SEITE 1. Stichpunkte. Erläuterungen

Transkript

1 SEITE 1 Erläuterungen Diese Folie dient als Titelbild für die Präsentation und soll einen ersten Blick auf das Thema vermitteln. Diese Folie ist nicht Teil der eigentlichen Präsentation. Quellen: Bild des eigenen Programms. 1

2 SEITE 2 Herzlich Willkommen Erläuterungen Diese Folie ist als Begrüßung und Einstieg ins Thema gedacht. 2

3 Seite 3 : Otto Hahn und Bill Gates Otto Hahn als Entdecker der Kernspaltung Bill Gates als Vertreter der Informatik Quellen: Mein Thema wird heute beide verbinden dia.jpg 3

4 SEITE 4 Orientierung an Aufgabenstellung Physikalische Ursachen und Bedingungen der Kernspaltung Realisierung des Programms Grundannahmen Datenstrukturen Umsetzung Starke Reduzierung auf wesentliche Aspekte Interpretation und Bewertung der Ergebnisse Grenzen Vorführung des Programms Erläuterung: Ich habe mich mit dieser Gliederung stark an der Aufgabenstellung orientiert. Zudem habe ich den Vortrag auf die wesentlichen Aspekte reduziert, um im vorgegebenen zeitlichen Rahmen bleiben zu können. 4

5 SEITE 5 Beginn mit dem ersten Thema Erläuterungen Diese Folie dient dazu, die Struktur des Vortrages und den aktuellen Stand immer wieder hervorzuheben. 5

6 SEITE 6 Physikalischer Hintergrund: Kernspaltung durch Neutronen Spaltung von Uran Uran besteht aus zwei Isotopen geringer Teil spaltbares U235 großer Teil nicht spaltbares U238 U238 nimmt schnelle Neutronen auf Bei der Spaltung Entstehen von unterschiedlichen Spaltprodukten und Neutronen Spaltung setzt 200 MeV Energie frei Uran Atome sind in der Gitterstruktur gebunden Die Spaltung von U235 tritt bei langsamen Neutronen mit einer deutlich höheren Wahrscheinlichkeit ein Natürliches Uran muss angereichert werden, damit Kettenreaktionen möglich werden Quellen: 6

7 SEITE 7 Atombombe U235Anteil von über 90 % Schnelle Neutronen treffen auf spaltbare Uranatome Unkontrollierte Kettenreaktion Kernkraftwerk U235 Anteil von 3-5% Kontrollierte Kettenreaktion Langsame und schnelle Neutronen treffen auf spaltbare und nicht spaltbare Uran Atome Wasser bremst Neutronen und führt die Energie ab Quellen: 7

8 SEITE 8 Nächster Abschnitt in der Gliederung Realisierung des Programms 8

9 SEITE 9 Grundannahmen Reduzierung auf wesentliche Merkmale Vereinfachung nötig, damit es umsetzbar wird Atome als gleichmäßige Kugeln Kein Kern Hülle Modell Coulombkräfte nur als Vergrößerung des Radius Geschlossenes System Keine Energieabnahme ->Energieerhaltung gilt Teilchen werden von den Kanten reflektiert Abstraktion der Größen Einheitenfreie Größen Stark vereinfachte Physik Geschwindigkeit wird durch Masse, Flugrichtung und Energie bestimmt Starke Erhöhung der Spaltwahrscheinlichkeit Kritische U235 bei 425g -> 1,09*10^24 Im Programm ab zwei U235 9

10 Reduzierung der frei werdenden Energie Natur Neutronen 7000 fache Energie Programm Neutronen mit 100 facher Energie 9

11 SEITE 10 Stoßverhalten Wesentliches Element im Programm Interaktion der Teilchen wird möglich Geschwindigkeit Energie Flugrichtung Ein Zusammenstoß kann beide Faktoren der Bewegung beeinflussen. Impulserhaltung durch Tausch der Richtungen Erklärung der Tabelle Ja: beide Teilchen tauschen die Winkel bei einem Zusammenstoß Bedingt: Das leichtere Teilchen ändert die Richtung um 180 Grad. Es prallt ab. Nein: Beide Teilchen ändern die Richtung nicht. 10

12 SEITE 11 Zweiter Aspekt der Stoßvorgänge ist die Energieübertragung: Ja: es findet eine Energieübertragung statt Nein: es findet keine Energieübertragung statt 11

