Урок физики в 11 классе. Разработала: Кукина Е.Л. учитель физики МОУ СОШ 37 г. Томска. Обобщаюрий урок по теме «Атомная энергетика»

Ядерными реакциями называют превращения атомных ядер, вызванные их взаимодействием друг с другом или с элементарными частицами. В 1919 г. Резерфордом была осуществлена первая искусственная ядерная реакция превращения азота в кислород: Дж. Чедвиком в 1932 г. впервые был получен нейтрон в ядерной реакции:

В некоторых ядерных реакциях образуются радиоактивные вещества. Так радиоактивный изотоп углерода 1 с периодом полураспада свыше 5000 лет образуется в реакции: Ядерные реакции характеризуются энергетическим выходом. реакция идет с выделением энергии, то с поглощением энергии.

200 МэВ Деление ядер урана

Энергетический выход 7, 6 Мэв 8, 5 Мэв Энергетический выход: 8,5 Мэв – 7,6 Мэв =0,9 Мэв 235 нук п Дж 1 кг урана МДж 20 кт тротила, 2000 т воды- вскипятить

Цепная реакция деления урана

Критическая масса Наименьшая масса вещества, при которой может протекать цепная ядерная реакция, называется критической массой.

К числу важнейших глобальных проблем относятся: Рост численности населения Земли и обеспечение его продовольствием; Обеспечение растущих потребностей мирового хозяйства в энергии и природных ресурсах; Охрана природной среды, в том числе и здоровья человека, от разрушительного антропогенного воздействия технического прогресса. Развитие энергетики связано с развитием человеческого общества, с научно-техническим прогрессом За последние 140 лет: потребление энергии во всем мире возросло примерно в 20 раз численность населения планеты - в 4 раза. Рост глобального потребления энергии: к 2020 году – на 50 – 100% к 2050 году – на 140 – 320%

Реактор РБМК (Реактор Большой Мощности Канальный – двухцелевой канальный кипящий граффито-водный ядерный реактор)

Тепловыделя́юрий элеме́нт (ТВЭЛ) ТВЭЛы состоят из топливного сердечника, оболочки и концевых деталей. Устройство ТВЭЛа реактора РБМК: 1 заглушка; 2 таблетки диоксида урана; 3 оболочка из циркония; 4 пружина; 5 втулка; 6 наконечник.РБМКдиоксида урана циркония

Так ли это?

Экологические угрозы: парниковый эффект и необратимые изменения климата, истощение озонового слоя, кислотные дожди, сокращение биологического разнообразия, увеличение содержания токсичных веществ в окружающей среде.

1. Сжигание кислорода атмосферы Земли. На сжигание 1 кг угля на ТЭС уходит 2 кг атмосферного кислорода АЭС производит энергию, «не потребляя» кислород. 2. Выбросы углекислого газа. При дыхании людей в атмосферу будет выделено к 2000 году до 0,9-3,5 млрд. т в год. За счет сгорания угля на ТЭС– до 21 млрд. т/год АЭС, производящие 1/3 всей электроэнергии в Европе позволяют избежать выброса в атмосферу свыше 700 млн. тонн углекислого газа в год.

как следствие выбросов углекислого газа ТЭС Углекислый газ поглощает инфракрасное излучение, происходит аккумуляция части тепла, которое в противном случае рассеялось бы в космосе, что приводит к повышению температуры Земли. По мнению 49 ученых – лауреатов Нобелевской премии, последствия усиления парникового эффекта на планете могут быть сравнимы лишь с последствиями глобальной ядерной войны. Средняя температура на планете к 2010 г может повыситься на 1,3 градуса С. При этом АЭС, производящие 1/3 всей электроэнергии в Европе позволяют избежать выброса в атмосферу свыше 700 млн. тонн углекислого газа в год.

3. Кислотные дожди Атмосферные выбросы от угольных станций стали причиной так называемых кислотных дождей, которых губят растительную почву, водоёмы, и прежде всего, здоровья людей. Одна ТЭС мощностью 1000 МВт, работающая на угле с содержанием серы около 3,5 % выбрасывают в атмосферу 140 тыс. тонн сернистого ангидрида в год, из которого образуется 280 тыс. тонн серной кислоты. Ежегодный объём золошлаковых отходов ТЭС в СНГ в настоящее время превышает 120 млн. тонн. 4. Радиоактивное загрязнение окружающей среды При сжигании угля радионуклиды (уран, торий, радий, полоний 210, свинец 210, и.т.д.) концентрируются в золе. Поэтому ТЭС является более серьезным источником внешнего и внутреннего облучения, проживающего на прилегающих территориях, чем нормально функционирующие АЭС. Среднее годовые индивидуальные дозы облучения в районе расположения ТЭС мощностью 1ГВт (Эл) превышает аналогичную дозу вблизи АЭС в 5-10 раз.

