Aufgaben: Geschichte der Radioaktivität und Kernspaltung

Nenne jeweils die Entdeckung der folgenden Personen: Henri Becquerel, Marie und Pierre Curie, Otto Hahn und Fritz Straßmann.

Becquerel legte 1896 ein Uransalz auf eine lichtdicht verpackte Fotoplatte.

Beschreibe, was er beobachtete und was er daraus schloss.

Nenne das Jahr, in dem Otto Hahn und Fritz Straßmann in Berlin die Kernspaltung entdeckten, und beschreibe kurz, was bei der Spaltung eines Urankerns geschieht.

Marie Curie erhielt zwei Nobelpreise (Physik 1903, Chemie 1911).

1. a) Nenne zwei Elemente, die das Ehepaar Curie entdeckte.

1. b) Erkläre, warum ihre Arbeit damals mit großen gesundheitlichen Risiken verbunden war.

Nach der Entdeckung der Kernspaltung 1938 wurden zwei Entwicklungen möglich: Kernkraftwerke und Atombomben.

1. a) Beschreibe jeweils, wie die Kettenreaktion dort genutzt wird (kontrolliert bzw. unkontrolliert).

1. b) Nenne je einen Vorteil und ein Risiko der Kernenergie.

Deutschland beschloss nach dem Reaktorunglück von Fukushima (2011) den Atomausstieg; die letzten Kernkraftwerke wurden 2023 abgeschaltet.

1. a) Nenne zwei Argumente für und zwei Argumente gegen die Nutzung der Kernenergie.

1. b) Formuliere eine begründete eigene Position in drei bis vier Sätzen.

Lise Meitner und Otto Frisch lieferten 1938/39 die physikalische Deutung der von Hahn und Straßmann entdeckten Kernspaltung. Meitner erhielt für diese Leistung keinen Nobelpreis, Hahn 1944 den Chemie-Nobelpreis.

1. a) Erkläre, warum für die Entdeckung der Kernspaltung sowohl chemische als auch physikalische Kenntnisse nötig waren.

1. b) Beurteile, welche Rolle gesellschaftliche Bedingungen (Verfolgung von Meitner als Jüdin, Exil) für die Wissenschaftsgeschichte spielten.

Die Spaltung eines Urankerns setzt etwa $200\ \text{MeV}$ frei. Bei der Verbrennung eines Kohlenstoffatoms werden etwa $4\ \text{eV}$ frei.

1. a) Berechne, um welchen Faktor die Energie pro Spaltung größer ist.

1. b) Erkläre, warum die Spaltung eine Kettenreaktion ermöglicht (Rolle der freiwerdenden Neutronen).

1. c) Erkläre, warum der Kernbrennstoff in Kraftwerken in Brennstäben eingesetzt wird und warum zusätzlich Steuerstäbe nötig sind.

Die Entdeckung der Radioaktivität und der Kernspaltung hat Medizin, Energieversorgung und Politik verändert.

1. a) Nenne je zwei positive Anwendungen aus Medizin bzw. Technik.

1. b) Nenne zwei Probleme, die durch die Kernspaltung entstanden sind.

1. c) Diskutiere, welche Verantwortung Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für die Folgen ihrer Entdeckungen tragen.