МБОУ «Зеленогорская средняя общеобразовательная школа»

Урок

«Суд над электростанциями»-

(методическая разработка)

Выполнила: Астапова Назия

Шафигулловна, учитель физики:

г.п. Зеленогорский, 2014

 «Суд над электростанциями»

Цели урока:

Образовательная: сформировать представление о работе различных типов электростанций, их пользе и вредном воздействии на окружающую среду; расширить представление обучающихся об экологических аспектах деятельности электростанций.

Развивающая: развивать память и логическое мышление учащихся; развивать умение определять причинно-следственные связи, расширить кругозор учащихся.

Воспитательная: сформировать мировоззренческие идеи, связанные с угрозой миру и человечеству в связи с загрязнением окружающей среды, воспитывать чувство ответственности за будущее человечества.

И твердит Природы голос:

В вашей власти, в вашей власти,

Чтобы все не раскололось

На бесчисленные части!

Л. Н. Мартынов

Вступительное слово учителя

Учитель: Сегодня мы встретились с вами на необычном уроке, уроке-суде. Мы поговорим о значимости электроэнергии в нашей жизни, в быту, технике, окружающей природе.

Согласны ли вы жить в доме, где нет телевизора, магнитофона, нет центральной подачи тепла и воды, не работают утюг, холодильник, и др. Примиритесь ли вы с тем, чтобы исчезли поезда, автобусы, автомобили и многое другое? В основе перечисленных атрибутов цивилизованного образа жизни лежит одно понятие – электрическая энергия.

Энергетика – это отрасль промышленности и народного хозяйства, занимающая получением, передачей, преобразованием и рациональным использованием энергии. От нее зависит состояние экономики любой страны. Сегодня проблема энергоснабжения стала одной из приоритетных.

Расход энергии в индустриальную эпоху достиг 70 Мкал/сут. В промышленно развитых странах примерно 250 Мкал/сут, а в год – от 42 до 700 Мкал, т. е. в 120 раз больше, чем тратил наш предок.

Уровень производства и потребления энергии - один из важнейших показателей развития производительных сил общества. Ведущую роль играет электроэнергия. Производится она на электростанциях. Итак, рассмотрим дело

Рассмотрим таблицу

Производство и потребление энергоресурсов в России

(Роли всех участников судебного заседания играют учащиеся)

Судья: Итак, урок-суд начинается. Рассматривается Дело о пользе и опасности электричества.

Секретарь: Встать, суд идет! (Прокурор, адвокат и судья в шапочках и ман­тиях входят и занимают места за кафедрой).

Судья: Слушается дело электростанций: Тепловой (ТЭС), Гидроэлектростанции (ГЭС), Атомной (АЭС), Ветряной (ВЭС), Геотермальной (ГТЭС), Приливной (ПЭС), Солнечной (СЭС). Слово главному обвинителю.

Запасы органического топлива

Учитель: Основными источниками энергии сегодня являются  ископаемые виды органического топлива. Возникают вопросы: сколько у землян запасов этого топлива? По оценкам специалистов, при неизменной структуре топливно-энергетического комплекса запасов хватит лет на 250 лет. К тому же в процессе производства энергии окружающая среда (атмосфера, земля, реки, моря) становятся экологически небезопасной. Наиболее дешевыми и наиболее распространенными являются тепловые энергетические станции, работающие на сжигании ископаемого горючего (в основном угля). Самый крупный их недостаток – большой объем отходов, как твердых (шлак, зола, до 50-70 млн.т.), так и газообразных. Твердые отходы засоряют территорию. Каждый год изымается из полезного пользования от 500 до 700 га земли. Эти золоотвалы становятся источниками загрязнения почвенных вод.

Прокурор: Ввести обвиняемых! (входят подсудимые и занимают свои места рядом со скамьей подсудимых; висят плакаты со схемами электростанций). Ваша вина состоит в том, что вы приносите вред природе и человеку. Вызываю первого свидетеля.

Загрязнение окружающей атмосферы ТЭ станцией

Первый свидетель: Я - журналист, сотрудник газеты «АиФ». Как мы только что слышали, основное топливо ТЭС – уголь.  

 Наибольшему загрязнению подвергается воздушный бассейн Земли, причем некоторые загрязнения приводят к глобальным отрицательным экологическим последствиям. Твердые частицы пыли и сажи приводят к запылению воздуха, что повышает отражательную способность атмосферы и становится причиной заметных изменений погоды (похолодание) в зоне действия указанных выбросов (частые дожди и туманы). Эти частицы загрязняют листовую поверхность растений, нарушая их нормальное функционирование.

Ос­новной продукт сгорания - углекис­лый газ. Эти выбросы практически неустранимы. Углекислый газ погло­щает излучение с длиной волны 13-19 мкм, т.е. пропускает коротковол­новое излучение, но не выпускает инфракрасное - отраженное тепло.