Внутренняя среда обитания человека: От различных заболеваний и старения, умирает каждый сотый человек в год От сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний – каждые 6 человек из тысячи в год От пожаров, землетрясений, наводнений, ураганов каждый десяти тысячный человек в год Искусственная среда обитания человека: Курение – каждые 5 человек из 1000 в год Вождение автомобиля – 1 человек из 1000 Работа на ТЭС – каждые 3 человека из 100 тыс. Работа на АЭС – каждые 6 человек из 10 млн., что в 50 раз меньше, чем на ТЭС Медицина: Опасность рентгенографии грудной клетки равна риску полученному при поездке на автомобиле (5-6 км) Лечение щитовидной железы соответствует 4-х месячному курению

Атомная энергия: Военная отрасль энергетическая отрасль отрасль

Виды электростанций Гидроэлектростанции Гидроэлектростанции Ветряные электростанции Ветряные электростанции Солнечные электростанции Солнечные электростанции Геотермальные электростанции Геотермальные электростанции Приливные электростанции Приливные электростанции Тепловые электростанции Тепловые электростанции Атомные электростанции Атомные электростанции

Гидроэлектростанции плюсы минусы Недорогая энергия Недорогая энергия Относительно низкая стоимость постройки Относительно низкая стоимость постройки Используют возобновляемые энергоресурсы Используют возобновляемые энергоресурсы Опасность крупных катастроф Опасность крупных катастроф Изменение климата Изменение климата Преграда для миграций рыб Преграда для миграций рыб

ГЭС на реке Великой

Чемальская ГЭС

Последствия аварии на ГЭС

Ветряные станции плюсы минусы Используют возобновляемые энергоресурсы Используют возобновляемые энергоресурсы Малый объём производимой энергии Малый объём производимой энергии Помехи для миграции птиц и воздушного сообщения Помехи для миграции птиц и воздушного сообщения

Проект ВЭС на море

Зеленогорская ВЭС

Куликовская ВЭС

Солнечные электростанции плюсы минусы Используют возобновляемые энергоресурсы Используют возобновляемые энергоресурсы Низкая интенсивность не позволяет получать необходимый объём энергии Низкая интенсивность не позволяет получать необходимый объём энергии Необходимость отчуждения огромных земельных площадей. Необходимость отчуждения огромных земельных площадей.

Испанская СЭС 12,5 МВт

г.Серпа 11МВт

Проект космической СЭС

Геотермальные электростанции плюсы минусы Используют возобновляемые энергоресурсы Используют возобновляемые энергоресурсы возможность пробуждения сейсмической активности в районе возможность пробуждения сейсмической активности в районе опасность оседания грунтов опасность оседания грунтов эмиссия отравляющих газов эмиссия отравляющих газов

Вать – Еганская ГТЭС

Приразломская ГТЭС

Приливные электростанции Используют возобновляемые энергоресурсы Используют возобновляемые энергоресурсы возможностью применения геликоидной турбины Горлова возможностью применения геликоидной турбины Горлова высокая стоимость строительства высокая стоимость строительства нужен бассейн – перекрытый плотиной залив или устье реки нужен бассейн – перекрытый плотиной залив или устье реки

Бесплотинная ПЭС

Тепловые электростанции плюсы минусы Дешевизна постройки Дешевизна постройки Загрязняют окружающую среду Загрязняют окружающую среду Работают на исчерпаемых ресурсах Работают на исчерпаемых ресурсах

Вид турбины изнутри

Новосибирская ТЭЦ

Московская ТЭЦ

Петрозаводская ТЭЦ

Атомные электростанции плюсы минусы Практически неограниченное топливо Дешевая электроэнергия Большая наукоёмкость Дороговизна постройки Опасность крупных катастроф

Устройство реактора РБМК (Чернобыльский тип)

Кольская АЭС

Смоленская АЭС