Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Конспекты / Урок "Ядерная энергетика" 11 класс

Урок "Ядерная энергетика" 11 класс



57 вебинаров для учителей на разные темы
ПЕРЕЙТИ к бесплатному просмотру
(заказ свидетельства о просмотре - только до 11 декабря)


  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:

Урок физики в 11 классе по теме: «Ядерная энергетика».

Цели урока:

образовательные:

1)обобщить и систематизировать знания учащихся о ядерных реакциях;

2) закрепить понятия, связанные с радиоактивностью;

3) познакомить учащихся с возможностями использования ядерной энергии;

4) оценить положительные и отрицательные стороны использования ядерной энергии;

5) продолжить формирование умений пользоваться дополнительными источниками информации;

воспитательные:

1) сформировать мировоззренческие идеи, связанные с угрозой человечеству при использовании ядерной энергии;

2) воспитывать стремление к овладению знаниями, к поиску интересных фактов;

развивающие:

1) развивать интерес к предмету;

2) развивать умение, отбирать необходимые знания из большого объёма информации, умение обобщать факты, делать выводы;

3) совершенствовать навыки самостоятельной работы.



Оборудование: мультимедийный проектор, компьютер, графопроектор, телевизор.



Ход урока.

Повторение. Опрос.

Учитель: Мы знаем, что физика – наука прикладная. Любая физическая теория имеет ценность с точки зрения ее практического применения. Сегодня мы завершаем изучение теории атомного ядра. Поэтому начать урок я хочу словами Э. Резерфорда, человека, который помог человечеству заглянуть внутрь атома.

«Так не бывает, чтобы экспериментаторы вели свои поиски ради открытия нового источника энергии или ради получения редких и дорогих элементов. Истинная побудительная причина лежит глубже и связана с захватывающей увлекательностью проникновения в одну из величайших тайн природы».

Пытливый ум побуждает учёных на поиск чего-то нового. Они делают открытия для души, ими движет желание проникнуть в тайны природы, а результаты их трудов в дальнейшем используются человечеством. А оно само решает, как использовать открытие: во благо или во вред, созидать или разрушать.

В конце 19, начале 20 веков были сделаны открытия, которые дали возможность науке и технике шагнуть далеко вперёд, положили начало развитию атомной и ядерной физики. Цель нашего урока оценить значение этих открытий для ядерной энергетики и рассмотреть возможность использования законов ядерной физики в теории и на практике.

Запишите тему урока: «Ядерная энергетика».

Чтобы повторить основные закономерности ядерной физики, троим из вас предлагаю решить задачи, решение оформить на кодопленке и представить классу. (Работа по карточкам на местах на 5-7 минут)

1 задача (уровень А): Изотоп фосфора широко используется в биологии и медицине. Так, с помощью метода меченных атомов исследуют процессы усвоения растениями питательных веществ из удобрений и обмена веществ в организме, проводя наблюдения за ростом корневой системы растений. В медицине проводят терапию болезней крови. Период полураспада фосфора 14 суток, этот изотоп β-радиоактивен. Определите ядро, образующееся при этой реакции и оцените энергию связи ядер элементов, участвующих в реакции.

2 задача (уровень В): Как давно был постоен древний корабль, если при исследовании его деревянных остатков установлено, что активность радиоактивного изотопа углерода 614С в них к настоящему времени уменьшилась на 29,3%. Период полураспада углерода 614С равен 5700 лет.

3 задача (уровень С): Какая масса урана 92235U расходуется за сутки на атомной электростанции мощностью 5000кВт с КПД = 17%, если при каждом акте деления выделяется энергия 200МэВ? Сравните полученный результат с суточным расходом каменного угля тепловой электростанцией той же мощности при КПД = 75%. (qуг.= 2,93 *107Дж/кг).



