Kern

Kern: 1. Elektrotechnik: magnetischer Kreis.

2. Gießereitechnik: Teil einer Form, das in die Gießform eingelegt wird, um Innenkonturen im Gussstück zu formen (Innenkern) oder bestimmte Außenkonturen aus technologischen Gründen zu bilden (Außenkern). Gussformen, die nur aus Kern zusammengesetzt sind, sind Kernblockformen. Kern bestehen aus Kernformstoff, für Kokillenguss und Druckguss aus Metall.

3. Kern, Atomkern-. Physik: zentraler Teil des Atoms, Durchmesser von der Größenordnung 10"14 m, das heißt etwa 0,01% des Atomdurchmessers, Masse 99,95% des Atoms. Ein Kern besteht aus N Neutronen und Z Protonen, die zusammen Nukleonen genannt werden. Deren Anzahl A = Z + N heißt Massenzahl. Die Kernladungszahl Z ist gleich der Ordnungszahl oder Atomnummer, die die Stellung der Elemente im Periodensystem bestimmt. Die Dichte der Kernmaterie ist außerordentlich groß, sie beträgt = 2 • 10“ g/cm3 und ist für alle Kern annähernd konstant. Die positive Kernladung verursacht um den Kern einen Potentialwall, die Coulomb-Barriere. Die Kernkraft, die die Bindung der Nukleonen im Kern bewirkt, hat eine Reichweite von nur = 10-15 m, außerhalb des Kern ist sie nicht mehr nachweisbar. Sie ist eine Folge der starken Wechselwirkung der Nukleonen. Eine exakte Theorie der Kernkraft gibt es bisher nicht. Die Masse des Kern ist kleiner (um etwa 1%) als die Summe der Massen seiner Nukleonen. Dieser Massendefekt ist der Bindungsenergie äquivalent. Er beträgt für 1 g Helium ~ 680 Gigajoule (Heizwert von 171 Erdöl). Das Wechselspiel der Kernkräfte und der Coulomb-Kräfte sowie das Verhältnis von Anzahl der Neutronen zu der der Protonen bestimmen die Stabilität der Kern Etwa 300 der bekannten 1600 Kern sind stabil, die restlichen sind instabil oder radioaktiv. Leichte stabile Kerne besitzen etwa gleich viele Protonen und Neutronen, schwere stabile Kern haben einen Neutronenüberschi(ß, mit dem die Wirkung der abstoßenden Coulomb-Kraft kompensiert wird.

Kernäquivalent: dem Zellkern funktionell vergleichbare Struktur, die in unscharf begrenzten Bereichen das genetische Material (DNS) enthält. Das Kernäquivalent der Bakterienzellen (Nukleoid) und Blaualgen (Chromidial Apparat) weist weder eine Kernmembran noch ein Kernkörperchen auf.

Kernbauweise: Verbundbauweise mit mehrschichtigen Platten von hoher Festigkeit, die als Trennwände, leichte Außenwandbauelemente oder Unterdecken verwendet werden. Der zellenartige Stützkern besteht aus trapezförmig gewellten Aluminiumfolien oder kunstharzversteiflen Papierstreifen. Auf den Kern werden beiderseits Aluminium-, Glas-, Asbestbeton- oder Hartfaserplatten aufgeklebt.

Kernbeißer, Coccothraustes coccothraustes: Finkenvogel mit kegelförmigem Schnabel; frisst Sämereien und harte Kerne; nistet in Bäumen; 12 Tage wird das aus 5 Eiern bestehende Gelege vom Weibchen bebrütet; von Europa über Mittelasien bis Japan sowie in Nordafrika verbreitet.

Kernbohrung: drehende Tiefbohrung, bei der mittels einer mit Diamantzähnen besetzten Bohrkrone aus einem Gesteinsverband ein zur Untersuchung bestimmter zylindrischer Kern ausgebohrt, in einem Kernrohr gefangen und zutage befördert wird.

