht wird, weil seine Leistung unter ein kritisches Niveau gefallen ist und nicht mehr genug Energie erzeugt.
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| Lösung: |
Richtig ist die erste Antwort.
Die Masse, ab der ein Kettenreaktion eintritt, wird als kritische Masse bezeichnet.
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| Zusatzfrage (Klassenstufe 9-11) |
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 Sucht im folgenden Lückentext jeweils die richtige Antwort für die Lücken aus den vorgegeben Möglichkeiten aus. Gebt maximal 1 falsche Antwort!
Da einige Stoffe in abgebrannten Brennstäben extrem lange Halbwertszeiten haben, muss sich die Forschung neben einem Lagerort auch mit der Frage auseinandersetzen wie das Wissen über diese Lagerstätten weitervermittelt werden soll. Daher beschäftigt sich die Atomsemiotik mit genau diesem Problem. In Deutschland geht der Arbeitskreis Auswahlverfahren Endlagerorte davon aus, dass die nuklearen Abfälle mindestens |
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100 000
1 Million
10 Millionen
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| Lösung: |
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1 Million
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| Jahre eingelagert werden müssen. D.h. die Informationen über diese Endlager und die Gefahr, die von ihnen ausgeht, müssen über einen Zeitraum weitergeben werden, der länger ist als die bisherige Menschheitsgeschichte. Über dieses Problem haben sich bereits viele Gedanken gemacht. Neben Physikern auch Autoren und Philosophen. Unterm Strich ist das eine große Sammlung von teilweise sehr kuriosen Ideen. So plädierte zum Beispiel Thomas A. Sebeok für eine Übermittlung der Informationen ihm Rahmen einer Legende. Diese sollte dann von einer |
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Atompriesterschaft
Atomorden
Atomtempler
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| Lösung: |
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Atompriesterschaft
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| überwacht werden, damit sich im Wandel der Sprachen keine Fehler einschleichen. Eine andere Lösung schlagen Bastide und Fabbri vor. Ihnen schwebt vor, dass man nicht den Ort der Lagerstätten übermittelt, sondern Indikatoren für Strahlung übermittelt. Das könnte zum Beispiel über Tiere geschehen, die auf radioaktive Strahlung mit |
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Haarausfall
Verfärbung der Haut
dem Tod
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| Lösung: |
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Verfärbung der Haut
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| reagieren. Diese |
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Atomhunde
Giftadler
Strahlenkatzen
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| Lösung: |
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Strahlenkatzen
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| sollten dann in der Nähe des Menschen leben und die Warnung mit Hilfe von Sprichwörtern in den Gedanken verankert werden. Vilmois Voigt schlägt vor, dass man rund um die Lagerstätte Hinweistafeln aufstellen soll. Auf weiter entfernten Tafeln soll jeweils die |
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aktuellste
älteste
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| Lösung: |
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aktuellste
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| Sprache stehen, um so stets die ursprüngliche Nachricht nachvollziehen zu können. Einen ganz besonderen Aufbewahrungsort für die Informationen reichte Philipp Sonntag ein. Für ihn kommt dafür nur ein |
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Tiefseebehälter
künstlicher Mond
Satellit
in Frage, die Informationen darüber sollen wiederum katastrophensicher in einem Archiv in einem Keller gelagert werden. Diese wenigen Beispiele zeigen, wie schwierig eben nicht nur das Endlagerproblem an sich, sondern eben auch das Problem der Wissensübermittlung zu lösen sind.
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| Lösung: |
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künstlicher Mond
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| Zusatzfrage (Klassenstufe 11) |
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Ein altes Wort ist wieder sehr modern geworden! Transmutation bedeutete zu Zeiten der Alchemisten, aus anderen Elementen Gold herzustellen. Wie wir heute wissen, konnte dies nicht funktionieren.
Heute allerdings möchte man genau das wieder tun: in der Welt des radioaktiven Zerfalls ist es durchaus möglich, dass man Elemente in andere umwandeln kann.
Die Idee: Man könnte radioaktiven Atommüll mit Hilfe moderner Technik so umwandeln, dass seine Radioaktivität in sehr viel kürzerer Zeit abklingt.
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| Aber wie? Welche der 3 folgenden Beschreibungen ist richtig? |
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a) Aus den abgebrannten Brennstäben der Kernkraftwerke werden mit Hilfe von chemischen Reaktionen die radioaktiven Isotope herausgelöst. Diese werden zu neuen „Brennelementen“, sogenannten Transmutationselementen, weiterverarbeitet. In einer Transmutationsanlage werden sie dann mit energiereichen Elektronen bestrahlt. Wie im normalen Kernkraftwerk kommt es dabei zur Kernumwandlung und zur Spaltung der Isotope. Die dabei entstehenden Isotope haben aber eine deutlich längere Halbwertszeit, aber dabei eine deutlich geringere Radiotoxizität.
b) Aus den abgebrannten Brennstäben der Kernkraftwerke werden mit Hilfe von chemischen Reaktionen die radioaktiven Isotope herausgelöst. Diese werden zu neuen „Brennelementen“, sogenannten Transmutationselementen, weiterverarbeitet. In einer Transmutationsanlage werden sie dann mit energiereichen Neutronen bestrahlt. Wie im normalen Kernkraftwerk kommt es dabei zur Kernumwandlung und zur Fusion der Isotope mit den Neutronen. Die dabei entstehenden Isotope haben aber eine deutlich geringere Halbwertszeit.
c) Aus den abgebrannten Brennstäben der Kernkraftwerke werden mit Hilfe von chemischen Reaktionen die radioaktiven Isotope herausgelöst. Diese werden zu neuen „Brennelementen“, sogenannten Transmutationselementen, weiterverarbeitet. In einer Transmutationsanlage werden sie dann mit energiereichen Neutronen bestrahlt. Wie im normalen Kernkraftwerk kommt es dabei zur Kernumwandlung und zur Spaltung der Isotope. Die dabei entstehenden Isotope haben aber eine deutlich geringere Halbwertszeit.
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| Lösung: |
richtig ist Antwort c
Diese Beschreibung klingt plausibel, allerdings sind noch einige technische Hürden zu überwinden: Zum Beispiel ist es alles andere als einfach, die radioaktiven Elemente abzutrennen. Außerdem entstehen bei der Transmutation sehr hohe Temperaturen, die Anlagen müssen also so ausgestattet sein, dass sie diese Hitze aushalten. Außerdem muss der Neutronenbeschuss dauerhaft aufrechterhalten werden, damit der Prozess der Kernumwandlung nicht zusammenbricht. Das heißt im positiven Sinn aber auch, dass es keine Kettenreaktion geben kann, weil es sich um eine unterkritische Reaktion handelt.
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