Цепные ядерные реакции. Применение энергии атома общеобразовательный 11 б класс Учитель физики Н.К.Фахартынова

Структура урока Повторение изученного материала /тест/. Рефлексия. Самостоятельная работа с текстом. Маркировка. Разъяснение. Просмотр слайдов. Заполнение итоговой таблицы, составление синквейнов Актуализация знаний. Подведение итогов. Домашнее задание

Цели и задачи урока Сформировать понятие о цепной ядерной реакции; повторить ранее изученный материал, развивать навыки самостоятельной работы с текстом, формировать умение разбивать, получаемую информацию на части и оформлять в виде таблиц. Сформировать представление о условиях протекания ЦЯР, познакомить с применением атомной энергии в народном хозяйстве

Виды деятельности Повторение изученного материала. Тест Самостоятельная работа с текстом, маркировка: «З»-знаю, знакомо, «Н»-новое, не знал; «!»-думал иначе; «?»- не понял, есть вопросы; Разъяснения Просмотр слайдов Заполнение таблицы и составление синквейнов Актуализация знаний. Подведение итогов. Домашнее задание

Тест 1 вариант Зарядовое число-это а) число протонов и нейтронов б)число протонов в ядре в)число электронов в оболочке г)масса протонов в ядре 2 вариант Атом любого вещества состоит из: а)ядра и электронной оболочки б)нуклонов в)протонов и нейтронов г)ионов и электронов

Тест 1 вариант 2. Чем отличается естественный радиоактивный распад от ядерной реакции? а) ничем; И в том и в другом случае образуются ядра других элементов б) при радиоактивном распаде выделяется энергия, а при ядерной реакции нет в) радиоактивный распад происходит самопроизвольно, а ядерная реакция при поглощении частиц 2 вариант 2. Можно ли считать, что искусственная радиоактивность возникает в результате ядерной реакции а) Нет, нельзя, радиоактивный распад и ядерная реакция - разные процессы б) Да, можно, так как радиоактивный процесс происходит в результате поглощения частицы в) нет, нельзя, так как в результате искусственного радиоактивного распада образуются частицы, а в результате ядерной реакции – ядра

Ответы на вопросы теста Вариант 1 Правильные ответы: вариант 1 1-бв, 2-ав Вариант 2 Правильные ответы:; вариант 2 1-а, 2-б

Механизм деления ядер урана

Наиболее оптимальные способы высвобождения внутренней энергии ядер: - деление тяжелых ядер; - синтез легких ядер.

10 Е уд = Е св А Удельная энергия связи - энергия связи, приходящаяся на один нуклон ядра

Ядерные реакции – искусственные преобразования атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом 11

Отношение количества нейтронов в каком - либо « поколении » к количеству нейтронов в предыдущем « поколении » называют коэффициентом размножения нейтронов k

Если k < 1, реакция быстро затухает, Если k = 1, то реакция протекает с постоянной интенсивностью (управляемая), Если k >1, то реакция развивается лавинно (неуправляемая) и приводит к ядерному взрыву

Для осуществления цепной реакции необходимо, чтобы среднее количество освобожденных нейтронов с течением времени не уменьшалось. Деление происходит под действием кулоновских сил

При бомбардировке нейтронами ядер урана образуется 80 различных ядер. Наиболее вероятное деление на криптон и барий в соотношении 2/3

Деление ядер урана Открытие в 1938 г. О. Ган, Ф. Штрассман Объяснение в 1939 г. О. Фриш, Л. Мейтнер

Условия протекания реакции : 1) Частицы вплотную приближаются к ядру и попадают в сферу действия ядерных сил ; 2) Частицы должны обладать большой кинетической энергией (… с помощью ускорителей элементарных частиц и ионов )

Чтобы уменьшить вылет нейтронов из куска урана увеличивают массу урана (масса растет быстрее, чем площадь поверхности, если форма – шар). Минимальное значение массы урана, при которой возможна цепная реакция, называется критической массой. В зависимости от устройства установки ЦЯР и типа горючего критическая масса изменяется от 250 г до сотен кг

Образование нептуния После захвата нейтронов ядрами изотопа урана 238 U образуется радиоактивный изотоп урана с периодом полураспада 23 минуты. Распад происходит с испусканием электрона и возникновением трансуранового элемента – нептуния. Нептуний β-радиоактивен с периодом полураспада около двух дней.В процессе распада нептуния образуется следующий трансурановый элемент – плутоний: Период полураспада плутония лет. Он делится под влиянием медленных нейтронов. С помощью плутония также может осуществляться цепная реакция, которая сопровождается выделением громадной энергии.

