Post on 05-Apr-2015
PräsentationsprüfungMelf Johannsen
Gestaltung einer Delphi-Simulation zum Thema
„Kernspaltung durch Neutronen“
Fach: InformatikPrüferin: Frau NagelGymnasium Schwarzenbek zum Abitur 2013
Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013
Einleitung
Otto HahnQuelle: wikipedia.de
Bill GatesQuelle: wikipedia.de
Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013
Gliederung
• Physikalische Ursachen und Bedingungen der Kernspaltung
• Realisierung des Programms– Grundannahmen– Datenstrukturen– Umsetzung
• Interpretation und Bewertung der Ergebnisse• Vorführung des Programms
Präsentationsprüfung - Melf Johannsen - Abitur 2013
Gliederung
• Physikalische Ursachen und Bedingungen der Kernspaltung
• Realisierung des Programms– Grundannahmen– Datenstrukturen– Umsetzung
• Interpretation und Bewertung der Ergebnisse• Vorführung des Programms
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Bei der Spaltung eines U235 Atoms wird Energie frei
Quelle: wikipedia.de
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Menschen nutzen die Kernspaltung für ihre Zwecke
Atombombe
Kernkraftwerk
Quelle: static.twoday.net
Quelle: infonetz-owl.de
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Gliederung
• Physikalische Ursachen und Bedingungen der Kernspaltung
• Realisierung des Programms– Grundannahmen– Datenstrukturen– Umsetzung
• Interpretation und Bewertung der Ergebnisse• Vorführung des Programms
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Grundannahmen für die Darstellung im Programm
• Atome, Moleküle und Neutronen sind als gleichmäßige Kugeln dargestellt
• Geschlossenes System
• Abstraktion der Größen
• Stark vereinfachte Physik
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Richtungsänderungen beim Zusammenstoß der Teilchen
Richtungs-änderungen
Neutron WasserMolekül
SpaltProdukt
U235 U238
Neutron Ja bedingt bedingt Sonderfall (bedingt)
Sonderfall (bedingt)
WasserMolekül
Ja bedingt bedingt bedingt
SpaltProdukt
Ja Ja Ja
U235 Nein Nein
U238 Nein
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Energieübertragung beim Zusammenstoß der Teilchen
Energie-übertragung
Neutron WasserMolekül
SpaltProdukt
U235 U238
Neutron Ja Ja Nein Sonderfall (Nein)
Sonderfall (Nein)
WasserMolekül
Ja Ja Nein Nein
SpaltProdukt
Ja Ja Ja
U235 Ja Ja
U238 Ja
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Sonderfälle beim Zusammenstoß von Neutron und Uran
Sonderfälle: Neutron und Uran
Uran 235 Uran 238
Langsames Neutron Neutron spaltet das U235. Es entstehen zwei Spaltprodukte und zwei neue Neutronen.
Reflexion des Neutrons.
Schnelles Neutron Das Neutron wird wahrscheinlich reflektiert, selten wird eine Spaltung wie beim langsamen Neutronen ausgelöst.
U238 fängt das Neutron wahrscheinlich ein und wird zu U239, selten wird das Neutron reflektiert.
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Datenstrukturen
TTeilchen#Fmasse: Integer#Fgeschwindigkeit: Real#Fgeschwindigkeit_x: Real#Fgeschwindigkeit_y: Real#Ffarbe: TColor#Fzeichenflaeche: TImage+Fradius: Integer+Fwinkel: Integer+Fstoss: Integer+Fgrenze_oben: Integer+Fgrenze_rechts: Integer+Fgrenze_unten: Integer+Fgrenze_links: Integer+Fenergie: Real+Fposition_x: Real+Fposition_y: Real+Faktiv: Boolean
+!Create(…) {abstract} {virtual}+!anzeigen+!ausblenden+!bewegen+!geschwindigkeit_aktualisieren
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Ableitung der Klassen
TTeilchen
TWasser_molekuel
TNeutron TU_235 TU_238TSpalt_produkt
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Verknüpfung zwischen den Klassen
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TTeilchen
TMainform
0,*
TImage
0,*
1,1 1,1
1,11,1
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Umsetzung: Darstellung der Kernspaltung
Quelle: wikipedia.de
Die im Programm gewählten Symbole:
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zerfall := random(round(viele_neutronen[i].Fenergie*viele_neutronen[i].Fenergie)+1);if(zerfall < 10) then begin
mainform.bild.canvas.pen.color:=0;mainform.bild.canvas.brush.Color := clred;mainform.bild.canvas.ellipse(
round(viele_u_235[j].Fposition_x-30) ,round(viele_u_235[j].Fposition_y-30),round(viele_u_235[j].Fposition_x+30),round(viele_u_235[j].Fposition_y+30));
viele_u_235[j].Faktiv := false;erzeugen_neutron(
round(viele_u_235[j].Fposition_x+2),round(viele_u_235[j].Fposition_y+2));
erzeugen_neutron(round(viele_u_235[j].Fposition_x-2),round(viele_u_235[j].Fposition_y-2));
erzeugen_spalt_produkt(round(viele_u_235[j].Fposition_x-5),round(viele_u_235[j].Fposition_y+5));
erzeugen_spalt_produkt(round(viele_u_235[j].Fposition_x+5),round(viele_u_235[j].Fposition_y-5));
viele_neutronen[i].energie_erhoehen;end;
Die Kernspaltung im Quelltext
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Gliederung
• Physikalische Ursachen und Bedingungen der Kernspaltung
• Realisierung des Programms– Grundannahmen– Datenstrukturen– Umsetzung
• Interpretation und Bewertung der Ergebnisse• Vorführung des Programms
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Interpretation
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•Aufgrund der gewählten Grundannahmen konnte die Darstellung der Kernspaltung in dem Programm vollständig umgesetzt werden. •Durch Vorgabe von Startparametern und Eingaben zur Laufzeit können durch den Benutzer verschiedene Szenarien simuliert werden.•Die visuelle Darstellung berücksichtigt
– den Energiezustand aller Teilchen (Geschwindigkeit) – Energiefreisetzung bei der Spaltung (kurze rote Farbdarstellung)– Richtungsänderungen der Teilchen beim Aufeinandertreffen– Auslösen der Kernspaltung vorzugsweise bei langsamen
Neutronen
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Grenzen des Programms
• Eine Beendung der Kernspaltung durch z.B. Steuerstäbe oder Zusätze im Moderator wird nicht abgebildet.
• Der radioaktive Zerfall der Atome wird nicht berücksichtigt.
• Die Obergrenze für die Anzahl der Objekte jeder Klasse wurde auf 1.000 festgelegt.
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Fazit
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.
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Gliederung
• Physikalische Ursachen und Bedingungen der Kernspaltung
• Realisierung des Programms– Grundannahmen– Datenstrukturen– Umsetzung
• Interpretation und Bewertung der Ergebnisse• Vorführung des Programms
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Vorführen des Programms
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Vorführen des 1. Programms
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Vorführen des 2. Programms
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Vorführen des 3. Programms
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Nachtrag
Diese Präsentation wurde zu 100 % mit Ökostrom erstellt.