Kernenergie

Nuclear Energy

Physik Klasse 9 16 Aufgaben
AtomphysikKernenergieGesellschaftEnergie

Ein Kernkraftwerk wandelt Kernenergie nicht direkt in Strom um, sondern über den Umweg Wärme: Die Kernspaltung heizt Wasser, der Dampf treibt Turbine und Generator — dasselbe Prinzip wie ein Kohlekraftwerk, nur mit anderem Brennstoff. Dahinter steht die Einsicht, dass Energie nie erzeugt, sondern nur umgewandelt und dabei teilweise entwertet wird. Eine Bewertung der Energieversorgung wägt ab: nahezu CO₂-freie Stromerzeugung gegen die ungelöste Endlagerung und das Störfallrisiko (Tschernobyl 1986, Fukushima 2011). Primärenergieträger und regenerative Quellen ordnen die Kernenergie in den Strommix ein. Bewusst ein Bewertungs- und Gesellschaftsthema, kein Rechenthema.

Voraussetzungen (2)

Radioaktivität
Klasse 9
›
Energieerhaltung verstehen — Energie verschwindet nicht
Klasse 9
›
Leicht
Multiple Choice #1 20s â–¶ Testen

Was passiert bei der Kernspaltung?

  • â—Ź Ein schwerer Atomkern wird in leichtere Kerne gespalten und Energie wird frei
  • â—‹ Zwei leichte Atomkerne verschmelzen zu einem schweren
  • â—‹ Ein Atom verliert ein Elektron
  • â—‹ Ein Neutron wird in ein Proton umgewandelt
Bei der Kernspaltung wird ein schwerer Kern (z. B. Uran-235) durch ein Neutron gespalten. Dabei entstehen kleinere Kerne, weitere Neutronen und eine groĂźe Menge Energie.
Wahr / Falsch #2 15s â–¶ Testen

Bei der Kernfusion verschmelzen leichte Atomkerne zu schwereren und es wird Energie frei.

âś“ Wahr
Richtig! Bei der Kernfusion verschmelzen z. B. Wasserstoffkerne zu Helium. Dies ist der Energieprozess in der Sonne. Dabei wird enorm viel Energie freigesetzt.
LĂĽckentext #3 12s â–¶ Testen

In Kernkraftwerken wird hauptsächlich ___ als Brennstoff für die Kernspaltung verwendet.

âś“ Antwort: Uran
Uran-235 ist der häufigste Kernbrennstoff. Durch Beschuss mit einem Neutron kann der Urankern gespalten werden.
Wahr / Falsch #4 15s â–¶ Testen

Die Sonne gewinnt ihre Energie durch Kernspaltung.

âś“ Falsch
Falsch! In der Sonne findet Kernfusion statt: Wasserstoffkerne verschmelzen zu Helium. Kernspaltung findet in Kernkraftwerken statt.
Multiple Choice #5 20s â–¶ Testen

Was ist ein Problem bei der Nutzung der Kernenergie?

  • â—Ź Die Lagerung des radioaktiven Abfalls ĂĽber Tausende von Jahren
  • â—‹ Der hohe COâ‚‚-AusstoĂź beim Betrieb
  • â—‹ Der geringe Energiegehalt des Urans
  • â—‹ Der hohe Wasserverbrauch beim Abbau
Radioaktiver Abfall strahlt teilweise Hunderttausende von Jahren. Ein sicheres Endlager für diese Zeitspanne zu finden, ist eines der größten Probleme der Kernenergienutzung.
LĂĽckentext #6 15s â–¶ Testen

In einem Kernkraftwerk wird die bei der Spaltung entstehende Wärme genutzt, um Wasser zu verdampfen und eine ___ anzutreiben.

âś“ Antwort: Turbine
Die Wärme aus der Kernspaltung erzeugt Dampf, der eine Turbine antreibt. Die Turbine treibt einen Generator an, der elektrische Energie erzeugt.
Multiple Choice #7 15s â–¶ Testen

Welcher Energieträger ist KEIN regenerativer (erneuerbarer) Energieträger?

  • â—‹ Sonnenergie
  • â—‹ Windenergie
  • â—Ź Uran
  • â—‹ Wasserkraft
Uran ist ein fossiler/nicht-erneuerbarer Energieträger, der abgebaut werden muss und endlich ist. Sonne, Wind und Wasser sind erneuerbare Energiequellen.
Multiple Choice #8 20s â–¶ Testen

Was versteht man unter dem 'Energiemix' eines Landes?