А мы для начала вспомним:

- Какое открытие конца 19 века положило начало изучению строения атома? (радиоактивность- явление самопроизвольного превращения неустойчивых изотопов в устойчивые. Сопровождающееся испусканием частиц и излучением энергии).

- Кому принадлежит это открытие? И как удалось обнаружить это явление? (Беккерель,

Беккерель Антуан Анри французский физик родился 15 декабря 1852 г. Окончил политехническую школу в Париже. Основные работы посвящены радиоактивности и оптике. В 1896г открыл явление радиоактивности. В 1901г обнаружил физиологическое действие радиоактивного излучения. В 1903г Беккерель удостоен Нобелевской премии за открытие естественной радиоактивности урана.

Открытие радиоактивности произошло благодаря счастливой случайности. Беккерель долгое время исследовал свечение веществ, предварительно облученных солнечным светом. К таким веществам принадлежат соли урана, с которыми экспериментировал Беккерель. И вот у него возник вопрос: не появляются ли после облучения солей урана наряду с видимым светом и рентгеновские лучи? Беккерель завернул фотопластинку в плотную черную бумагу, положил сверху крупинки урановой соли и выставил на яркий солнечный свет. После проявления фотопластинка почернела на тех участках, где лежала соль. Следовательно, уран создавал какое – то излучение, которое пронизывает непрозрачные тела и действует на фотопластинку. Беккерель думал, что это излучение возникает под влиянием солнечных лучей. Но однажды, в феврале 1896г., провести ему очередной опыт не удалось из-за облачной погоды. Беккерель убрал пластинку в ящик стола, положив на нее сверху медный крест, покрытый солью урана. Проявив на всякий случай пластинку два дня спустя, он обнаружил на ней почернение в форме отчетливой тени креста. Это означало, что соли урана самопроизвольно, без каких либо внешних влияний создают какое-то излучение. Начались интенсивные исследования. Вскоре Беккерель установил важный факт: интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате, и не зависит от того в какие соединения он входит. Следовательно, излучение присуще не соединениям, а химическому элементу урану, его атомам.);

- Были ли последователи у Беккереля? (Супруги Кюри:

Мария Склодовская-Кюри – польский и французский физик и химик, один из основоположников учения о радиоактивности родилась 7 ноября 1867 в Варшаве. Она первая женщина – профессор Парижского университета. За исследования явления радиоактивности в 1903 г., совместно с А. Беккерелем получила Нобелевскую премию по физике, а в 1911 г. за получение радия в металлическом состоянии – Нобелевскую премию по химии.

В 1898г М. Склодовская-Кюри и др. ученые обнаружили излучение тория. В дальнейшем главные усилия в поисках новых элементов были предприняты М. Склодовской-Кюри и ее мужем П. Кюри. Систематическое исследование руд, содержащих уран и торий, позволило им выделить новый неизвестный ранее химический элемент – полоний № 84, названный так в честь родины М. Склодовской-Кюри – Польши. Был открыт еще один элемент, дающий интенсивное излучение – радий № 88, т.е. лучистый. Само же явление произвольного излучения было названо супругами Кюри радиоактивностью.

Резерфорд, который в 1903 г. исследовал природу радиоактивных излучений:

Эрнест Резерфорд английский физик, родился 30 августа 1871 г. в Новой Зеландии. Его исследования посвящены радиоактивности, атомной и ядерной физике. Своими фундаментальными открытиями в этих областях Резерфорд заложил основы современного учения о радиоактивности и теории строения атома.

В результате опыта, проведенного под руководством английского физика Эрнеста Резерфорда, было обнаружено, что радиоактивное излучение радия неоднородно, т.е. оно имеет сложный состав.);

- Каковы типы радиоактивных излучений?