Kernbrennstoff: im Kernreaktor verwendetes Material, in dem die Kernspaltung stattfindet und die Kernenergie freigesetzt wird; enthält ein Gemisch von Spaltstoff und Brutstoff (Brutreaktor). Als Kernbrennstoff sind Uran, Thorium und Plutonium geeignet. Sie werden als Metall, Legierung oder chemische Verbindung (zum Beispiel Keramik) in den Brennelementen eingesetzt. Gegenwärtig wird meist Urandioxid als Kernbrennstoff genutzt, in dem Uran 235 höher konzentriert ist als im Uran aus natürliche Vorkommen (angereichertes Uran).

Kernbrennstoffzyklus: Kreislauf des Kernbrennstoffs durch die Anlagen der Kernbrennstoffwirtschaft und den Kernreaktor, einschließlich der notwendigen Lager und Transporte. Vorerst ist hauptsächlich der Uran-Plutonium-Zyklus mit angereichertem Uran von praktischer Bedeutung. Seine wichtigsten Teilschritte sind: Natururangewinnung, Anreicherung (das heißt Erhöhen des Anteils von Uran 235), Fertigung der Brennelemente, ihr Einsatz im Reaktor, Wiederaufbereitung abgebrannter Brennelemente, Behandlung und Endlagerung des radioaktiven Abfalls. Die letzten 3 Schritte bilden die Entsorgung. Abgetrenntes Resturan und Plutonium können wieder in den Kernbrennstoffzyklus zurückgeführt werden (geschlossener Kernbrennstoffzyklus). Gegenwärtig werden die abgebrannten Brennelemente vorwiegend noch nicht wiederaufbereitet, sondern zwischengelagert (offener Kernbrennstoffzyklus). Der Einsatz von Brutreaktoren erfordert, dass der Kernbrennstoffzyklus geschlossen wird.

Kernen: Gewinnung von Gesteinsproben (Bohrkernen) aus Tiefbohrungen. Als geophysikalischen Kernen wird auch die Bohrlochmessung bezeichnet.

Kernenergetik: Teilbereich der Energiewirtschaft, der die Erzeugung von Elektroenergie und Wärme auf der Basis von Kernenergie einschließlich der Kernbrennstoffwirtschaft umfasst.

Kernenergie, Atomenergie: Energie, die bei Kernumwandlungen als Differenz der Bindungsenergien (beziehungsweise Massendefekte) auftritt. Bei exothermen Kernumwandlungen nimmt die kinetische Energie auf Kosten der Ruhenergie zu, bei endothermen Umwandlungen ist es umgekehrt. Diese kinetische Energie ist bei Kernspaltung und Kernfusion technisch nutzbar. Die umgesetzte Kernenergie, bezogen auf die eingesetzte Masse des Brennstoffs, ist etwa 106mal größer als die Energie bei (ehem.) Reaktionen in der Elektronenhülle des Atoms.

Kernenergieantrieb, Atomantrieb: Antriebsart, die die Energie nutzt, die in Kernreaktoren freigesetzt wird; mit Kernenergieantrieb arbeiten zum Beispiel Eisbrecher und Kriegsschiffe (U-Boote, Flugzeugträger).

Kernfotoeffekt: Kernreaktion, bei der ein Gammaquant von einem Atomkern absorbiert und ein Nukleon herausgeschlagen wird; analoge Erscheinung zum Fotoeffekt bei Atomen.

Kerngeschlechtsbestimmung: spezifischer mikroskopischer Nachweis von zu X- oder Y-Chromosomen gehörenden Zellkernstrukturen; ermöglicht eine Aussage, ob die betreffende Zelle von einem genetisch männlich oder weiblich determinierten Organismus stammt

Kernheizkraftwerk: Anlage, in der aus Kernenergie Elektroenergie und Heizwärme erzeugt wird.

Kernheizwerk: Kernenergieanlage, die Wärme für Heizzwecke bereitstellt (mittlere thermische Blockleistung g500 MW).

Kernkasten: Urformwerkzeug aus Holz oder Metall zur Herstellung von Kernen (Kern) für die Gießerei. Der Hohlraum des Kernkastens entspricht den Abmessungen des Kernes.

