Die Kernspaltung

1939 veröffentliche Otto Hahn seine Entdeckung der Spaltung des Urankerns. Wird das Uranisotop U-235 von einem thermischen Neutron getroffen, zerplatzt es in (meistens) zwei Bruchstücke, zusätzlich fliegen (meistens) drei Neutronen weg. Die Bruchstücke und Neutronen fliegen schnell auseinander, was bedeutet, dass sie eine hohe Temperatur haben. Weiter könnten die freiwerdenden Neutronen ja wieder einen Urankern zum Zerplatzen bringen usw. Gehen Sie mit der Maus auf den Atomkern, um die Spaltung auszulösen.

Damit diese Kettenreaktion stattfinden kann, sind jedoch einige Bedingungen nötig: Das spaltbare Isotop U-235 kommt in Natururan nur zu ca. 0,7% vor, das ist zuwenig. Für Kernreaktoren sind ca. 4% nötig. Es ist somit eine Anreicherung des spaltbaren Isotops im Uran nötig. Diese Anreicherung ist sehr aufwendig, da "gewöhnliches" Uran U-238 und das spaltbare U-235 chemisch exakt gleich sind. Sie können nur aufgrund ihrer unterschiedlichen Masse getrennt werden. Ein weiteres Problem ist, dass die bei der Spaltung freiwerdenden Neutronen sehr schnell sind, aber nur relativ langsame Neutronen den Atomkern U-235 spalten können. Die Neutronen müssen ihre Bewegungsenergie durch Stöße mit einem Moderator z.B. Wasser oder Graphit abgeben. Zuletzt muss noch soviel Material vorhanden sein, dass die Neutronen noch nicht aus dem Material herausgeflogen sind, bevor sie eine neue Spaltung auslösen sollen. Die benötigte Masse an angereichertem Uran heisst kritische Masse.

Die bei einer Kernspaltung entstehenden Bruchstücke, die Spaltprodukte, sind alles Isotope mit im Vergleich zu den natürlich vorkommenden Atomen zu hohen Neutronenzahlen, sie sind damit radioaktiv. Eine Kettenreaktion der Kernspaltung von Uran liefert sehr viel Wärmeenergie, es bleiben aber hochaktive Spaltprodukte übrig.

Nicht nur Uran besitzt spaltbare Isotope, so ist z.B. auch Plutonium Pu-241 spaltbar.