Использование атомной энергии На современном этапе развития цивилизации тепловые источники энергии (уголь, нефть, газ и т. д.) все меньше и меньше удовлетворяют потребности в энергии мировые сообщества. Атомная энергия в этом плане используется пока не более чем на 20 процентов, поэтому данная работа направлена на исследование потенциала, который имеет это направление.

Цели данного проекта: 1. Изучение ядерных реакций различных типов; 2. Использование ядерной энергии; 3. Изучение положительных и отрицательных факторов, влияющих на дальнейшее использование ядерной энергии в современном мире; 4. Экологические проблемы, связанные с развитием атомной энергетики в России и мире.

Задачи проекта: собрать информацию о разных типах ядерных реакций; исследовать механизм протекания ядерных реакций, и, в частности, ядерного взрыва; изучить поражающее действие ядерного взрыва и его последствия; рассмотреть принцип работы ядерного реактора и схему его строения, а также работу атомной электростанции; проанализировать отрицательные и положительные аспекты использования атомной энергии; отметить использование и разработку нетрадиционных источников энергии и перспективы развития энергетики в целом.

Ядерная реакция-основа ядерной энергетики Ядерная реакция - это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, который сопровождается изменением состава и структуры ядра и выделением большого количества энергии. Впервые ядерную реакцию наблюдал Резерфорд в 1919 году, бомбардируя α-частицами ядра атомов. Впоследствии с помощью камеры Вильсона были получены фотографии этого процесса.

Ядерный взрыв Ядерный взрыв - гигантский по своим масштабам и разрушительной силе взрыв, вызываемый высвобождением ядерной энергии. К возможности овладения ядерной энергией физики вплотную подошли в начале второй мировой войны г.г. Первая атомная бомба была создана в США. Испытание первого ядерного взрыва было проведено 16 июля 1945 близ Аламогордо (штат Нью-Мексико, США).

Поражающие факторы ядерного взрыва Поражающие факторы ядерного взрыва Световое излучение - совокупность видимого света и близких к нему по спектру ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Источником светового излучения является светящаяся область взрыва, состоящая из нагретых до высокой температуры веществ ядерного боеприпаса, воздуха и грунта. Ударная волна - область резкого сжатия среды, которая в виде сферического слоя распространяется во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью. Проникающая радиация - гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва. Радиоактивное заражение – заражение, возникающее в результате выпадения радиоактивных веществ (РВ) из облака ядерного взрыва.

Ядерные Взрывы _ Nuclear Explosions _ HD1080p - YouTube.mp4 Ядерные Взрывы _ Nuclear Explosions _ HD1080p - YouTube.mp4

Мирное использование атомной энергии Началом мирного использования ядерной энергии принято считать день 26 июля 1954 г., когда в г. Обнинске под Москвой заработала первая в мире атомная электростанция (АЭС). Мощность её была 5 МВт(эл). Пуск первой АЭС породил надежды на экологически чистую энергетику с практически неограниченными ресурсными возможностями. Это событие наглядно продемонстрировало, что атомную энергию можно превратить, по словам акад. И. В. Курчатова, «в мощный источник энергии, несущий благосостояние и радость всем людям на земле». С появлением ядерного реактора стала возможна управляемая ядерная реакция.

Составными частями любого ядерного реактора являются: активная зона с ядерным топливом, обычно окруженная отражателем нейтронов; теплоноситель; система регулирования цепной реакции; радиационная защита; система дистанционного управления.

Ядерный реактор устройство, в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция, сопровождающаяся выделением энергии. Первый ядерный реактор построен и запущен в декабре 1942 года в США под руководством Э. Ферми. Первым реактором, построенным за пределами США, стал ZEEP. Принцип работы ядерного реактора и его строение

Принцип работы реактора Ходом реакции управляют, поднимая и опуская стержни-поглотители. По мере «выгорания» ядерного топлива ТВЕЛы извлекаются из реактора и заменяются на новые. Выполняются все операции с помощью роботов, т.к. потоки нейтронов и другие излучения смертельно опасны. Тепло, которое выделяется в результате ядерной реакции, нагревает омывающую реактор воду до нескольких сот градусов. Перегретая вода может сразу начать работать. В зоне пониженного давления она мгновенно превращается в пар, который и крутит турбины.

Работа атомной электростанции Работа атомной электростанции. После поступления воды в активную зону реактора с помощью насосов, вода нагревается от 250 до 300 градусов и выходит с другой стороны реактора. Это называется первым контуром. После чего направляется в теплообменник, где встречается со вторым контуром. После чего пар под давлением поступает на лопатки турбин. Турбины вырабатывают электричество.

Отрицательные стороны использования атомной энергии загрязнение атмосферы радиоактивными изотопами и химическими соединениями; возможность крупномасштабного радиоактивного заражения в результате чрезвычайных ситуаций и аварий; проблемы утилизации и хранения радиоактивных отходов; высокая по сравнению с ТЭС себестоимость капитального строительства АЭС.

Чернобыльская катастрофа Чернобыльская катастрофа 26 апреля 1986 года вследствие взрыва был разрушен четвёртый энергоблок Чернобыльской атомной электростанции, расположенной на территории бывшей Украинской ССР. Авария расценивается как крупнейшая в своём роде за всю историю атомной энергетики, как по предполагаемому количеству погибших и пострадавших от её последствий людей, так и по экономическому ущербу.

