Atomphysik einmal anders erklärt: Schülerinnen und Schüler der Klasse 10 haben den Unterschied zwischen einer ungesteuerten und gesteuerten Kettenreaktion schauspielerisch dargestellt und dies im Video festgehalten.
Der deutsche Chemiker Otto Hahn gilt als Vater der Kernchemie. Für die Entdeckung und den radiochemischen Nachweis der Kernspaltung des Urans und des Thoriums wurde ihm 1945 der Nobelpreis für Chemie verliehen.
Unter einer atomaren Kernspaltung versteht man die durch Beschuss mit langsamen Neutronen erfolgende Zerlegung eines schweren Atomkerns (wie aus Uran oder Thorium) in zwei mittelschwere Atomkerne. Dabei werden 2 bis 3 Neutronen freigesetzt. Treffen diese frei werdenden Neutronen auf weiteres spaltbares Material und haben sie darüber hinaus die richtige Geschwindigkeit, so können sie weitere Kernspaltungen hervorrufen. Es kommt zu einer sich von selbst fortsetzenden Reaktion, d.h. zu einer Kettenreaktion. Wird diese Kettenreaktion nicht beeinflusst, so spricht man von einer ungesteuerten Kettenreaktion.
Ungesteuerte Kettenreaktionen erfolgen bei Atombomben. Diese ungesteuerte Kettenreaktion haben nun Schülerinnen und Schüler der Klasse 10 mit Hilfe einer exzellenten schauspielerischen Leistung dargestellt und im Video festgehalten (Video "Ungesteuerte Kettenreaktion" ).
Hierbei stellten sie die langsamen Neutronen dar, die auf einen spaltbaren Atomkern (aus zwei zusammengestellten Stühlen bestehend) trafen. Beim Auftreffen wurde das "Neutron" eingefangen, die Stühle wichen auseinander und zwei auf den Stühlen sitzende "Neutronen" wurden dabei freigesetzt. Diese spalteten dann weitere "Atomkerne". Nach drei Spaltungsvorgängen lagen exponentiell acht "Neutronen" frei vor und es wurden insgesamt sieben "Atomkerne" gespalten.
Durch bestimmte Materialien, den Neutronenabsorbern (z.B. Borverbindungen), kann man aber die Anzahl der freien Neutronen beschränken und damit die Kettenreaktion beeinflussen. Diese Art von Kettenreaktion wird als gesteuerte Kettenreaktion bezeichnet.
Gesteuerte Kettenreaktionen erfolgen in Kernreaktoren von Kernkraftwerken. Im Normalbetrieb eines Kernreaktors wird die Kernspaltung so gesteuert, dass die Reaktionsrate konstant bleibt, d. h. im Mittel genau eines der neuen Neutronen löst wieder eine Spaltung aus.
Auch diese Vorgänge wurde in einem zweiten Schauspiel dargestellt (Video "Gesteuerte Kettenreaktion"). Hierbei fingen jeweils Schülerinnen bzw. Schüler als "Neutronenabsorber" bei jedem gleichzeitig durchgeführten Spaltungsvorgang bis auf ein "Neutron" alle anderen ab. Am Ende dreier Spaltungsvorgänge lag (wie zu Beginn der Kettenreaktion) nur ein freies "Neutron" vor und es wurden hierbei nur drei "Atomkerne" gespalten!
Der bewegte Physikunterricht mit den gespielten Reaktionsvorgängen wird den Schülerinnen und Schülern bestimmt lange Zeit in Erinnerung bleiben!