1) hello_html_2e28ff68.gif - излучение представляет собой поток положительно заряженных ядер атома гелия. Оно слабо отклоняется МП и ЭП, обладает наименьшей проникающей способностью. Пример: hello_html_2e28ff68.gif - распада:

238 92Uhello_html_fcf44d.gif

2) hello_html_m154a5599.gif - излучение это поток электронов. При hello_html_m154a5599.gif - распаде могут появляться нейтрино или антинейтрино

hello_html_47d344d.gifhello_html_798662f6.gif; hello_html_362021.gif

3) γ-излучение обладает большой проникающей способностью. Это электромагнитное излучение, частота которого превышает частоту рентгеновского излучения (> 3*10hello_html_m5d2a97e7.gifГц). Оно не сопровождается изменением заряда, а масса ядра меняется ничтожно мало.

Учитель: Таким образом, Резерфорд доказал, что в результате радиоактивного распада происходит превращение атомов одного химического элемента в атомы другого химического элемента, сопровождаемое испусканием различных частиц. Существует ли какая либо закономерность изменения числа радиоактивных ядер с течением времени? ( Да. Закон радиоактивного распада, который утверждает. Что для каждого радиоактивного вещества существует интервал времени(период полураспада), на протяжении которого активность убывает в 2 раза. Закон носит статистический характер.

N = N0 *2-t/T )

Учитель: Радиоактивность – доказательство сложного строения атомов. Планетарный атом – детище безумного эксперимента и могучей интуиции.

- Как устроен атом? (Резерфорд предложил ядерную(планетарную) модель строения атома, сменившую модель Дж.Томсона –

а) атом имеет ядро, размеры которого малы по сравнению с размерами самого атома;

б)в ядре сконцентрирована почти вся масса атома;

в)отрицательный заряд всех электронов распределен по всему объему атома.)

- Какая часть атома – ядро или электронная оболочка – претерпевают изменения при радиоактивном распаде? (ядро атома).

- Какой при этом напрашивается вывод? (Ядро атома имеет сложную структуру.

Оно состоит из нуклонов – протонов и нейтронов. Эту модель предложили в 1932г. немецкий физик В. Гейзенберг и советский физик Д. Д. Иваненко).

- Какие силы удерживают нуклоны в ядре? ( Ядерные силы. Они в 35 раз больше кулоновских сил, являются только силами притяжения, не зависят от наличия заряда, являются только силами притяжения, не являются центральными, короткодействующие – проявляются на расстоянии≈2,2 *10-15м.)

- Нуклоны в ядре прочно удерживаются ядерными силами. Для того чтобы удалить нуклон из ядра, надо совершить большую работу, т.е. сообщить ядру значительную энергию. Как называется эта энергия? Как можно ее рассчитать? (Энергия, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны, называется энергией связи. Точные измерения масс атомных ядер показали, что масса любого ядра меньше суммы масс свободных протонов и нейтронов. Следовательно, сумма энергий свободных протонов и нейтронов больше энергии составленного из них ядра.

Есв. = Δмс2, где Δм=(Zmp + Nmnmя ) – дефект масс.)

Учитель: Открытие сложности структуры атомных ядер и энергии связи нуклонов в ядре поставило ряд новых вопросов: может ли атомное ядро изменить свое состояние при взаимодействии с другими атомными ядрами и частицами или оно существует только в одном состоянии с одним запасом энергии? Ведь радиоактивный распад означает не разрушение ядра, а ядерную реакцию. Что называется ядерной реакцией? (Ядерная реакция – это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц или γ-квантов.)

Какие законы выполняются при осуществлении ядерных реакций? (Закон сохранения зарядового и массового числа. Например:

30 65Zn + 0 1n → ? + 2 4He

7 14N + 1 1H → ? + 0 1n

13 27Al + γ11 23Na + ?

19 40K20 40Ca + ? +0 0νе

90 230Th88226Ra + ?)



Проверим, какие свойства и закономерности ядерных реакций были рассмотрены учащимися, работающими по карточкам.



Объяснение нового материала.



Учитель: На примере решения последней задачи, мы видели, что ядерные реакции сопровождаются освобождением огромной энергии.