Авария на «Фукусиме» Авария на «Фукусиме» 11 марта 2011 года в результате сильнейшего в истории Японии землетрясения и последовавшего за ним цунами произошла авария на АС «Фукусима – 1». Землетрясение и удар цунами вывели из строя внешние средства электроснабжения и резервные дизельные генераторы, что явилось причиной неработоспособности всех систем нормального и аварийного охлаждения и привело к расплавлению активной зоны реакторов на энергоблоках 1, 2 и 3 в первые дни развития аварии. Японские инженеры-ядерщики оценивают, что приведение объекта в стабильное, безопасное состояние может потребовать до 40 лет.

ядерные реакторы при нормальной эксплуатации являются более экологически безопасными, чем предприятия энергетики использующие жидкое и твёрдое топливо; для работы АЭС требуется гораздо меньшее количество сырья, а количество получаемой энергии в тысячи раз больше, чем при функционировании ТЭС или ГЭС; нет необходимости для больших складских расходов, при создании долгосрочных запасов сырья; под строительство АЭС можно использовать земельные площади, которые непригодны для сельскохозяйственного и другого полезного использования, как при строительстве ГЭС и ТЭС; высокая мощность и низкая итоговая себестоимость атомной энергии; высокая рентабельность и низкая зависимость от транспортировки топлива; использование ядерного топлива не сопровождается процессом горения и выброса в атмосферу вредных веществ; использование атомной энергии в других отраслях народного хозяйства. Положительные стороны использования атомной энергии

Направления использование атомной энергии в других отраслях промышленности глубинное зондирование с целью разведки полезных ископаемых; интенсификация добычи нефти и газа; создание подземных резервуаров; перемещение грунта; гашение газовых фонтанов; разрушение монолитности пород; использование при строительстве морского и речного транспорта ; разработка подземных и плавучих АЭС и ядерных двигателей для космических летательных аппаратов; внедрение радиационной техники для контроля за автоматическими производственными процессами; использование в медицине для создания различных установок, использующих радиоактивные излучения (для облучения, в рентгеновских установках, гамма-дефектоскопии и т.д.).

Перспективы развития атомной энергетики сооружение нового поколения энергоблоков с корпусными реакторами, конструкция и параметры которых учитывают отечественный и моровой опыт с существенно повышенными показателями безопасности; разработан проект корпусного реактора средней мощности с интегральной компоновкой, позволяющей размещать его в любом необходимом месте; продолжаются работы над графито-водяными канальными реакторами, более безопасными и энергетически выгодными; строительство энергоблоков с современными безопасными реакторами на быстрых нейтронах, использующих в топливном цикле энергетический и оружейный плутоний, с технологиями выжигания актиноидов (элементов-металлов, изотопы которых очень радиоактивны)

Завтрашний день энергетики рассредоточенные источники энергии не слишком большой мощности, но с высоким КПД, экологически чистые и удобные в обращении; развитие электрохимической энергетики, которую дополнит энергетика Солнца и ветра; использование энергии водородной; освоение энергии, запечатанной в антивеществе, кварках, «черных дырах», вакууме.

Нетрадиционные альтернативные источники энергии 1. Энергия Солнца. 2. Энергия ветра. 3. Энергия Мирового океана. 4. Биоэнергия. 5. Геотермальная энергия. 6. Водородная энергия. 7. Энергия антивещества. 8. Космическая энергия.

Использование энергии Солнца и ветра Верхний рисунок: Солнечные батареи на жилых домах. Нижний рисунок: Гелиоустановка в провинции Альмерия, Испания. Верхний рисунок: Ветрогенераторы в Тюмени. Нижний рисунок: Судно, использующее энергию ветра.

Использование энергии Мирового океана и биотоплива Вверху: Кислогубская приливная электростанция. Внизу: Приливная электростанция во Франции. Биоэлектростанция в Белгородской области

Использование геотермальной и водородной энергии Геотермальная станция Вверху: Адсорбционная водородная станция. Внизу слева: Водородная заправочная станция. Внизу справа: Подводная лодка Б-90 «Саров» с водородным двигателем.

Использование энергии космоса и антивещества Космическая станция, передающая энергию космического излучения на Землю. Аннигиляция вещества и антивещества с выделением колосальной энергии.

Итоги и заключение Выводы: 1. Изучены ядерные реакции различных типов и особенности их протекания; 2. Рассмотрен большой блок информации по использованию ядерной энергии; 3. Определены положительные и отрицательные факторы, влияющие на дальнейшее использование энергии в современном мире; 4. Проанализированы экологические проблемы, тормозящие развитие атомной энергетики в России; 5. Исследованы перспективы развития энергетики в мире. Энергетическая проблема – одна из важнейших проблем, которые приходится сегодня решать человечеству и, как сказал ученый мудрец, имя которого осталось неизвестным: «Нет простых решений, есть только разумный выбор»

Над проектом и презентацией работали: Петров Виктор Сергеевич, ученик 9 «А» класса МБОУ СОШ г.Новошахтинск Ростовская область – исполнитель проекта и презентации; Курилова Н.В., учитель физики МБОУ СОШ 40 г.Новошахтинск Ростовская область – консультант проекта.

Используемые информационные ресурсы: 1. А.Н.Климов. Ядерная физика и ядерные реакторы. Москва: Энергоатомиздат, С А.В.Матвеев, А.П. Рудик. Почти все о ядерном реакторе. - М.: Атомэргоиздат, В. И.Баланчевадзе, А. И.Барановский и др.; Под ред. А. Ф. Дьякова. Энергетика сегодня и завтра. – М.: Энергоатомиздат, 1990.–344 с. 4. Источники энергии. Факты, проблемы, решения. – М.: Наука и техника, – 110 с. 5. Мировая энергетика: прогноз развития до 2020 г./ Пер. с англ. под ред. Ю. Н. Старшикова. – М.: Энергия, – 256 с krioenergetiki.html; krioenergetiki.html с.html; с.html

Благодарю за внимание