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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Rotationsellipsoid als Berechnungsmodell der Spaltbarriere von Uran-235?



KoelnerMedizin
06.03.2010, 18:31
OK, möglicherweise ein bisschen Fehl am Platz, aber vielleicht sind einige Physiker ja unter euch, die mir helfen können :-blush

Es geht um die Aktivierungsenergie für die Spaltung eines Uran-235 bzw. Uran-238 Kerns. Ich möchte diese Energie berechnen, um zu beweisen, dass thermische Neutronen nur 235-Uran, nicht jedoch 238-Uran zu spalten vermögen.

Mein bisheriger Ansatz: Um eine Spaltung in Gang zu setzen, muss - gemäß des Tröpfchenmodells - der Kern ja erst einmal deformiert werden. Und bei dieser Deformation wird ja Arbeit gegen die Oberflächenenergie geleistet. Und genau der Betrag dieser Energie entspricht ja der Höhe der Spaltbarriere.

Man könnte den deformierenden Kern also mit einem Rotationsellipsoid vergleichen, bei dem sich nur die große Halbachse ändert. Das Volumen welches sich ja nicht ändert, wäre also leicht zu berechnen. Mich interessiert jedoch die Berechnung der Oberflächenenergie: Die Oberfläche eines Rotationsellipsoids lässt sich ja nicht ohne weiteres berechnen, wenn ich nicht weiß, welchen Wert die große Halbachse annimmt und welche Abhängigkeiten die Massenzahl besitzt.

Nach der Bethe-Weizsäcker-Formel kann ich zwar die Oberflächenenergie für die Kugel berechnen, für das Rotationsellipsoid wird es jedoch schwierig.

Gibt es also eine vereinfachte Form der Berechnung der Oberflächenenergie?

Wäre nett, wenn mir da jemand helfen könnte ;-)

LG :-)

Duncan84
06.03.2010, 19:41
Du bist noch Schüler und beschäftigst dich mit sowas? Irgendwas hab ich in meinem Leben falsch gemacht, oder vl auch richtig - je nach Standpunkt :b

Kann dir aber leider, abgesehen von diesem sinnlosen Kommentar, gerade nicht helfen, hab mein Physik-PhD irgendwo liegen lassen.

risingsun
06.03.2010, 19:44
die wahrscheinlichkeit hier eine vernünftige antwort zu kriegen schätze ich als sehr gering ein ;) frag da lieber in nem forum für physikstudenten

SarahT.
07.03.2010, 10:45
Gibt es also eine vereinfachte Form der Berechnung der Oberflächenenergie?


Kurze Antwort: nein.

pottmed
07.03.2010, 10:57
Ich geh Ski fahren und mache mir über meine zukünftigen Kommilitonen Gedanken :-))

KoelnerMedizin
07.03.2010, 16:47
Kurze Antwort: nein.

Ja, aber grundsätzlich ist die Berechnung möglich, also meine Überlegung war es über die Exzentrizität irgendwie auszurechnen, d.h. über den Quotient aus großer Halbachse und Brennpunkt, dann wäre das ganze nämlich rein von der Massenzahl abhängig. Die Frage ist nur letztlich wie genau bekomme ich eine näherungsweise Lösung?

SarahT.
07.03.2010, 21:32
Ja, aber grundsätzlich ist die Berechnung möglich, also meine Überlegung war es über die Exzentrizität irgendwie auszurechnen, d.h. über den Quotient aus großer Halbachse und Brennpunkt, dann wäre das ganze nämlich rein von der Massenzahl abhängig. Die Frage ist nur letztlich wie genau bekomme ich eine näherungsweise Lösung?

Na ja, nu - was erwartest Du denn? Du biegst Dir das irgendwie so hin, dass es passt. Für die 11. Klasse Gymnasium wird die Genauigkeit schon reichen.

Übrigens: Wenn Dich so was wirklich interessiert, solltest Du Dir mal überlegen, ob Du wirklich Medizin studieren solltest.

KoelnerMedizin
07.03.2010, 23:08
Abgesehen, dass ich in der 13 bin :-D...Warum sollte das denn auf die Entscheidung zu einem Medizinstudium Einfluss nehmen? Heißt das, nur weil ich mir erlaubt habe, hier eine Frage zu stellen, bin ich nicht für das Studium geeignet? :-?