  • â—Ź Die Zusammensetzung der Energieversorgung aus verschiedenen Quellen
  • â—‹ Die Mischung verschiedener Brennstoffe in einem Kraftwerk
  • â—‹ Die Verteilung von Energie auf verschiedene Verbraucher
  • â—‹ Die verschiedenen Formen der Energieumwandlung
Der Energiemix beschreibt die Anteile verschiedener Energiequellen (Kohle, Gas, Kernenergie, Erneuerbare) an der Gesamtenergieversorgung eines Landes.
Mittel
Multiple Choice #1 20s â–¶ Testen

Was versteht man unter einer Kettenreaktion bei der Kernspaltung?

  • â—Ź Die bei der Spaltung freiwerdenden Neutronen spalten weitere Kerne
  • â—‹ Mehrere Atomkerne verschmelzen gleichzeitig
  • â—‹ Radioaktive Strahlung wird verstärkt
  • â—‹ Elektronen lösen weitere Spaltungen aus
Bei jeder Spaltung werden 2–3 Neutronen frei, die weitere Urankerne spalten können. So setzt sich die Reaktion selbst fort – eine Kettenreaktion.
Multiple Choice #2 25s â–¶ Testen

Welche Aufgabe haben die Steuerstäbe in einem Kernkraftwerk?

  • â—Ź Sie absorbieren Neutronen und regulieren die Kettenreaktion
  • â—‹ Sie erzeugen die Neutronen fĂĽr die Spaltung
  • â—‹ Sie kĂĽhlen den Reaktor
  • â—‹ Sie erzeugen den Dampf fĂĽr die Turbine
Steuerstäbe bestehen aus neutronenabsorbierendem Material (z. B. Bor oder Cadmium). Je weiter sie eingefahren werden, desto mehr Neutronen fangen sie ein und desto langsamer läuft die Reaktion.
Wahr / Falsch #3 15s â–¶ Testen

Beim Betrieb eines Kernkraftwerks entsteht kein COâ‚‚ direkt.

âś“ Wahr
Richtig! Bei der Kernspaltung selbst wird kein COâ‚‚ freigesetzt. Allerdings entstehen COâ‚‚-Emissionen beim Uran-Abbau, Transport und Bau des Kraftwerks.
Multiple Choice #4 25s â–¶ Testen

Welche Energieumwandlungskette findet in einem Kernkraftwerk statt?

  • â—Ź Kernenergie → Wärme → mechanische Energie → elektrische Energie
  • â—‹ Kernenergie → Licht → elektrische Energie
  • â—‹ Kernenergie → elektrische Energie (direkt)
  • â—‹ Kernenergie → chemische Energie → elektrische Energie
In einem KKW wird Kernenergie in Wärme umgewandelt, Wärme erzeugt Dampf (Turbine = mechanische Energie), und der Generator wandelt diese in elektrische Energie um.
LĂĽckentext #5 15s â–¶ Testen

Die Einheit Becquerel (Bq) misst die ___ einer radioaktiven Quelle.

✓ Antwort: Aktivität
Die Aktivität gibt die Anzahl der Zerfälle pro Sekunde an. 1 Bq = 1 Zerfall pro Sekunde.
Multiple Choice #6 20s â–¶ Testen

Ein kĂĽnftiges Fusionskraftwerk wird nach Betriebsende abgerissen. Was gilt fĂĽr seinen radioaktiven Abfall?

  • â—‹ Er fällt gar nicht an
  • â—Ź Er klingt in rund 100 Jahren weitgehend ab
  • â—‹ Er strahlt Hunderttausende Jahre
Bei der Fusion D + T → He + n entsteht kein langlebiger Spaltabfall wie im Kernkraftwerk. Die schnellen Neutronen machen aber die Wände des Reaktors radioaktiv, und der Brennstoff Tritium ist selbst radioaktiv. Dieser Abfall klingt nach heutigen Planungen in etwa 100 Jahren so weit ab, dass man das Material wiederverwerten kann. Zusammen mit dem fast unbegrenzt vorhandenen Deuterium im Meerwasser gilt die Fusion deshalb als Hoffnung für die Zukunft – technisch ist sie aber noch nicht reif.
Zahleneingabe #7 20s â–¶ Testen

Deutschland hat 2022 seine letzten Kernkraftwerke abgeschaltet. Wie viel Prozent des Stroms kam 2021 noch aus Kernenergie? (ungefähr)

âś“ Antwort: 12
2021 lag der Anteil der Kernenergie am deutschen Strommix bei ca. 12 %. Danach wurden die letzten drei Kernkraftwerke im April 2023 endgĂĽltig abgeschaltet.
Schwer
Wahr / Falsch #1 20s â–¶ Testen

Windkraft und Solarenergie können die gleiche Grundlastfähigkeit bieten wie ein Kernkraftwerk.

âś“ Falsch
Falsch! Wind- und Solarenergie sind wetterabhängig und können nicht jederzeit konstant Strom liefern (fehlende Grundlastfähigkeit). Kernkraftwerke können dagegen rund um die Uhr konstant Strom erzeugen. Speichertechnologien können dieses Problem teilweise lösen.