Таким образом, углекислотное оде­яло способствует повышению темпе­ратуры планеты (парниковый эффект, кислотные дожди). В ближайшие десятилетия прогнозируется повыше­ние температуры на несколько деся­тых градуса. Это может стать при­чиной экологического бедствия - привести к растапливанию полярных льдов, повышению уровня океана, затоплению обжитых прибрежных территорий.

Кислотные же осадки приводят к гибели сельскохозяйственных культур, лесов, оказывают отрицательное воздействие на пресные водоемы, вызывая гибель рыб, а через цепи питания – птиц и животных суши, а также и человека!

Судья: Приглашается другой свидетель.

Влияние загрязненной атмосферы на организм человека

Второй свидетель (доктор медицинских наук): Диоксид углерода обладает наркотическим действием, раздражающе действует на кожу и слизистые оболочки. Оксид углерода при вдыхании связывается с гемоглобином крови, вытесняя из нее кислород, в результате чего наступает кислородное голодание, сказывающееся, прежде всего, на состоянии центральной нервной системы. Высокая концентрация оксида углерода, даже при кратковременном воздействии, может вызвать смерть.  Небольшие дозы вызывают головокружение, головную боль, чувство усталости и замедленную реакцию.

Оксид углерода – один из факторов, вызывающих болезнь сердца – стенакордию, т.к. уменьшение переноса кислорода к тканям особенно пагубно для миокарда (сердечной мышцы). Диоксид азота вызывает сильное раздражение слизистых оболочек глаз, а при вдыхании – образование азотной и азотистой кислот в дыхательных путях. Альдегиды (кислородосодержащие производные углеводорода) раздражающе действуют на глаза, дыхательные пути, поражают центральную нервную систему, почки и печень.

При фотохимическом смоге воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла, отмечаются симптомы удушья, обострение легочных и нервных заболеваний, бронхиальной астмы. Сернистый газ приводит к росту онкозаболеваний. Вдыхание влажного воздуха, содержащего диоксид серы, особенно опасно для людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. Длительное вдыхание сернистого газа повышенной концентрации действует на организм общетоксично, вызывая нарушение деятельности нервной системы.

Как любая мелкая пыль, сажа действует на органы дыхания, но главная опасность заключается в том, что на ней абсорбируется канцерогенные вещества, следовательно, возрастает риск заболеваний раком. Соединения свинца поражают органы ткани организма, нервную систему, желудочно-кишечный тракт, нарушает обменные процессы, приводит к росту онкозаболеваний. Опасность отравления соединениями свинца усугубляется тем, что они не удаляются из организма, а накапливаются в нем. Соединения свинца так же накапливаются в почве и растениях.

Увеличение средней температуры планеты

Свидетель: Происходит повышение средней температуры планеты: при работе теплового двигателя выделяется энергия. Применение паровых турбин на электростанциях требует больших площадей для охлаждения отработанного пара. Горячая вода сбрасывается обратно в водоемы, что приводит к их тепловому загрязнению. Содержание кислорода в воде уменьшается, что это приводит к «цветению» воды.

Судья: Мы выслушали обвинительные речи. Слово предоставляется адвокату ТЭС.

Адвокат: Тепловые электростан­ции вырабатывают большую часть все производимой электроэнергии. Есть много районов, где других источников энергии нет. В России проблема транспортировки ископаемого горючего является острой. Я вызываю следующего свидетеля.

Использование топлива для ТЭС, дающего меньшее количество СО₂

Свидетель со стороны защиты: Я - старший научный сотрудник НИИ нефти и газа. Я хочу возразить предыдущему свидетелю. Вместо угля на ТЭС можно исполь­зовать газ, т.к. при умелом его сжи­гании оксидов азота образуется не так много, а выбросов углекислого газа вдвое меньше. Дело в том, что при сжигании метана основная энергия получается за счет окисления во­дорода, а водяной пар не вызывает парникового эффекта. Кроме этого, газовые станции вдвое дешевле угольных станций.

Вред, наносимый нефтепродуктами

Свидетель со стороны защиты (эколог): Мне хочется обратить внимание на проблему, связанную с использованием нефтепродуктов.

С ростом потребления нефтепродуктов усиливается загрязнение вод.  Это происходит в результате аварий, утечек во время заправки танкеров и перекачки нефти в береговые хранилища из подводных нефтепроводов. Большое количество нефти попадает в море с балластной водой, сбрасываемой танкерами (около 4 млн. т. ежегодно), и в результате аварий и катастроф танкеров в море (в среднем около 300 судов в год).  

На долю этих источников приходится 35% всех сбросов нефти в море. Разливаясь тонкой пленкой толщиной в несколько микрон, тонна нефти может покрыть площадь 12 км². Нефтяная пленка нарушает газо- и влагообмен между атмосферой и водоемом, что играет большую роль в формировании климата, создает неблагоприятные условия для функционирования водной биоты, уменьшает испарение (примерно на 60%). В результате чего усиливается нагрев водной поверхности и сопровождающих ее воздушных масс, которые становятся менее насыщенными водяными парами, и, следовательно, дают меньшее количество осадков, что может привести к сокращению количества пищевых ресурсов.

