Bindungsenergie pro Nukleon – Kurve, Kernspaltung und Kernfusion

Was sie zeigt

Die Masse eines Kerns ist kleiner als die Summe der Massen seiner einzelnen Protonen und Neutronen. Dieser Massendefekt Δm = Z·mp + N·mn − mX entspricht der Bindungsenergie EB = Δm·c², also der Energie, die nötig ist, um den Kern in freie Nukleonen zu zerlegen (1 u·c² = 931,5 MeV). Trägt man EB/A gegen die Massenzahl auf, steigt die Kurve bei leichten Kernen steil an, erreicht ihr Maximum bei Eisen und Nickel und fällt bei schweren Kernen langsam ab. Jede Reaktion, deren Produkte höher auf der Kurve liegen, setzt Energie frei: die Fusion leichter und die Spaltung schwerer Kerne.

So funktioniert es

Tippen Sie auf einen Punkt im Diagramm oder wählen Sie einen Kern in der Liste Kern, um Z, N, die Kernmasse, Δm, EB und EB/A abzulesen, und vergleichen Sie leichte, mittelschwere und schwere Kerne. Klicken Sie dann auf Spaltung ²³⁵U, um zu sehen, wie ein langsames Neutron Uran in ¹⁴¹Ba, ⁹²Kr und drei Neutronen spaltet, und auf Fusion D + T, um die Bildung von ⁴He und einem Neutron aus Deuterium und Tritium zu verfolgen. Vergleichen Sie die pro Nukleon freigesetzte Energie beider Reaktionen.

Einstellbare Parameter

• Ausgewählter Kern ²H (Deuterium), ⁴He, ¹²C, ¹⁶O, ⁵⁶Fe, ⁶²Ni, ²⁰⁸Pb, ²³⁵U, ²³⁸U
• Gezeigte Reaktion Spaltung von ²³⁵U, Fusion ²H + ³H, Keine, nur den Kern ansehen
• Kerne im Diagramm beschriften

Fragen zum Erkunden

1. Warum ist ⁵⁶Fe stabiler als ⁴He und ²³⁵U, obwohl ²³⁵U die größere Gesamtbindungsenergie hat?
2. Wie viel Energie wird nach den angezeigten Bindungsenergien frei, wenn sich ²³⁵U in ¹⁴¹Ba und ⁹²Kr spaltet?
3. Wie verhält sich die pro Nukleon freigesetzte Energie bei der Fusion D + T zu der bei der Spaltung von ²³⁵U?