Возможны два принципиально различных способа освобождения ядерной энергии. Какие? ( Деление тяжелых ядер или синтез легких ядер.)



Учитель: Реакции слияния легких ядер носят название термоядерных реакций, так как они могут протекать только при очень высоких температурах. Термоядерные реакции играют чрезвычайно важную роль в эволюции Вселенной. Энергия излучения Солнца и звезд имеет термоядерное происхождение.

Осуществление управляемых термоядерных реакций даст человечеству новый экологически чистый и практически неисчерпаемый источник энергии. Однако получение сверхвысоких температур и удержание плазмы, нагретой до миллиарда градусов, представляет собой труднейшую научно-техническую задачу на пути осуществления управляемого термоядерного синтеза. Сейчас ведутся работы в Европе по запуску установки ТОКАМАК(ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками). Ученые всего мира надеются на успех.

- А каковы особенности явления деления тяжелых ядер? (В 1938 году немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деление ядер урана. При бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы – радиоактивные изотопы бария (Z = 56), криптона (Z = 36) и др.

Зhello_html_39c155bd.pngамечательным и чрезвычайно важным свойством реакции деления является то, что в результате деления образуется несколько нейтронов. Это обстоятельство позволяет создать условия для поддержания стационарной или развивающейся во времени цепной реакции деления ядер.)













Учитель: Основной интерес для ядерной энергетики представляет реакция деления ядра 92U235. Уран встречается в природе в виде двух изотопов: 92U238(99,3 %) и 92U235(0,7 %). При бомбардировке нейтронами ядра обоих изотопов могут расщепляться на два осколка. При этом реакция деления 92U235наиболее интенсивно идет на медленных (тепловых) нейтронах, в то время как ядра 92U238вступают в реакцию деления только с быстрыми нейтронами с энергией порядка 1 МэВ.

Устройство, в котором поддерживается управляемая реакция деления ядер, называется ядерным (или атомным) реактором. Первый ядерный реактор был построен в 1942 году в США под руководством Э. Ферми. В нашей стране первый реактор был построен в 1946 году под руководством И. В. Курчатова. Это явилось началом эпохи «мирного» атома.

Учитель: Как устроен ядерный реактор, каков принцип его работы?

(Ученик поясняет устройство и принцип работы ядерного реактора:

Яhello_html_43816d64.pngдерный реактор – устройство, в котором выделяется тепловая энергия в результате управляемой цепной реакции деления ядер.



Ядерное топливо (уран) располагается в активной зоне в виде вертикальных стержней, называемых тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ). Они предназначены для регулирования мощности реактора. 235 U наиболее эффективно делится под действием медленных нейтронов. Но вторичные нейтроны являются быстрыми, для их замедления в активную зону вводят замедлитель (используется обычная или тяжёлая вода, графит). Для уменьшения утечки нейтронов и увеличения коэффициента размножения активную зону окружают отражателем нейтронов .

Управление скоростью цепной реакции осуществляется с помощью передвижения в активной зоне регулирующих стержней. Их изготавливают из материалов, сильно поглощающих нейтроны (кадмий, бор). Если увеличить глубину погружения стержней, то в активной зоне цепная реакция ослабевает. Реактор начинает работать, когда регулирующие стержни выдвинуты настолько, что к = 1.

Для защиты персонала предусмотрена радиационная защита (бетон с железным заполнителем и соединениями бора).

Ядерный реактор является основным элементом АЭС: тепловая ядерная энергия превращается в электрическую.

При делении ядер стенки ТВЭЛов сильно нагреваются. Отвод тепла из активной зоны осуществляется теплоносителем – водой. Активная зона нагревается до 300°С. Чтобы вода не закипела её отводят в парогенератор (под р = 100 атм). В парогенераторе радиоактивная вода (циркулирующая в первом контуре) отдаёт тепло обычной воде, которая циркулирует во втором контуре. Вода превращается в пар. Этот пар t = 230°С под давлением р = 30 атм направляется на лопатки паровой турбины, а она вращает ротор генератора электрической энергии. Конденсация отработанного пара происходит в конденсаторе.