Lizard
07.03.2010, 23:26
Von nicht geeignet war doch gar nicht die Rede !
Ich denke es war so gemeint,dass deine Interessen/Stärken vielleicht woanders liegen.

SarahT.
08.03.2010, 07:09
Ganz genau.

Ich hoffe für Dich, dass Du einen realistischen Eindruck davon hast, was im Medizinstudium auf Dich zukommen wird (wenn Du denn einen Studienplatz bekommst).

Physik oder Molecular Life Science etc. könnten vielleicht ja für Dich auch interessant sein.
Ist aber nur ein gut gemeinter Tipp, geht mich ja eigentlich überhaupt nichts an! :-music

KoelnerMedizin
08.03.2010, 18:19
Ja, also der Wunsch nach dem Medizinstudium ist schon ewig da, und ich denke, mich intensiv genug mit dem Aufbau des Studiums und seinen Inhalten auseinandergsetzt zu haben, dass ich denke, dass es für mich das Richtige ist. Und mir wird von allen Seiten empfohlen, das Medizinstudium zu versuchen, gerade wegen meines großen Interesses, ich hab meine Facharbeit beispielsweise über molekulare Therapie der CML mit Imatinib geschrieben und jetzt schreibe ich freiwillig eine besondere Lernleistung über molekulare Mechanismen der Funktion spannungsabhängiger Na-Kanäle und zwischendurch mache ich immer gerne mal Referate rein aus Interesse. Also gerade aufgrund der Empfehlungen, die ich bekommen habe, glaube ich, dass es das Richtige für mich ist.
Und die hier gestellte Frage war eben auch in meinem Interesse, da ich in Physik gerade versuche zu erklären, warum Uran-238 nicht durch thermische Neutronen spaltbar ist. Ich interessiere mich eben NICHT NUR für Medizin, sondern eben auch für Physik. Andere haben eben neben der Medizin, ein Interesse für Gesellschaftwissenschaften, Literatur, Kunst oder Musik und ich eben für Physik.

Ihr habt ja schon recht, so wie ich es bis jetzt mitbekommen habe, kommt es beim Medizinstudium vorwiegend auf Auswendiglernen an, aber trotzdem stellen die Inhalte für mich einen Reiz dar.

Ihr haltet mich wahrscheinlich für einen merkwürdigen Nerd, aber das bin ich eigentlich gar nicht, ich interessiere mich NEBEN Medizin eben nicht für Literatur, sondern für Physik, allerdings nicht so sehr, als dass es meine Zukunftspläne umwerfen könnte.

Ich hoffe trotzdem noch, dass mir jemand weiterhelfen kann :-D

LG ;-)

Alcyon
08.03.2010, 18:51
[...] kommt es beim Medizinstudium vorwiegend auf Auswendiglernen an [...]

Falsch.












Meiner Meinung nach.

KoelnerMedizin
08.03.2010, 18:57
OK, ich hoffe es natürlich auch nicht, aber das ist das, was ich so heraushöre. Mehr Sinn machen würde es natürlich, wenn man mit Verständnis herangeht und Logik rangeht, und das ist, was mich wiederum an Physik auch reizt und hoffentlich auch im Medizinstudium auf mich wartet.

pathognom
10.03.2010, 14:38
hey,

naja, medizin kann man imho auf die eine oder auf die andere art studieren; nur steht man da mit verständnis halt gelegentlich an, v.a. wenn es um klinische feinheiten wie irgendwelche willkürlichen einteilungen, scores und dgl. geht. funktionelle anatomie, physiologie, innere, ja sogar morphologisch betonte fächer wie radiologie und -- oho -- patho lernen sich mit mitdenken schon wesentlich einfacher als ohne.

was den physikkram angeht, wirst du im studium ohnehin gleich zu anfang damit konfrontiert werden. außerdem gibts auch ein paar medizinische anwendungen für physik und und -interessierte. z.b. in der strahlentherapie kannst du dich umschauen, wenn du dich so für radioaktives teufelszeug interessierst :-))
da geht man ohne die liebe für physik sowieso nach einiger zeit ein.

nein, spaß beiseite, ich habe einen netten kollegen, der nach seinem physikstudium noch medizin dazugemacht hat und jetzt als neuroradiologe arbeitet und ziemlich gute forschung macht. dieser kombinierte ansatz ist eigentlich cool, ich finde auch dass man sich gerade als medizinmann/-frau auch in andere richtungen entwickeln darf und soll. wenns einem nix für die karriere bringt, dann zumindest für die psychohygiene

grüße
pg

KoelnerMedizin
10.03.2010, 16:04
Danke für die netten Worte ;-)

astrophys
14.03.2010, 13:24
Der von dir gewählte Ansatz vernachlässigt die Bildung von Zwischenkernen beim Beschuß mit Neutronen.

