Präsentationsprüfung Melf Johannsen Gestaltung einer Delphi-Simulation zum Thema Kernspaltung durch Neutronen Fach: Informatik Prüferin: Frau Nagel Gymnasium

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


Gliederung

• Physikalische Ursachen und Bedingungen der Kernspaltung

• Realisierung des Programms– Grundannahmen– Datenstrukturen– Umsetzung

• Interpretation und Bewertung der Ergebnisse• Vorführung des Programms


Gliederung





Bei der Spaltung eines U235 Atoms wird Energie frei

Quelle: wikipedia.de


Menschen nutzen die Kernspaltung für ihre Zwecke

Atombombe

Kernkraftwerk

Quelle: static.twoday.net

Quelle: infonetz-owl.de


Gliederung





Grundannahmen für die Darstellung im Programm

• Atome, Moleküle und Neutronen sind als gleichmäßige Kugeln dargestellt

• Geschlossenes System

• Abstraktion der Größen

• Stark vereinfachte Physik


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


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


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.


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


Ableitung der Klassen

TTeilchen

TWasser_molekuel

TNeutron TU_235 TU_238TSpalt_produkt


Verknüpfung zwischen den Klassen


TTeilchen

TMainform

0,*

TImage

0,*

1,1 1,1

1,11,1


Umsetzung: Darstellung der Kernspaltung

Quelle: wikipedia.de

Die im Programm gewählten Symbole:


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


Gliederung





Interpretation


•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


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.


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.


Gliederung





Vorführen des Programms


Vorführen des 1. Programms






Nachtrag

Diese Präsentation wurde zu 100 % mit Ökostrom erstellt.

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