Kernmantelfaden: durch Umspinnen, Umflechten oder Umschlingen eines annähernd parallel zur Fadenlängsachse verlaufenden Fadenkernes gebildeter, von einem Mantel aus Fasern oder Fäden ganz oder teilweise umhüllter Kombifaden.

Kernmodell: vereinfachende Vorstellung vom Aufbau eines Atomkerns und von den Eigenschaften der Nukleonen im Kern. Kernmodell haben ein begrenztes Anwendungsgebiet, zum Beispiel eine Gruppe von Kernen oder Kernzuständen. Man unterscheidet als Grenzfälle Kollektivmodelle, bei denen viele oder alle Nukleonen eines Kerns eine kollektive Bewegung ausführen, und Einzelteilchenmodelle, bei denen die Bewegung einzelner Nukleonen betrachtet wird. Das wichtigste Kollektivmodell ist das Tröpfchenmodell, in dem der Kern als Flüssigkeitstropfen angesehen wird. Es wird gestützt durch die annähernd konstante Dichte und Bindungsenergie je Nukleon für alle Kerne und erklärt Deformation, Rotation und Oberflächenschwingungen mancher Kerne. Das wichtigste Einzelteilchenmodell ist das Schalenmodell, in dem die Nukleonen Energiezustände besetzen, die sich zu «Schalen» gruppieren, ähnlich wie die Elektronen im Atom. Es erklärt unter anderem die große Bindungsenergie und relative Häufigkeit von Kernen mit vollbesetzten Schalen. Diese heißen magische Kerne, die entsprechenden Protonen- oder Neutronenzahlen magische Zahlen. Ein einzelnes Nukleon auf der energetisch höchsten Schale bestimmt wichtige Eigenschaften des ganzen Kerns.

Kernmomente: physikalische Größen zur Beschreibung der magnetischen beziehungsweise elektrischen Eigenschaften der Atomkerne. Bei der Wechselwirkung der Kernladungsverteilung mit einem magnetischen Feld beobachtet man Dipol-, Quadrupol- und Oktupolmomente, mit einem elektrischen Feld allgemein Multipolmomente der Ordnung (geradzahlig).

Kernobstgewächse, Maloideae: Unterfamilie der Rosengewächse, bei der sich durch Umwachsung der Fruchtblätter durch Gewebe der Blütenachse eine fleischige Sammelfrucht («Apfelfrucht») bildet; zum Beispiel Apfel, Birne, Quitte, Eberesche, Wollmispel, Feuerdorn.

Kernphasenwechsel: an die geschlechtlichen Fortpflanzung gebundener, gesetzmäßig verlaufender Wechsel zweier Phasen mit einfacher (haploider) und doppelter (diploider) Chromosomenzahl der Zellkerne.

Kern-Plasma-Relation: relativ konstantes Verhältnis des Kernvolumens zum Volumen des Zellplasmas. Erfolgt das Zellwachstum über ein bestimmtes Maß hinaus, führt dies zur Lebensunfähigkeit der Zelle.

Kernreaktion: Reaktion eines Atomkerns mit einem ihn treffenden Geschoßteilchen, einem anderen Kern oder einem Strahlungsquant, in deren Ergebnis der Ausgangskern in den Endkern übergeht. Dabei werden ein Strahlungsquant, ein oder auch mehrere Teilchen frei. Es gibt endotherme und exotherme Kernreaktion. In der Natur werden Kernreaktionen durch die kosmische Strahlung verursacht, in den Sternen finden Kernfusionen statt. Die technisch wichtigste Kernreaktion ist die Kernspaltung. Unter Laborbedingungen werden Kernreaktionen untersucht, indem energiereiche, in Beschleunigern erzeugte Kernteilchen oder in Kernreaktoren entstehende Neutronen auf die Kerne einer Probe (Targetkerne) geschossen werden. Man unterscheidet als Grenzfälle direkte Kernreaktion, bei denen nur wenige Nukleonen beteiligt sind und die sehr schnell ablaufen und Compoundkern-Reaktionen, bei denen das Geschoßteilchen und der Targetkern einen hochangeregten Compound- oder Zwischenkern bilden.