Гибнут мальки, икра, мельчайшие растительные организмы – фитопланктона. Разливы нефти приводят к уничтожению многих морских птиц (по подсчетам орнитологов около 250000 особей). В перья и воздушную пуховую прослойку птицы проникает вода. Птицы мерзнут и тонут.

Свидетель: Я корреспондент газеты «Промышленная энергетика». А поможет ли решить проблему бионефть? И что это такое? Спасибо.

Энергетик: Некоторые виды растений вырабатывают в своих тканях горючие углеводороды, по составу похожие на те, которые содержаться в нефти. На Филиппинах, например, нашли дерево, которое местные жители называют Ханга. Его орехи содержат масло, по своему составу почти совпадающее с нефтью. Во время Второй мировой войны японцы заправляли двигатели танков выжатым из этих орехов маслом. Какой-либо дополнительной обработки при этом не требовалось. В Амазонии нашли дерево капаибу, достигающее почти 30 м в высоту. Из одного надреза на стволе этого дерева может за час натечь около 20 л. отличного дизельного топлива.

Самым перспективным является обычный сорняк с латинским названием euphorbia latiris, называемый в просторечии сусликовым деревом. По расчетам, с гектара, засеянного этим деревом, можно получить 1,5 тыс. л. бионефти.

Однако бионефть топливную проблему не решит. Одни только автомобили «выпивают» более 5 млрд. л. в сутки. А ферма, производящая всего лишь 5 млн. л. бионефти в сутки, должна занимать площадь не менее 350 тыс. га. К тому же эту площадь еще надо обрабатывать и защищать от сорняков.

Журналист: Не перейти ли всем странам на спирт в качестве автомобильного топлива, как это сделали в Бразилии? Спасибо.

Энергетик: Да, Бразилия является лидером в использовании спирта в качестве автомобильного топлива, уже в середине 80-х годов производство спирта из сахарного тростника достигло 11 млрд. л. в год. Этого достаточно для обеспечения топливом 5 млн. автомобилей. А что говорить о топливе для ТЭС!? Ученые подсчитали, что все растения мира, превратившись в спирт, в состоянии покрыть потребности в топливе только на 40%.

Журналист: Я корреспондент газеты «Экология промышленного производства». Мой вопрос: не проще было бы отказаться от использования тепловых электростанций и тепловых двигателей вообще, ведь уже существуют проекты электромобилей, гелиомобилей, к тому же существует и другие типы электростанций? Спасибо.

Инженер: В нашей стране 80% всей электроэнергии вырабатывается на ТЭС. Если отказаться от таких электростанций, во многих регионах погаснет электричество, остановится производство, поезда, сельскохозяйственные машины, самолеты, городской автотранспорт. Это же катастрофа!

Судья: Подсудимая, что вы мо­жете добавить в свое оправдание?

Принцип действия ТЭС

ТЭС: Хочу рассказать вам, как я устроена. Мои основные части - ко­тельная установка, паровая турбина и электрогенератор. Сначала мелко раздробленный уголь забрасывается в бункер, там его размельчают спе­циальные мельницы, и угодная пыль вместе с воздухом втягивается в топ­ку. Огонь нагревает кипятильные трубки, в них образуется пар, пар поступает в паровой котел, где со­бирается в верхней его части над кипящей водой. Затем пар проходит в пароперегреватель и там дополни­тельно нагревается, после чего на­правляется к турбине, можно ска­зать, к моему сердцу. Паровая тур­бина приводит в движение ротор ге­нератора, вырабатывающего элект­рический ток. Отдав энергию рото­ру, отработанный пар идет в конден­сатор, охлаждается и превращается в воду. Насосы подают ее обратно в котел.

У меня есть сестра - Теплоэлект­роцентраль.

С целью экономии водных ресурсов строятся электростанции с замкнутым циклом водоснабжения. Это тепловая электростан­ция, вырабатывающая не только элек­трическую энергию, но и тепло в виде горячей воды и пара. На ТЭЦ это теп­ло используют в двух режимах: либо пар пос­ле турбины направляется потребите­лю и обратно на станцию не возвра­щается, либо он в теплообменнике передает тепло воде, которая направ­ляется потребителю, а пар возвраща­ется обратно в систему, в паровой котел.

Так Самарская ТЭЦ снабжает горячей водой Степной поселок г.Оренбурга. Благодаря этому ее КПД составляет 60-70%. В то время как КПД ТЭС – не более 40%. Для уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу используются очистительные фильтры.

Учитель: В периоды стабилизации экономического возрождения России предусматривается формирование развитого энергетического рынка. Создание устойчивой, социально ориентированной структуры ТЭК (топливно-экономический комплекс), обеспечивающего экологически безопасное и эффективное использование энергоресурсов на базе новейших технологий.

