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Kernfusion im Forschungsreaktor
AFB I–IIIn einem Fusions-Forschungsreaktor verschmelzen ein Deuteriumkern und ein Tritiumkern — zwei schwere Sorten des Wasserstoffs — zu einem Heliumkern; zusätzlich wird ein Neutron frei. Heliumkern und Neutron wiegen zusammen um \(3{,}1 \cdot 10^{-29}\ \text{kg}\) weniger als die beiden Ausgangskerne.
Rechnen Sie mit \(c = 3 \cdot 10^{8}\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}\) und \(1\ \text{kWh} = 3{,}6 \cdot 10^{6}\ \text{J}\).
Eine einzelne Verschmelzung
- Nennen Sie den Fachbegriff für die fehlende Masse und den Namen des Vorgangs, bei dem sie hier auftritt.
- Berechnen Sie die Energie, die bei einer einzigen Verschmelzung frei wird.
- Bestimmen Sie, wie viele Verschmelzungen nötig sind, um eine Energie von 1 kWh freizusetzen.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Zwei leichte Kerne werden zu einem schwereren. Welche der beiden Arten von Kernumbau ist das?Nennen heißt: Begriffe ohne Erklärung aufzählen.
Hinweis zu Aufgabe b)
\(E = \Delta m \cdot c^2\) mit \(c^2 = 9 \cdot 10^{16}\ \tfrac{\text{m}^2}{\text{s}^2}\). Vorzahlen multiplizieren, Exponenten addieren, am Ende die Vorzahl zwischen 1 und 10 bringen.
Hinweis zu Aufgabe c)
Teilen Sie die Energie von 1 kWh (in Joule) durch die Energie einer Verschmelzung. Beim Teilen werden die Exponenten subtrahiert.