Kernreaktor, Atomreaktor, Reaktor: Anlage, in der eine gesteuerte Kettenreaktion der Kernspaltung ablaufen kann. Grundbestandteile eines Kernreaktors sind der Kernbrennstoff (meist in Form von Brennelementen), das Kühlmittel, der Moderator (bei sogenannt thermischen Kernreaktor), die Regelstäbe und der Reaktorbehälter. Die I Brennelemente, das diese zur Wärmeabfuhr umströmende Kühlmittel und der Moderator bilden die Spaltzone. Zur Leistungsregelung des Kernreaktors dienen in die Spaltzone eintauchende, neutronenabsorbierende Regelstäbe. Je nach Energie der die Kernspaltung hervorrufenden Neutronen wird zwischen thermischen und schnellen Kernreaktor unterschieden. In ersteren werden die bei der Kernspaltung freigesetzten Neutronen hoher Energie durch den Moderator auf niedrigere (thermische) Energien abgebremst; in letzteren fehlt ein Moderator. In den errichteten Forschungs- und Versuchsreaktoren spiegelt sich die Vielzahl der möglichen Kernreaktortypen wider, die sich vor allem durch Kühlmittel und Moderator unterscheiden. Als in Kernkraftwerken eingesetzte Leistungsreaktoren haben sich bisher vor allem der Druckwasserreaktor und der Siedewasserreaktor durchgesetzt. Der erste Kernreaktor ging Ende 1942 unter Leitung von E. Fermi in Chicago (USA) mit einer Wärmeleistung < 1 W in Betrieb.

Kernresonanz, paramagnetische Kernresonanz, Kernspinresonanz, Kerninduktion, englische Abkürzung NMR: eine Methode der Hochfrequenzspektroskopie, die in der Resonanzabsorption von elektromagnetischer Energie durch die Atomkerne von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen besteht, auf die ein starkes konstantes und senkrecht dazu ein hochfrequentes Magnetfeld einwirken. Grundlage der Kernresonanz ist das mit dem Spin vieler Atomkerne verknüpfte magnetischer Moment, welches im konstanten äußeren Magnetfeld verschiedene Einsteilmöglichkeiten besitzt (siehe auch Richtungsquantisierung), die durch unterschiede Energien Em charakterisiert sind. Die magnetische Quantenzahl m kann dabei die Werte -I, -/+ 1, ..., +/ annehmen (Kernspinquantenzahl). Durch das hochfrequente Magnetfeld können Übergänge zwischen solchen benachbarten Energieniveaus induziert werden, wenn seine Frequenz v der Resonanzbedingung genügt (Planck-Konstante) beziehungsweise die Feldfrequenz gleich der Frequenz der Larmor-Präzession der Kernspins ist. Da die Größe der Energieaufspaltung für eine bestimmte Kernart außer von der Stärke des konstanten Magnetfeldes auch von der mikroskopischen Umgebung der Kerne abhängt, wird die Kernresonanz zu Strukturuntersuchungen von Substanzen sowie, besonders wegen ihrer Temperaturabhängigkeit, zu Analysen chemischer Prozesse verwendet. Siehe auch Elektronenresonanz, Kernspintomographie.

Kernspintomographie: Erzeugung von Körperquerschnittsbildern ähnlich denen bei der Computertomographie durch Ausnutzung der Kernresonanz. Die Bilder geben die Verteilung von Wasserstoffkernen im Körper wieder.

Kernsprünge: radiale Spalten in Gesteinsblöcken, die meist das Ergebnis der Insolationsverwitterung sind.

Kernspuremulsion: feinkörnige Fotoemulsion hohen Bromsilbergehaltes, in der Bahnspuren ionisierender Teilchen nach dem Entwickeln im Mikroskop sichtbar werden. Mit Kernspuremulsion untersucht man zum Beispiel die Reaktionen hochenergetische Teilchen.

Kernstück, Croupon (französisch - germanisch): Rückenstück einer gegerbten Tierhaut.

Kernumwandlung: Übergang eines Atomkerns durch eine Kernreaktion oder durch radioaktiven Zerfall in einen anderen Atomkern, meist mit anderer Massen- oder Ordnungszahl.