В результате реализации такой энергетической стратегии произошло увеличение объемов добычи газа на 820-860 млрд. м³ в 2010 году, добыча угля выросла до 400-440 млн. т.

Ведутся работы по направлению «Экологически чистая тепловая электростанция». Цель этих работ – внедрение новых технологий подготовки и сжигания на ТЭС наиболее характерных для России твердых видов топлива: Канско-Ачинских бурых углей, экибастузских и кузнецких каменных углей, а так же антрацитовых штыб ухудшенного качества.

Для этого должны быть созданы:

·                     котлы с новыми типами топочных устройств (с циркулирующим кипящим слоем, котлы-утилизаторы-заторы), обеспечивающие существенное снижение образования в топках оксидов серы и азота и сокращение выноса из них золы;

·                     высокотемпературные газовые турбины мощностью 115 МВт и мощные генераторы для их работы в составе парогазовых установок с внутрицикловой газификацией твердого топлива;  

·                     сероочистные установки для дымовых газов различной проводимости (до 3 млн. м³ газа); 

·                     комплексные  азотоочистные установки;

·                     высокоэффективные фильтры для очистки дымовых газов от золы, в том числе принципиально новой конструкции; 

·                     новое поколение автоматизированного высокопроизводительного оборудования для добычи угля; 

·                    способы и средства стабилизации качества угля при разработке сложно структурных угольных пластов;

·                     технологии и технические средства утилизации отходов ТЭС и предприятий угольной промышленности.

Предложено несколько проектов сооружения экологически чистых ТЭС, среди которых, например, Березовская ГРЭС-2 мощностью 6,4 ГВт с 8 паротурбинными  энергоблоками по 800 МВт, с 8 котлами уменьшенных размеров, рассчитанными на трехступенчатое сжигание пыли с предварительной подсушкой топлива и подогревом угольной пыли, с установкой тканевых фильтров для улавливания золы, оксидов серы и азота.

В конечном итоге можно сделать выводы:

рro-факторы ТЭС:

1.   Высокая мощность.

2.   Возможность использования продуктов деятельности ТЭС для отопления различных объектов.

3.   Распространенность используемых ресурсов.

contra-факторы ТЭС:

1.   Самая высокая степень загрязнения окружающей среды.

2.   Расход большого количества органического топлива.

3.   Низкий КПД, около 30 %.

Принцип действия ГЭС

Судья: Послушаем другую подсудимую - ГЭС. Подсудимая Гидроэлектростанция, расскажите о себе.

ГЭС: Я - комплекс сложных гидротехнических сооружений. Мое назначение - преобразовывать энергию потока воды в электроэнергию. Мое важнейшее сооружение - плотина. Она задерживает воду в водохранилище, создает необходимый напор. Гидравлическая турбина - главный двигатель. С ее помощью энергия воды, движущейся под напором, превращается в механическую энергию вращения, которая затем с помощью электрического генератора преобразуется в электрическую энергию.

Одни из первых гидроэлектрических установок мощностью всего в несколько сотен вольт были сооружены в 1876-1881 годах в Штангассе и Лауфене (Германия) и в Грейсайде (Англия).

Первая промышленная гидроэлектростанция в России была введена в действие в 1896г. Ее построили на реке Охта для энергоснабжения местного порохового завода. Тогда же в США началась эксплуатация Ниагарской ГЭС постоянного тока.

Судья: Есть ли вопросы к обвиняемой?

Прокурор: Вызываю свидетелей обвинения: Мефодия Акиндиновича и Матрену Филипповну Кашиных (старики из далекого сибирского села, которое было затоплено при строительстве ГЭС) и Карася Ивана Ивановича.

Влияние ГЭС на окружающую среду, людей, животных

Свидетели: Мы пришли высказать свою боль. Мы потеряли все. Водохранилище затопило наше родное село. Были и те, кто предпочел смерть. До сих пор, проплывая по водохранилищу, мы видим верхушки деревьев и кресты церквей. Поверьте, это очень страшно. Прислушаешься, и кажется, звонят колокола под водой, звонят по мертвым и живым, предавших мертвых. Прочитайте «Прощание с Матерой» Виктора Астафьева и вы поймете, какими страшными могут быть последствия строительства ГЭС. Мы просим осудить ГЭС со всей строгостью.

Я Иван Иванович Карась из Рыбнадзора. Хочу заметить, уважаемые судьи, что плотины ГЭС страшны не только людям, но и рыбам. Вы знаете, что лососевые идут на нерест к верховьям рек, а на их пути встают плотины. Если бы вы видели, сколько рыбы погибает! Кроме того, с появлением ГЭС происходит заболачивание земель. Поэтому я пришел сюда, чтобы обвинить ГЭС в преднамеренном убийстве не только людей, но и рыб, да и всей природы.

Судья: Есть ли вопросы у адвоката?