При этом : тепловая ядерная энергия —> во внутреннюю энергию пара —> электрическую энергию.)

Учитель: В настоящее время в мире существует пять типов ядерных реакторов. Это реактор ВВЭР (Водо-Водяной Энергетический реактор), РБМК (Реактор Большой Мощности Канальный), реактор на тяжелой воде, реактор с шаровой засыпкой и газовым контуром, реактор на быстрых нейтронах. У каждого типа реактора есть особенности конструкции, отличающие его от других, хотя, безусловно, отдельные элементы конструкции могут заимствоваться из других типов. ВВЭР строились в основном на территории бывшего СССР и в Восточной Европе, реакторов типа РБМК много в России, странах Западной Европы и Юго-Восточной Азии, реакторы на тяжелой воде в основном строились в Америке. Параметры этих реакторов лучше всего представить в виде таблицы.(На экране)


Параметры сравнения

ВВЭР

РБМК

Реактор на тяжелой воде





Тепловыделитель

4.5%-й обогащенный уран

2.8%-й обогащенный уран

2-3%-й обогащенный уран




Замедлитель и его свойства

Легкая вода. Очень

хорошо замедляет

нейтроны, очень сильно

поглощает нейтроны.

Очень дешева.

Графит. Хорошо замедляет

нейтроны, почти не

поглощает нейтроны.

Достаточно дешев.

Тяжелая вода. Очень

хорошо замедляет

нейтроны, почти не

поглощает нейтроны. Очень

дорога в производстве.





Особенности активной

зоны, определяемые

параметрами

замедлителя

Тесное расположение

тепловыделяющих

элементов,

необходимость

повышенного

обогащения урана

Достаточно редкое

расположение

тепловыделяющих

элементов, возможность

использования

низкообогащенного урана

или отработанного топлива

ВВЭР

Достаточно редкое

расположение

тепловыделяющих

элементов, возможность

использования

низкообогащенного урана

или отработанного топлива

ВВЭР

Количество контуров

Два

Один

Два





Теплоноситель

Легкая вода в обоих

контурах. Одновременно

является замедлителем.

Легкая вода. Замедляющий эффект незначителен.

Тяжелая вода в первом

контуре, легкая вода во

втором. Тяжелая вода

одновременно является

замедлителем.





Регулирование

Раствор борной кислоты

в теплоносителе. Регулирующие стержни

из бороциркониевого сплава и оксида европия.

Регулирующие стержни из

бороциркониевого сплава и

оксида европия.

Регулирующие стержни из

бороциркониевого сплава и

оксида европия.





Перегрузки топлива

1 раз в 4-6 месяцев, с

полной остановкой

реактора и вскрытием

его корпуса. Каждый

тепловыделяющий

элемент переставляется

внутри реактора трижды

до его окончательного

извлечения.

В процессе работы, с

помощью специальной

перегрузочной машины,

позволяющей перезагружать

отдельные

тепловыделяющие

элементы. Каждый

тепловыделяющий элемент

переставляется внутри

реактора несколько раз до

его окончательного

извлечения.

Раз в несколько месяцев, с

полной остановкой

реактора.

Наружный отражатель

Наружный металлический корпус.

Графитовая кладка толщиной 65 см. Наружный

корпус не обязателен, но

желателен по соображениям

безопасности

Наружный металлический корпус.

Реакторы ВВЭР являются самым распространенным типом реакторов в России.

