imported>Wassermaus: Bild zur neutroneninduzierten Kernspaltung von U-235 entfernt. Zählt üblicherweise nicht zur Spallation

2025-02-26T03:32:14Z

Bild zur neutroneninduzierten Kernspaltung von U-235 entfernt. Zählt üblicherweise nicht zur Spallation

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[[Image:Spallation.gif|thumb|Die Spallation als Resultat eines Einschlags kann mit oder ohne Durchdringung des Zielobjekts erfolgen.]]
'''Spallation''' (von {{enS|''to spall''}}, „absplittern“) ist eine [[Streuung (Physik)|nichtelastische Wechselwirkung]] eines Geschosses mit seinem Zielobjekt.

== Spallation in Festkörpern ==
In der [[Bruchmechanik]] kann Spallation auftreten, wenn ein Druckimpuls durch ein Material wandert und an der [[Freie Oberfläche (Strömungslehre)|freien Oberfläche]] als Zugimpuls reflektiert wird. Die dadurch verursachten Spannungen können die maximale [[Zugfestigkeit]] des Materials übersteigen und dadurch Hohlräume erzeugen, die zu einem oder mehreren Zugbrüchen oder sogar zum Abplatzen von Material führen können.

Diese Art der Spallation tritt beispielsweise am Rand von [[Impaktkrater]]n durch die an der freien Oberfläche (z. B. Planetenoberfläche) auftreffenden [[Stoßwelle|Stoßwellen]] auf.

[[Quetschkopfgranate|Quetschkopfgranaten]] erzielen ihre Wirkung durch Spallation.

== Nukleare Spallation ==
Bei der nuklearen Spallation wird ein [[Atomkern]] mit einem Projektil ([[Neutron]], [[Proton]], einem anderen Kern oder einem [[Elementarteilchen]]) hoher [[Kinetik_(Technische_Mechanik)|kinetischer]] [[Energie]] (> 100 [[Elektronenvolt|MeV]]) beschossen. Der Atomkern wird dabei in kleinere Bruchstücke und in der Regel mehrere Neutronen zerschmettert.

Die Spallationsreaktion läuft zweistufig ab. Das Projektil wechselwirkt dabei zunächst mit den einzelnen [[Nukleon]]en des [[Target (Physik)|Target]]kerns, die ihrerseits wieder mit anderen Nukleonen wechselwirken, so dass eine Teilchenkaskade innerhalb des Targetkerns entsteht. Einige dieser Protonen und Neutronen verlassen dabei den Targetkern mit Energien bis zur ursprünglichen Energie des Projektils. Die Hauptrichtung der emittierten Teilchen fällt mit der Richtung des Projektils zusammen. Bei Projektilenergien größer als 400 MeV können auch [[Pion]]en erzeugt werden.

Zurück bleibt ein hochangeregter Restkern, in dem die kinetische Energie statistisch gleichmäßig über alle Nukleonen verteilt ist. Die zweite Stufe der Spallationsreaktion besteht dann aus dem „Abdampfen“ von Neutronen und Protonen – weniger häufig auch von [[Alphastrahlung|α-Teilchen]] und anderen Kernfragmenten – vom Targetkern. Diese Nukleonen haben Energien bis zu 10 MeV und eine [[Isotropie|isotrope]] [[Wirkungsquerschnitt|Winkelverteilung]]. Der verbleibende Kern ist in der Regel weiterhin instabil und somit [[Radioaktivität|radioaktiv]].

Die erste Reaktionsstufe dauert etwa 10<sup>−22</sup> Sekunden. Das ist die Zeit, die das Projektil zum Durchlaufen des Kerns benötigt. Die zweite Stufe dauert etwa 10<sup>−16</sup> Sekunden.

In der Natur kommen Spallationsreaktionen z. B. bei der Wechselwirkung der [[Kosmische Strahlung|Kosmischen Strahlung]] mit interstellarer oder interplanetarer Materie vor. So kann etwa durch Messung der Häufigkeit von durch Spallation entstandenen Reaktionsprodukten, z. B. bestimmten Edelgasisotopen, in Meteoriten deren [[Bestrahlungsalter]] bestimmt werden. Technisch wird die Spallation in [[Neutronenquelle|Spallationsneutronenquellen]] zur Erzeugung von Neutronen genutzt, was eine Alternative zu deren üblicher Erzeugung in [[Forschungsreaktor]]en sein kann. Auch zur Entsorgung von [[Atommüll]] per [[Transmutation]] werden Spallations-Neutronenquellen in Betracht gezogen.<ref>[http://www.faz.net/aktuell/wissen/physik-chemie/transmutation-die-zauberhafte-entschaerfung-des-atommuells-1655406.html Die zauberhafte Entschärfung des Atommülls] faz.net, abgerufen am 20. August 2013</ref> In Europa gibt es derzeit die Kurzpulsquelle ISIS bei Oxford, welche mit Neutronenpulslängen im Mikrosekundenbereich arbeitet, sowie die kontinuierliche Quelle [[SINQ]] in der Schweiz. Die größere [[European Spallation Source|Europäische Spallationsquelle]] ESS soll 2027 in [[Lund]], [[Schweden]], den Nutzerbetrieb beginnen.{{Zukunft|2027}}<ref>[https://www.sni-portal.de/de/Dateien/Besorgnis-ueber-die-Situation-der-Forschung-mit-Neutronen-in-Deutschland_230127.pdf Besorgnis über die Situation der Forschung mit Neutronen in Deutschland], Komitee Forschung mit Synchrotronstrahlung, Forschung mit Neutronen und Forschung mit nuklearen Sonden und Ionenstrahlen, abgerufen am 2. Januar 2024</ref>

Von der Spallation zu unterscheiden ist der [[Kernphotoeffekt]]. Hier absorbiert der Kern ein masseloses Photon und emittiert im gleichen Zug ein oder mehrere Nukleonen. Das Photon ist anschließend nicht mehr vorhanden.

==Weblinks==
{{Wiktionary}}
* [http://sinq.web.psi.ch/ Homepage von SINQ, Schweizer Spallationsquelle]
* [https://neutrons.ornl.gov/sns Spallation Neutron Source (SNS)] – Spallations-Neutronenquelle des [[Oak Ridge National Laboratory]] in den USA.
* [http://www.esss.se Projekt Europäische Spallationsquelle in Lund, Schweden]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Kernphysik]]

Spallation - Versionsgeschichte

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