Eine Bombe Fuer Kim Jong Il

Aufgabentext

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Der Nordkoreaner Kim Jong-il wünscht sich eine Atombombe. Er weiss, dass 235U neben 239Pu das wichtigste Ausgangsmaterial für den Bau von Kernwaffen und Zündsätzen für Wasserstoffbomben ist. Leider kommt das Isotop 235U nur zu etwa 0.72% im natürlichen Uran vor, über 99% sind 238U Isotope. Hilf Kim Jong-il doch noch zu seiner Bombe zu kommen.

a) Plutonium entsteht unvermeidlich in den mit 238U-reichen Isotopengemischen betriebenen Kernkraftwerken. Dabei wird das eingesetzte 238U durch Einfang eines Neutrons zu 239Pu umgewandelt. Erkläre den Vorgang mit Hilfe der Isotopentafel.

b) 239Pu wird in Kernkraftwerken normalerweise als Rohstoff für die Kernspaltung verwendet, da es zu den wenigen Nukliden gehört, die leicht spaltbar sind. Wie Kann Kim Jong-il verhindern, dass sein schönes Plutonium einfach gespalten wird? Tipp: Bei der Spaltung durch ein schnelles Neutron werden ungefähr 2,8 neue Neutronen frei, also mehr als bei der Spaltung mit einem "langsamen" Neutron.

c) Waffenfähiges Plutonium weisst einen 240Pu-Anteil von höchstens 7% im Vergleich zum erwünschten Isotop 239Pu. Welche Probleme könnten für Kim-Jong-il also entstehen und wie kann er diese Verhindern?

An wen richtet sich diese Aufgabe? Was wird damit geübt?

  • Diese Aufgabe richtet sich an Schüler, die den Umgang mit der Isotopentafel vertiefen wollen.
  • Man muss nicht nur die gesuchten Zerfälle auf der Tafel ausfindig machen, sondern sollte muss auch bereits eine Vorstellung von den Vorgängen in einem Kernreaktor haben. Die Übung wird dabei helfen die möglichen Produkte, die durch Neutronenbeschuss und Zerfall entstehen, zu erkennen und abzuschätzen, unter welchen Bedingungen sie entstehen werden.

Wie würden Sie diese Aufgabe jemandem erklären, der sie nicht lösen kann?

a) Durch die Aufnahme eines Neutrons steigt die Nukleonenzahl auf 239 an, dies entspricht genau der Nukleonenzahl des waffenfähigen Plutonium-Isotops. Jetzt müssen nur noch die passenden Zerfälle herausgesucht werden, bei denen die Nukleonenzahl gleich bleibt, die Ordnungszahl jedoch zu 94 wird.

b) Es geht nicht darum weniger zu verlieren, sondern mehr zu produzieren als man verliert.

c) Je länger sich das Plutonium im Reaktor befindet, desto grösser wird der Anteil an 240Pu. Es geht also darum eine Möglichkeit zu finden das Plutonium rechtzeitig aus dem Reaktor zu entfernen.

Was fiel Ihnen beim Aufstellen dieser Aufgabe besonders schwer?

Es ist nicht ganz einfach mit wikidot die gewünschten Isotope aufzulisten. Erst als ich auf die Ordnungszahl der Isotope verzichtet habe war es möglich die Aufgabe darzustellen.

erstellt durch chrigichrigi am 1227553110|%e %b %Y, %H:%M %Z|agohover

Bemerkungen/Anregungen/Korrekturen

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