Kernphysik
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SS 2013, HHU Duesseldorf, Prof. Dr. Thomas Heinzel<br />
Vorlesung: Kern- und Elementarteilchenphysik, inoffizielle Mitschrift<br />
by: Christian Krause, Matr. 1956616 A TUTORIUM<br />
A.8 Die natürlichen Spaltungsreaktoren von Oklo<br />
Uran aus Uranerz: UO 2 (Pechblende, Uranitit), vermischt mit P bO<br />
Reduktion → Uran, aus zwei Isotopen<br />
Isotopenverhältnis ist universell: X( 235 U)=0,7202%; X( 238 U)=99,2798%<br />
Zur Zeit: 1kg Uran: 300 $, 7,2 g 235 U → 42.000 $ ≈ Goldpreis<br />
→ vor Verarbeitung: Genaue Analyse<br />
1972 in Pierrelatte (Fr) Uran aus Oklo (Gabun): X( 235 U)=0,7171%, bei 700t: $ 8,4 Mio fehlen.<br />
Heute: Minimaler Wert (auch aus Oklo): X( 235 U)=0,44%<br />
16 Fundstellen mit X( 235 U) reduziert.<br />
Grund? 235 U wurde natürlich induziert gespalten, Kettenreaktion zum Verbrauch?<br />
Nachweis: Verteilung der Spaltprodukte wichen z.T. ab von natürlichen Isotopenverteilung, z.B.<br />
Neodym (Nd)<br />
→ Isotopenverteilung: 142 Nd kommt in der Natur vor, tritt aber nicht bei Kernspaltung von 235 U<br />
auf.<br />
⇒ Vergleich Nd-Verteilung (Oklo) und Nd-Verteilung (Reaktor) wie auch für andere Elemente (Cs,<br />
Sr, Gd) weisen Kernreaktion nach.<br />
Moderation durch Wasser.<br />
Bei X( 235 U)=0,7202% → k < 1 bei H 2 O−Moderation. → 235 U muss angereichert gewesen sein (auf<br />
ca. 3%).<br />
→ Halbwertszeichen: T 1/2 235 U ≈ 7 · 10 8 a; T 1/2 238 U ≈ 4, 5 · 10 9 a<br />
T (X( 235 U) ≥ 3% = −2, 2 · 10 −9 a ⇒ Reaktoren liefen vor ca. 2 Mrd. Jahren.<br />
→ Weitere Bedingungen:<br />
• C(Uran im Gestein) 10%̌<br />
• C(H 2 O im Gestein) 6%̌<br />
• keine Neutronengifte (B,Li) ̌<br />
Ein paar Zahlen Pro Flöz ≈ 6t 235 U verbraucht. Freigesetzte Energie: 15 GWa (≈ 1 modernes KKW<br />
für 43 Jahre)<br />
Vermutlich: 100 KW für 10 5 a.<br />
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