[Kernphysik] Induzierte Kernspaltung

[sinusx]

Heho, ich hab mal eine Frage:
Nach allem, was ich bis jetzt gelesen habe, ist es so, dass gu-Kerne, also mit gerader Protonenzahl und ungerader Neutronenzahl, leichter spaltbar sind als gg-Kerne, da bei der Absorption eines thermischen Neutrons durch einen gu-Kern ein Compoundkern (gg-Kern) entsteht, der eine höhere Bindungsenergie besitzt, da er die Paarenergie (Tröpfchenmodell) für einen gg-Kern dazugewinnt.

Auf Wiki im Abschnitt http://de.wikipedia.org/wiki/Kernspaltung#Spaltbarkeit ist das auch sehr gut am Beispiel von Am-241 und Pu-241 erläutert.

Meine Frage: Warum spaltet der Compoundkern, "weil er stärker gebunden ist"? Was habe ich nicht verstanden? Hat es vielleicht etwas mit der inneren Schalenkonfiguration zu tun, die durch das Tröpfchenmodell ja nicht erklärt wird?

Die Paarenergie für gg-Kern macht ein Plus zur Bindungsenergie, das ist klar. Ändersrum hätte es für mich mehr Sinn gemacht. Also dass der Kern zerfällt, weil er weniger stark gebunden ist, z.B. bei einem uu-Compoundkern. Überhaupt sind die wenigsten uu-Kerne stabil. http://de.wikipedia.org/wiki/Tröpfchenmodell


PS: Ich lerne für meine Prüfung nicht aus Wikipedia, aber zur Anschauung ist es manchmal ganz nett, darin zu lesen. In meinen Folien steht auch, dass die Bindungsenergie des U*-236 (gg-Kerns) relativ groß ist im Vergleich zu U*-239 (gu-Kern).

 

[NacktNasenWombi]

Die Lösung steht doch direkt dahinter?

"Gut spaltbar" bedeutet dabei, dass der Wirkungsquerschnitt solcher Kerne für Spaltung hunderte bis tausende Barn beträgt; mit “schlecht spaltbar” sind dementsprechend Spalt-Wirkungsquerschnitte der Größenordnung um 1 Barn oder weniger gemeint

Im Povh is da zum beispiel ne schöne Grafik für U235 und U239 Da sieht man dass bei U239 der WQS bei 1MeV oder so quasi auf 0 geht. Ich nehme mal an dass das ganze dann auch bei Am und so reinspielt.. WARUM da gerade der WQS runtergeht kann ich aber gerade auch net sagen ^^

 

[Muthombo]

das liegt am pauli-prinzip. bei gerader protonen- und nukleonen-zahl bilden sich paare gleichartiger nukleonen mit entgegengesetzem spin zueinander. diese können sich jeweils einen energiezustand teilen. bei ungerader nukleonen-zahl muss eins nen energetisch ungünstigeren zustand "anbrechen", ohne dass dieser von einem zweiten nukleon genutzt werden kann.

 

[sinusx]

Original geschrieben von NacktNasenWombi
WARUM da gerade der WQS runtergeht kann ich aber gerade auch net sagen ^^

Ja eben. Und bei Wiki klingt es so, als wäre die Ursache für den höheren Spalt-WQS die höhere Bindungsenergie des gg-Compoundkerns (U-236) im Gegensatz zum gu-Compundkern (U-239). Und den kausalen Zusammenhang dahinter verstehe ich nicht. Vor allem, weil gg-Kerne stärker gebunden sind als andere, durch die Paarenergie.

Original geschrieben von Wuselmops

das liegt am pauli-prinzip. bei gerader protonen- und nukleonen-zahl bilden sich paare gleichartiger nukleonen mit entgegengesetzem spin zueinander. diese können sich jeweils einen energiezustand teilen. bei ungerader nukleonen-zahl muss eins nen energetisch ungünstigeren zustand "anbrechen", ohne dass dieser von einem zweiten nukleon genutzt werden kann.

Ok, ich weiß jetzt mehr über die Paarenergie. Vielleicht erklärt es auch noch den höheren WQS der Neutronen-Absorption aufgrund der "symmetrischeren" Situation hinterher. Meine Frage bleibt aber die gleiche. Aber ich habe noch was gefunden, vielleicht hilft dir das weiter:

In in meinen Vorlesungsaufzeichnungen steht sowas wie:
"URSACHE: Die Änderung der Bindungsenergie bei Absorption des Neutrons für
U-238 -> U-239: Delta E_bind = 5,0 MeV < Delta E_Spalt = 6,1 MeV
U-235 -> U-236: Delta E_bind = 6,4 MeV > Delta E_Spalt = 5,3 MeV"

Die Spaltung tritt also auf, weil die Zunahme der Bindungsenergie größer ist als ... ja, Delta E_Spalt. Energieaufwand für Spaltung? Bindungsenergie der Spaltprodukte? Beides macht mir den Mechanismus nicht klarer. Mir würde auch reichen, wenn jemand sagt, man könne das nicht ohne weiteres erklären und es braucht dafür mehr Theorie. Wahrscheinlich halte ich mich eh mit unwichtigem Zeugs auf, wie immer.

 

[Muthombo]

oh sorry, ich hatte deine frage nicht genau gelesen. es ist aber so wie du vermutest: fängt ein gu-kern ein thermisches neutron ein, wird dabei besonders viel bindungsenergie freigesetzt, da er dabei zu einem energetisch günstigeren gg-kern wird. diese bindungsenergie steht dann im kern als potentielle energie zur verfügung, so dass er in schwingung versetzt und ggf gespalten wird, wenn die potentielle energie den kritischen schwellenwert für die spaltung übersteigt.

 

[sinusx]

Vielen Dank

Schade, dass ich da nicht selbst drauf kam.