Адвокат: Вызываю свидетелей защиты. Вызывается писатель.

Полезное воздействие ГЭС на окружающую среду

Свидетель-писатель: Я писатель. Конечно, тяжело покидать насиженные места, но уверяю вас, что пользы от водохранилищ больше, чем вреда. Южные районы европейской и азиатской частей России стали орошенными. Там, где были засушливые земли, знойные степи, пустыни и полупустыни, где свирепствовали суховеи и черные бури, где наступали пески, зашумели лесные дубравы, зазеленели ковры сочной травы, заколосилась тучная золотая пшеница, ослепительно засверкали снежно-белые поля хлопка. Великие реки Волга и Днепр помолодели, глубже стали их плесы. Морские суда свободно плавают в их среднем и нижнем течении. Плотины стали новыми железнодорожными и автомобильными мостами. Прошу суд учесть это.

Свидетель-эколог: А я хочу возразить товарищу из Рыбнадзора. Это надуманная проблема. Сейчас в плотинах предусматриваются специальные проходы для нерестовых рыб. А с заболоченными землями можно бороться опять же с помощью электричества.

Учитель: Можно было бы поговорить сегодня и об аварии на Саяно-Шушенской ГЭС, но сегодня речь не о ней.

На сегодня более надежной является ядерная энергетика. Однако после Чернобыльской аварии человечество относится к ней достаточно настороженно. Тем не менее, в результате многолетних острых научных споров окрепло убеждение не в отрицании ядерной энергетики, а в возможности сделать ее практически безопасной. Так, в нашей стране не снят вопрос о строительстве АЭС на Урале и в Поволжье, решено возобновить строительство башкирской АЭС.

Судья: Подсудимая Атомная Электростанция, расскажите о себе.

Принцип действия АЭС

АЭС: Главная моя часть - ядерный реактор, в котором осуществляется цепная ядерная реакция. В качестве ядерного горючего используют делящиеся ядра изотопов урана и плутония. Чтобы осуществить в природном уране цепную ядерную реакцию, нужно замедлить нейтроны, поэтому в реактор помещают замедлитель: воду, графит, бериллий. Наряду с ядерным топливом и замедлителем в состав реактора входят теплоноситель для отвода тепла, устройства регулирования цепной реакции, подвижные стержни из поглощающего нейтроны материала. Обычно для уменьшения вылета нейтронов из реактора зону реакции окружают отражателем. В состав электростанции также входит система защиты от излучений. Мое тепло отводится в теплообменник и нагревает до кипения воду. Образующийся пар направляют в турбину или используют для обогрева промышленных и жилых зданий.

Судья: Есть ли вопросы у обвинения?

Прокурор: Вызываю свидетеля обвинения.

Авария на Чернобыльской АЭС (ночь с 25 на 26 апреля 1986 г.)

Свидетель первый: «Чернобыль» - это боль, которая не стихнет еще долгие годы. «Чернобыль», ранее практически неизвестное название, сейчас стал синонимом чего-то страшного, связанного со словами «Хиросима», «атомная бомба», «радиация», «белокровие», «мутации» и др. В результате аварии на Чернобыльской АЭС в окружающую среду было выброшено 10Эбк (или 10·10¹⁸Бк=270Мки) радиоактивности, более 100 различных радионуклидов и трансурановых элементов.

Влияние продуктов радиоактивного распада на организм живых организмов

Свидетель второй: Я - зоотехник из Житомирской области Сергей Николаевич Радиев. В Чернобыле общий выброс радионуклидов превысил хиросимский в десятки раз. Мои подопечные, свиньи и коровы, за пять лет до аварии рожали всего трех уродов-мутантов, а после аварии - 60-80 ежегодно! Механизм генетических повреждений у всех высших животных и человека одинаков, значит, такой «всплеск» наблюдался и в родильных домах. Вот вам самое страшное обвинение против АЭС, не говоря уже о многочисленных смертях.

Учитель: В мимолетном прогаре

Только раз увидать довелось,

Как выходит из мглы

На песок отдаленного берега

Без единой шерстинки,

Словно начисто выбритый, лось.

Из березовой рощи,

Из пустого приречного сада ли,

Осторожно прощелкал

И тут же умолк соловей.

И на влажную землю

Тяжелые яблоки падали,

И без крика вороны слетали

С тяжелых ветвей.

(В. И. Кочетков)

Почему лось был «без единой шерстинки»?

Свидетель второй: Это одно из поражающих действий радиоактивных излучений на живые организмы. По оси перемещения взрывного облака, уже через несколько дней после взрыва, стала появляться 5-километровая полоса умирающего леса. На площади 38 км² погибли все растения, все мелкие млекопитающие леса. С осадками в виде сухих отложений вдоль «чернобыльского следа» произошло заражение водоемов и почвы. Главную опасность представляли сухие частицы ядерного топлива на поверхности земли, т. к. они могли легко подниматься ветром и попадать в легкие. Даже в 1990 г. у диких млекопитающих (лосей, кабанов и др.), обитающих в зоне отчуждения, экологи обнаруживали в легких от 9000 до 26000 таких частиц на 1 кг ткани легкого.