Факторы, определяющие коэффициент размножения: 1) Захват медленных нейтронов ядрами 235 U с последующим делением и захват быстрых нейтронов ядрами 238U, а также с последующим делением (сопровождается увеличением числа нейтронов); 2) Захват нейтронов ядрами урана без деления (приводит к убыли числа нейтронов); 3) Захват нейтронов продуктами деления, замедлителем и конструктивными элементами установки (приводит к убыли числа нейтронов); 4) Вылет нейтронов из делящегося вещества наружу (приводит к убыли числа нейтронов). Для стационарного течения цепной реакции коэффициент размножения должен быть равен 1. Если k=1,01, то произойдет взрыв.

Применение атомной энергии Человек постиг тайны атома и смог поставить себе на службу неисчерпаемые запасы энергии, имеющиеся в атомном ядре. Атомные станции дают промышленный электрический ток, который передвигает электропоезда, вращает рабочие части станков, приводит в движение подъемные краны и массивные ледоколы

Атомная энергетика 24

Ядерная энергия в мирных целях

Итоговая таблица

Возможный вариант таблицы

Первая атомная бомба СССР «РДС–1» Ядерный заряд впервые испытан 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне. Музей РФЯЦ–ВНИИТФ г.Снежинск

Факторы, определяющие коэффициент размножения: Захват медленных нейтронов ядрами с последующим делением (сопровождается увеличением числа нейтронов); Захват нейтронов ядрами урана без деления (приводит к убыли числа нейтронов); Захват нейтронов замедлителем и конструктивными элементами установки (приводит к убыли числа нейтронов); Вылет нейтронов из делящегося вещества наружу (приводит к убыли числа нейтронов). Для стационарного течения цепной реакции коэффициент размножения должен быть равен 1. Если k=1,01, то произойдет взрыв.

Выработка электроэнергии Мировыми лидерами в производстве ядерной электроэнергии являются: США (836,63 млрд к Вт·ч/год), работает 104 атомных реактора (20 % от вырабатываемой электроэнергии)[2] Франция (439,73 млрд к Вт·ч/год), Япония (263,83 млрд к Вт·ч/год), Россия (177,39 млрд к Вт·ч/год),

Ядерный взрыв

В 1955 г. основано МАГАТЭ

МЕЖДУНАРОДНОЕ АГЕНТСТВО ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ (МАГАТЭ) МАГАТЭ является межправительственной организацией, которая на основе соглашения с ООН с 1956 г. входит в общую систему Объединенных Наций. МАГАТЭ уполномочено: поощрять и поддерживать изучение, развитие и практическое использование атомной энергии во всем мире в гражданских целях; обеспечивать использование материалов, услуг и оборудования для развития атомной энергетики в мирных целях; поощрять обмен научной и технической информацией в сфере мирного использования атомной энергии; предпринимать меры безопасности для предотвращения использования ядерных материалов в военных целях; системы ООН определять и устанавливать нормы в области безопасности и охраны здоровья.

Пример синквейна 1)Цепная ядерная реакция 2)Капельная модель 3)Коэффициент размножения нейтронов 4)Условия протекания цепной ядерной реакции 5) критическая масса Учащиеся составляют свои синквейны. При подведении итогов они обсуждаются и оцениваются

Ядерные реакции Ядерные реакции – искусственные преобразования атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом Цепной ядерной реакцией Цепной ядерной реакцией называется реакция, в которой частицы, вызывающие её (нейтроны), образуются как продукты этой реакции Ядерный реактор Ядерный реактор – установка, в которой осуществляется управляемая цепная реакция деления тяжелых ядер Коэффициент размножения нейтронов k - Коэффициент размножения нейтронов k - отношение количества нейтронов в каком-либо «поколении» к количеству нейтронов в предыдущем «поколении» Критическая масса - Критическая масса - минимальное значение массы урана, при которой возможна цепная реакция МАГАТЭ МАГАТЭ (Международное Агентство По Атомной Энергии), основано в 1955 г.

Литература Превращение элементов, Казаков Б. И., М., Знание, Ядерная энергетика ( вчера, сегодня, завтра ), Сивинцев Ю., М., Атомиздат, Мирные профессии нейтронов, Журбин Е. А., М., Знание,