13 SEITE 12 Betrachtung der Sonderfälle U235 + langsames Neutron Spaltung Entstehen: 2 bzw. 3 Neutronen 2 gleiche Spaltprodukte U235 + schnelles Neutron Wahrscheinlich Reflexion des Neutrons Selten Spaltung wie beim langsamen Neutron U238 + langsames Neutron Reflektiert das Neutron U238 + schnelles Neutron Selten Reflexion wie beim langsamen Neutron Wahrscheinlich Aufnahme des Neutrons und Umwandlung Verschwinden des Neutrons Erhöhen der Masse des U238 auf 239 Verändern der Farbe in ein dunkleres Grün 12

14 Aufnahme ist nur einmal möglich 12

15 SEITE 13 Datenstruktur: Ausschnitt des zu dem Programm gehörenden UML Diagramms TTeilchen Hinweis auf: Fgrenze[n] Geschwindigkeit und Position als REAL 13

16 SEITE 14 Ableitung der Klassen für Neutronen Wasser Moleküle Spalt Produkte U235 U238 Unterschiede der Klassen: hauptsächlich Creator Überleitung zu der Programmdarstellung 14

17 SEITE 15 Verbindung zwischen den Klassen In TMainform sind alle TTeilchen in einem Array gespeichert. Jedes Teilchen verfügt über einen Zugriff auf TImage. 15

18 SEITE 16 Konkrete Betrachtung des Programms: Vergleich Wikipedia Darstellung und der Darstellung im Programm Erklären der Teilchen und Unterschiede Quellen: 16

19 SEITE 17 Bild zu Quelltext Erklärung jeder Zeile. Zufallszahl bestimmt, ob eine Spaltung stattfindet. Quadrat, weilmit zunehmender Geschwindigkeit auch mehr Stoßvorgänge stattfinden Roter Kreis Erzeugen der neuen Teilchen Quelle: Unit: main_unit.pas 17

20 SEITE 18 AlsNächstes werde ich etwas zu der Interpretation und Bewertung der Ergebnisse sagen. 18

21 SEITE 19 Freies Vortragen der Inhalte der Seite 19

22 SEITE 20 Eine Beendung der Kernspaltung durch z.b. Steuerstäbe oder Zusätze im Moderator wird nicht abgebildet. -> Sehe ich als zu aufwendig. Hätte den zeitlichen Rahmen der Bearbeitungszeit gesprengt. Die Radioaktivität der Atome wird nicht berücksichtigt. Eigentlich zerfallen U235 und U238 sowie die Spaltprodukteaufgrund ihrer natürlichen Radioaktivität. Um die Anzahl der Klassen zu begrenzen habe ich darauf verzichtet. Die Obergrenze für die Anzahl der Objekte jeder Klasse auf wurde festgelegt. AufBasis der vorhandenen Rechenleistung halte ich diese Begrenzung für sinnvoll. 20

23 SEITE 21 Zusammenfassend möchte ich folgendes Fazit festhalten: Das Programm ist dazu geeignet eine visualisierte Vorstellung der zeitlichen und räumlichen Abläufe einer Kernspaltung zu vermitteln. Für eine wissenschaftliche Prognose zum Verhalten von Teilchenmengen ist es aufgrund der gewählten Abstraktion nicht geeignet. Diese begründet sich durch die bisherige Interpretation derergebnisse und die Grenzen des Programmes. 21

24 SEITE 22 Nun komme ich zum letzten Teil der Präsentation : 22

25 SEITE 23 Vorführen des Programms mit folgenden Parametern. 23

26 SEITE 23 Vorführen des Programms mit folgenden Parametern. Wahrscheinlichkeit für U235 Spaltungen: 2 Anteil U235: 95 Breite der Brennstäbe: 12 Mit Kontrollpanel und Moderator. Zeigen: Verlangsamen der Neutronen, Spaltung von U235 mit langsamen Neutronen. 24

27 SEITE 23 Vorführen des Programms mit folgenden Parametern. Wahrscheinlichkeit für U235 Spaltungen: 20 Anteil U235: 95 Breite der Brennstäbe: 12 Mit Kontrollpanel Zeigen: Energieübertragung bei Spaltung 25

28 SEITE 23 Vorführen des Programms mit folgenden Parametern. Wahrscheinlichkeit für U235 Spaltungen: 60 Anteil U235: 100 Breite der Brennstäbe: 12 Mit Explosion Zeigen: Ausbreitung der Kettenreaktion 26

29 SEITE 24 Diese Präsentation wurde zu 100% mit Ökostrom erstellt. 27