В конце 1989г. в печати появились сообщения об изменениях в живых организмах на генетическом уровне, которые произошли в результате облучения во время и после чернобыльской аварии. Йодной профилактике в зоне заражения были подвергнуты 1 млн. 694 тыс. детей. По официальным данным, за весну 1992г. число погибших вследствие чернобыльской аварии составило 80 тыс. человек, а число заболевших до сих пор неизвестно.

Катастрофа в Чернобыле обнаружила проблему, перед которой оказалось человечество в условиях глобального экологического кризиса: либо оно сделает все возможное для сохранения биосферы, либо безвременно исчезнет.

Преимущества АЭС

Свидетель от защиты: Но ведь у АЭС есть преимущества:

1) Ядерные реакторы потребляют не кислород, а органическое топливо и имеют ничтожное количество выбросов при нормальной эксплуатации. Если атомная энергетика заменит обычную, то возможности возникновения «парника» с тяжелыми экологическими последствиями глобального потепления будут устранены. Известна озабоченность ученых по поводу «парникового эффекта», возникающего из-за выбросов углекислого газа при сжигании органического топлива, и вызываемого им глобального потепления климата на нашей планете.

2) АЭС потребляют немного топлива и не загрязняют окружающую среду золой.  Другая важная проблема современного индустриального общества - обеспечение сохранности природы, чистоты воды, воздушного бассейна.

3) При нормальном режиме эксплуатации биосфера надежно защищена от радиоактивного воздействия.

4) Чрезвычайно важным обстоятельством является тот факт, что атомная энергетика доказала свою экономическую эффективность практически во всех районах земного шара.

Свидетель обвинения:

1) Необходимо захоронение радиоактивных отходов и демонтаж отслуживших срок реакторов.

 2) Всегда существует аварийная опасность радиоактивного загрязнения (между крупнейшими авариями в Тримейл-Айленде (США) и в Чернобыле прошло всего несколько лет).

Судья: Есть ли вопросы у за­щиты?

Адвокат: Вызываю свидетеля защиты.

Свидетель: Я - академик, специалист в облас­ти ядерной энергетики. Конечно, ава­рия на АЭС - большое несчастье. Но ведь аварии можно было избе­жать! Атомный реактор - чрезвычай­но надежная система с многократным запасом надежности. Если перечислить все ошибки, все нарушения инструкции по эксплуатации, которые были допущены на четвертом блоке Чернобыльской АЭС, можно лишь подивиться живучести техни­ки.

И всем нам надо сделать вывод: сейчас техника требует от специали­ста не только глубоких знаний, но и предельной сосредоточенности, тща­тельности в работе и абсолютной дис­циплины. Новая техника более тре­бовательна, но, к сожалению, не про­щает ошибок. А доля АЭС все равно будет постоянно расти, т.к. природ­ные ресурсы близки к истощению. И немаловажно: разве не бывает взрывов паровых котлов? Вопрос состоит не в существовании потенциальной опасности, а в степени ее вероятности; важны и объем ожидаемого ущерба, наличие средств для его предотвращения. Прошу суд учесть эти факты.

Учитель: Будущее ядерной энергетики проблематично. Наверное, нужно искать более безопасные способы производства электроэнергии. Надо разумно использовать все научные открытия: не во вред человеку и окружающей среде, а на их благо.

После Аварии на ЧАЭС были сделаны два вывода: 1) полный отказ от АЭС с прекращением строительства новых станций и закрытием действующих; 2) временное прекращение сооружения новых АЭС до разработки и внесения принципиальных изменений в конструкцию реакторов, которые гарантировали бы отсутствие  аварий с разрушением реактора и выбросом радиоактивных веществ.

Слово предоставляется защите АЭС.

Адвокат: Существует несколько причин для полного отказа от АЭС. И я считаю, что они весьма серьезны.

Первое препятствие: необходимость замены действующих АЭС тепловыми электростанциями предполагает дополнительные капиталовложения (более 1 млрд. долл. на 1000 МВт). Значит, оно более чем на 40% увеличит стоимость различных товаров и услуг. Это приведет к снижению жизненного уровня населения.

Второе препятствие: переход от АЭС к ТЭЦ не уменьшит число возможных жертв населения, а увеличит его. Об этом говорит статистика несчастных случаев при добыче и транспортировке угля и нефти.

Третье препятствие: замена АЭС на ТЭЦ приведет к загрязнению окружающей среды.

Все указанные препятствия доказывают, что необходим второй путь решения проблемы.

Учитель: ТЭК предусматривает наращивание мощностей АЭС до 25-35 ГВт к 2010 году на базе атомных реакторов повышенной безопасности.