Beim Beschuß von 238 Uran mit Neutronen reicht die Bindungsenergie nicht aus, um den Kern zu spalten, da die kritische Energie hierfür 5,9 MeV beträgt, die Bindungsenergie jedoch nur 5,2 MeV. Die Neutronen müssen also eine hohe zusätzliche Energie mitbringen, um den Kern zu spalten.

Bei 235 Uran entsteht ein Zwischenkern mit einer Bindungsenergie von 6,4 MeV, der über der kritischen Energie von 5,3 MeV liegt.

Das Bethe-Weizsäcker Modell für die Bindungsenergien besteht ja aus fünf Anteilen, bei die Oberflächenenergie nur einen Anteil ausmacht. Beim Zerfall spielen aber auch die anderen Anteile eine Rolle, z.B. ob ein g-g oder ein u-u Zwischenkern erzeugt wird.

KoelnerMedizin
15.03.2010, 16:44
Richtig, allerdings bedarf es selbst ja auch zur Erzeugung der Zwischenkerne einer bestimmten Energie, also einer Deformationsenergie. Dass letztlich die Netto-Energie auch positiv ist, spielt für meine Überlegung ja erstmal keine Rolle. Es geht ja ersteinmal um die Anregung des Kerns, und dazu benötigt man eben eine Energie, die über der Spaltbarriere liegt. Und wie du ja schon gesagt hast, reicht die Bindungsenergie von thermischen Neutronen beim Uran-238 nicht dazu aus, diese Barriere zu überwinden (Mal abgesehen vom Tunneleffekt), daher kann man für eine unkontrollierte Kernspaltungskettenreaktion auch nur Uran-235 und nicht Uran-238 verwenden. Gut, zwar haben die bei der Uran-238 Spaltung freiwerdenden Neutronen eine ausreichend hohe Energie, jedoch ist der Wirkungsquerschnitt ja dann auch zu klein...
Es geht eben um diese Deformationsenergie bzw. die Höhe der Spaltbarriere. Ich will nicht die Netto-Energie berechnen, lediglich eben die Deformationsenergie, und da spielen doch Zwischenkerne noch keine Rolle...

Aber trotzdem Danke ;-)

Strodti
15.03.2010, 17:18
Hinweis: Anleitungen zum Bau einer Atombombe werden vom Moderatorenteam gelöscht *ggg*

Coxy-Baby
15.03.2010, 17:22
Hinweis: Anleitungen zum Bau einer Atombombe werden vom Moderatorenteam gelöscht *ggg*

Wahnsinn wenn du sogar noch merkst, worum es darum geht..... ich verstehe dieses Fred spätestens seit Post Nr.1 nicht mehr :-nix

astrophys
15.03.2010, 19:47
Es geht eben um diese Deformationsenergie bzw. die Höhe der Spaltbarriere.

Du versuchst ein stark vereinfachendes Modell (Bethe-Weizsäcker) noch stärker zu vereinfachen. Alleine mit der Deformation im Tröpfchenmodell wirst du den großen Unterschied in der Spaltbarriere zwischen 235 und 238 Uran nicht ausrechnen können.

Es würde jetzt zu lange dauern, das alles zu erklären (und es ist bei mir schon zu lange her, um das jetzt aus dem Kopf zu schreiben), aber ich kann dir ein ganz gutes Buch empfehlen, nämlich Walter Greiner, Kernmodelle.

Das Problem an der ganzen Kernphysik ist, dass man keine schönen Potentiale (und darum geht es immer bei Streuversuchen) hat. Man ist daher auf Näherungen angewiesen und das Bethe-Weizsäcker-Modell ist eine schöne Näherung, aber man muss schon wissen, was man damit machen kann und was nicht ;)