WAS IST EIN NUKLEARER WANDEL? - WISSENSCHAFT - 2025

Eine nukleare Veränderung ist der Prozess, bei dem sich die Kerne bestimmter Isotope spontan ändern oder gezwungen sind, sich in zwei oder mehr verschiedene Isotope zu verwandeln.

Die drei Haupttypen des nuklearen Wandels in der Materie sind natürlicher radioaktiver Zerfall, Kernspaltung und Kernfusion.

Neben der nuklearen sind die beiden anderen Veränderungen in der Materie physikalisch und chemisch. Das erste impliziert keine Änderung seiner chemischen Zusammensetzung. Wenn Sie ein Stück Aluminiumfolie schneiden, ist es immer noch Aluminiumfolie.

Bei einer chemischen Veränderung ändert sich auch die chemische Zusammensetzung der beteiligten Substanzen. Beispielsweise verbindet sich beim Verbrennen von Kohle mit Sauerstoff Kohlendioxid (CO2).

Nuklearer Wandel und seine Haupttypen

Radioaktiver natürlicher Zerfall

Wenn ein Radioisotop Alpha- oder Betateilchen emittiert, erfolgt eine Transmutation eines Elements, dh ein Wechsel von einem Element zum anderen.

Somit hat das resultierende Isotop eine andere Anzahl von Protonen als das ursprüngliche Isotop. Dann kommt es zu einer nuklearen Veränderung. Die ursprüngliche Substanz (Isotop) wurde zerstört und bildet eine neue Substanz (Isotop).
In diesem Sinne sind seit der Entstehung der Erde natürliche radioaktive Isotope vorhanden, die kontinuierlich durch Kernreaktionen kosmischer Strahlung mit Atomen in der Atmosphäre erzeugt werden. Diese Kernreaktionen führen zu den Elementen des Universums.

Diese Arten von Reaktionen erzeugen stabile radioaktive Isotope, von denen viele eine Halbwertszeit von mehreren Milliarden Jahren haben.

Diese radioaktiven Isotope können jedoch nicht unter natürlichen Bedingungen gebildet werden, die für den Planeten Erde charakteristisch sind.

Infolge des radioaktiven Zerfalls haben seine Menge und Radioaktivität allmählich abgenommen. Aufgrund dieser langen Halbwertszeiten war seine Radioaktivität jedoch bisher signifikant.

Kernveränderung durch Spaltung

Der zentrale Kern eines Atoms enthält Protonen und Neutronen. Bei der Spaltung teilt sich dieser Kern entweder durch radioaktiven Zerfall oder weil er von anderen subatomaren Partikeln bombardiert wird, die als Neutrinos bekannt sind.

Die resultierenden Stücke haben weniger kombinierte Masse als der ursprüngliche Kern. Diese verlorene Masse wird in Kernenergie umgewandelt.
Auf diese Weise führen Kernkraftwerke kontrollierte Reaktionen durch, um Energie freizusetzen. Eine kontrollierte Spaltung tritt auf, wenn ein sehr leichtes Neutrino den Kern eines Atoms bombardiert.

Dies bricht und erzeugt zwei kleinere, ähnlich große Kerne. Die Zerstörung setzt eine erhebliche Menge an Energie frei - bis zu 200-mal so viel wie das Neutron, mit dem das Verfahren gestartet wurde.
An sich hat diese Art des nuklearen Wandels ein großes Potenzial als Energiequelle. Es gibt jedoch Anlass zu zahlreichen Bedenken, insbesondere in Bezug auf Sicherheit und Umwelt.

Kernveränderung durch Fusion

Fusion ist der Prozess, durch den die Sonne und andere Sterne Licht und Wärme erzeugen. Bei diesem Kernprozess wird Energie durch den Abbau von Lichtatomen erzeugt. Es ist die entgegengesetzte Reaktion zur Spaltung, bei der sich schwere Isotope teilen.
Auf der Erde ist die Kernfusion einfacher zu erreichen, wenn zwei Wasserstoffisotope kombiniert werden: Deuterium und Tritium.

Wasserstoff, bestehend aus einem einzelnen Proton und einem Elektron, ist das leichteste aller Elemente. Deuterium, oft als "schweres Wasser" bezeichnet, hat ein zusätzliches Neutron im Kern.

Tritium hat seinerseits zwei zusätzliche Neutronen und ist daher dreimal schwerer als Wasserstoff.

Glücklicherweise kommt Deuterium im Meerwasser vor. Dies bedeutet, dass es Brennstoff für die Fusion gibt, solange sich Wasser auf dem Planeten befindet.

Verweise

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