Существует направление «Атомные станции нового поколения», которое предусматривает работы в области создания безопасных атомных станций, подземных атомных станций и нетрадиционных АЭС с естественной безопасностью.

С 1992 года финансируются три проекта: АЭС средней мощности повышенной безопасности с реакторной установкой ВВЭР-500; АЭС большей мощности с реактором типа ВВЭР-1000; АЭС средней мощности с реактором ВПБЭР-600. Все эти проекты ориентированы на развитие реакторостроения на базе водо-водяных реакторов корпусного типа ВВЭР; их цель – снизить вероятность аварий.

Опыта строения подземных АЭС в мире практически нет, поэтому намечено несколько проектов создания таких станций: АЭС в скальном массиве с реакторной установкой ВК-300; в подземной части АЭС средней мощности (100МВт) на реакторе с жидким металлическим теплоносителем; в подземной станции с реакторной установкой АТЭЦ-150 и др. И, наконец, ведется разработка реакторов, устойчивых к авариям.

И все таки, кроме АЭС И ТЭЦ существуют еще альтернативные электростанции. Что с ними?

Альтернативные электростанции

Судья: Слово альтернативным электростанциям.

Электростанция приливная: Два раза в сутки в одно и то же время уровень океана поднимается и опускается. Это гравитационные силы Луны притягивают к себе массы воды. Вдали от берега колебания уровня воды не превышают 1 м, но у самого берега они могут достигать 13 м, как, например, в Пенжинской губе на Охотском море. Между уровнями воды в водохранилище и в море создается перепад, достаточный для вращения гидротурбин, установленных в зданиях ПЭС. В нашей стране на Кольском полуострове построена экспериментальная ПЭС.

Электростанция геотермальная: Мы ходим по Земле и не ощущаем ее внутреннего тепла. А ведь на глубине 2000 м температура горных пород достигает 100°С! Вода, попадая по трещинам и водоносным пластам на такие глубины, нагревается и начинает кипеть, как в паровом котле. По трещинам и щелям в земной коре нагретые вода и пар поднимаются на поверхность. Места, где они выходят, - это геотермальные, горячие источники. Так, в г.Махачкала для горячего водоснабжения жилых домов используются подземные источники. Ежесуточно потребляется горячей 10 тыс. м³ воды.

Перегретый пар служит также для получения электроэнергии. ГеоТЭС, по сути, ничем не отличается от ТЭС, только источник энергии не топливо, а внутреннее тепло Земли. Поэтому на ГеоТЭС нет ни паровых котлов, ни топливных систем, ни высоких труб. Поступающую из буровой скважины пароводяную смесь предварительно разделяют на пар и воду. Пар подают в турбину, а горячую воду отводят для теплоснабжения поселков. В нашей стране первая ГеоТЭС вступила в строй в 1966г. на юге Камчатки.

Учитель: Предполагается использовать геотермальную энергию при сооружении опытно-промышленных блочно-модульных ГеоТЭС на Северном Кавказе (2МВт) и Дальнем Востоке (6 и 12 МВт), а так же  построить ГеоТЭС на основе подземной циркуляционной системы в Ставропольском крае и опытно-промышленный завод для комплексного использования геотермальных вод Дагестана с утилизацией тепла и извлечения ценных компонентов.

Судья: Заслушаем Солнечную электростанцию.

Электростанция солнечная: Если покрыть кристалл кремния тончайшим прозрачным для света слоем металла, то поток фотонов, пройдя сквозь него, будет выбивать электроны из полупроводника, и эти электроны начнут концентрироваться в металле. Между кристаллом и слоем металла возникнет разность потенциалов. Если тысячи таких фотоэлементов соединить, образуется солнечная батарея. Но солнечные батареи - пока лишь маломощные источники питания электронной аппаратуры, в том числе работающей на спутниках и космических кораблях. Солнечную радиацию преобразуют в тепло также с помощью солнечных коллекторов. Это металлические рамы с трубками или каналами, через которые пропускают теплоносители. Коллектор площадью 1м² дает до 80л. теплой воды в день!

Судья: Заслушаем ветровую электростанцию.

Электростанция ветровая: Я - ветроэнергетическая установка. Мой рабочий орган - лопасти воздушного винта, который называют ветроколесом. Чтобы колесо эффективно использовало энергию воздушного потока, его необходимо развернуть против ветра. Для этой цели служат хвостовая пластина (флюгер) или небольшое ветровое колесо (виндроза). Ветер редко дует с постоянной скоростью. Изменилась скорость - замедлилось или ускорилось вращение колеса и связанного с ним вала, через который вращение колеса передается электрическому генератору. Чтобы вал генератора вращался с постоянной частотой, применяют разные способы.

Судья: Есть ли вопросы у обвинения?

Обвинитель: Вызываю свидетелей обвинения.

Свидетели: Я приехал из Узбекистана. Солнечная станция дает энергию только днем, причем только летом. А как зимой и ночью обходиться без энергии? Я живу недалеко от равнины, где работают ветроустановки. Непрерывный шум мешает жителям нашего городка, на экранах телевизоров постоянно возникают помехи, страдают также птицы и насекомые. Кроме того, строительство, содержание, ремонт ветроустановок, работающих под открытым небом в любую погоду, стоят недешево. Да и ветер - капризная штука: то стихает надолго, то достигает такой силы, что ломает ветряки.

Я - эколог с Сахалина. При строительстве геотермальных электростанций возникает немало экологических проблем. Подземные воды выносят на поверхность не только тепло, но и растворенные в них различные вредные вещества. Эти вещества могут не только разрушать насосы, турбины и трубы, но и загрязнять воздух и воду.

Судья. Есть ли вопросы у защиты?

Адвокат: Вызываю свидетелей защиты.

Свидетели:

- Я хочу возразить свидетелю из Узбекистана. Недавно я был в Америке. В Калифорнии в 1989г. введена в эксплуатацию солнечно-газовая станция мощностью 80 кВт. В 1994г. ее мощность повышена до 480 кВт. Стоимость электроэнергии меньше, чем на обычных станциях. В ночные часы и зимой энергию дает газ, а летом и в дневные часы - солнце.

Есть и менее известные пути, например, использование солнечных прудов. В неглубоком водоеме создается «коктейль», нижний слой которого - очень крепкий рассол, а верхний - пресная вода. Тяжелый рассол не поднимается наверх, таким образом, получается жидкостная «теплица», аккумулирующая тепло.

- Я из Осетии. Для нас, пастухов, и наших отар главное - вода. И воду добывают ветродвигатели. Мы в горах без них просто не выживем. Я читал, что стоимость производства энергии на ветровых электростанциях ниже, чем на любых других. Если ТЭС загрязняют окружающую среду, а плотины ГЭС создают на реках искусственные моря, то ветровые станции гармонично вписываются в окружающую среду. А что касается тех, кто живет близко к ветрякам, то эту проблему можно решить.

- Я недавно приехал из Исландии. Исландия - страна льдов, но полностью обеспечивает себя помидорами, яблоками и даже бананами! Многочисленные теплицы получают энергию из недр Земли - других источников энергии в Исландии практически нет. Столица - Рейкьявик, в которой проживает половина населения страны, - отапливается только за счет подземных источников!

- С 1966г. у нас на Камчатке тоже действует геотермальная электростанция вблизи реки Паужетки, ее мощность - 11 тыс. кВт.

Учитель: Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Постоянно по земле дуют ветры – от легкого ветерка, несущего желанную прохладу в летний зной, до могучих ураганов, приносящих неисчислимый урон и разрушения. Всегда неспокоен воздушный океан, на дне которого мы живем. Ветры, дующие на просторах нашей страны, могли бы легко удовлетворить все ее потребности в электроэнергии!

Направление «Нетрадиционная энергетика» имеет целью вовлечения в топливно-энергетический баланс страны возобновляемых источников энергии – солнечной, ветровой, энергии биомассы.

Для солнечного теплоснабжения разрабатываются долговечные и надежные солнечные коллекторы нового поколения. При фотоэлектрическом преобразовании солнечной энергии будет освоено автоматизированное серийное производство высоко эффективных, надежных элементов, модулей и батарей из аморфного, кристаллического и поликристаллического кремния. В ближайшие годы промышленное применение получат в основном фотоэлектрические установки малой мощности. В ветроэнергетике должен быть создан ряд ветроэлектрических агрегатов мощностью до 250 КВт и развернуто их серийное производство.

Приговор электростанциям

Судья: Выслушав показания свидетелей защиты и обвинения, суд постановил: осудить условно ТЭС, ГЭС и АЭС, оправдать альтернативные электростанции (Геотермальная, Ветровая, Приливная, Солнечная). Приговор окончательный и обжалованию не подлежит.

Заключительное слово учителя

Учитель: Все электростанции работают для благих целей, вырабатывая электроэнергию, которую мы используем.

Государственная научно-техническая программа России «Экологически чистая энергетика» дополняется и уточняется.

Если бы в наше время не было бы электростанций, то вообще даже страшно представить, что будет…

Спасибо всем за работу на уроке-суде. Все выступающие в роли свидетелей получат оценки за подготовленные ими сообщения. Все спасибо, до свидания. 

Литература

1.   Фабрикантова, О.В. Тепловые двигатели и проблемы экологии / Физика, Приложение к газете «Первое сентября №21/2001г.

2.   Фещенко, Т.С. Ядерная энергия: «За» и «против» /Физика,  Приложение к газете «Первое сентября» №13/2001г

3.   Семке, А.И. Уроки физики в 9-м классе / Учитель года – Ярославль: Академия Холдинг, 2004

4.   Кабардин, О. Ф. Ядерные излучения и жизнь / Физика в школе,  №3/ 1993г..