Реактор с шаровой засыпкой

В реакторе с шаровой засыпкой активная зона имеет форму шара, в который засыпаны тепловыделяющие элементы, также шарообразные. Каждый элемент представляет из себя графитовую сферу, в которую вкраплены частицы оксида урана. Через реактор прокачивается газ - чаще всего используется углекислота СО2. Газ подается в активную зону под давлением и впоследствии поступает на теплообменник. Регулирование реактора осуществляется стержнями из поглотителя, вставляемыми в активную зону.

Реакторы с шаровой засыпкой в незначительном количестве строились в Восточной Европе и Америке.

Реактор на быстрых нейтронах

Реактор на быстрых нейтронах очень сильно отличается от реакторов всех остальных типов. Его основное назначение - обеспечение расширенного воспроизводства делящегося плутония из урана-238 с целью сжигания всего или значительной части природного урана, а также имеющихся запасов обедненного урана. При развитии энергетики реакторов на быстрых нейтронах может быть решена задача самообеспечения ядерной энергетики топливом.

В настоящее время реакторы на быстрых нейтронах широкого распространения не получили, в основном из-за сложности конструкции и проблемы получения достаточно устойчивых материалов для конструкционных деталей. В России имеется только один реактор такого типа (на Белоярской АЭС). Считается, что такие реакторы имеют большое будущее.

Если подводить итог, то стоит сказать следующее. Реакторы ВВЭР достаточно безопасны в эксплуатации, но требуют высокообогащенного урана. Реакторы РБМК безопасны лишь при правильной их эксплуатации и хорошо разработанных системах защиты, но зато способны использовать малообогащенное топливо или даже отработанное топливо ВВЭР-ов. Реакторы на тяжелой воде всем хороши, но уж больно дорого добывать тяжелую воду. Технология производства реакторов с шаровой засыпкой еще недостаточно хорошо разработана, хотя этот тип реакторов стоило бы признать наиболее приемлемым для широкого применения, в частности, из-за отсутствия катастрофических последствий при аварии с разгоном реактора. За реакторами на быстрых нейтронах - будущее производства топлива для ядерной энергетики, эти реакторы наиболее эффективно используют ядерное топливо, но их конструкция очень сложна и пока еще малонадежна.

В связи с этим надо отметить, что факторы опасности ядерных реакторов достаточно многочисленны. Перечислим лишь некоторые из них:

  • Возможность аварии с разгоном реактора. При этом вследствие сильнейшего тепловыделения может произойти расплавление активной зоны реактора и попадание радиоактивных веществ в окружающую среду. Если в реакторе имеется вода, то в случае такой аварии она будет разлагаться на водород и кислород, что приведет к взрыву гремучего газа в реакторе и достаточно серьезному разрушению не только реактора, но и всего энергоблока с радиоактивным заражением местности. Аварии с разгоном реактора можно предотвратить, применив специальные технологии конструкции реакторов, систем защиты, подготовки персонала.

  • Радиоактивные выбросы в окружающую среду. Их количество и характер зависит от конструкции реактора и качества его сборки и эксплуатации. У РБМК они наибольшие, у реактора с шаровой засыпкой наименьшие. Очистные сооружения могут уменьшить их. Впрочем, у атомной станции, работающей в нормальном режиме, эти выбросы меньше, чем, скажем, у угольной станции, так как в угле тоже содержатся радиоактивные вещества, и при его сгорании они выходят в атмосферу.

  • Необходимость захоронения отработавшего реактора. На сегодняшний день эта проблема не решена, хотя есть много разработок в этой области.

Радиоактивное облучение персонала. Можно предотвратить или уменьшить применением соответствующих мер радиационной безопасности в процессе эксплуатации атомной станции.

  • Ядерный взрыв ни в одном реакторе произойти в принципе не может.(На экран).

Но есть и плюсы:

  • АЭС практически не загрязняют среду, а энергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний и другие) существенно превышают энергоресурсы природных запасов органического, топлива (нефть, уголь, природный газ и другие). Это открывает широкие перспективы для удовлетворения быстро растущих потребностей в топливе.

  • АЭС не выбрасывают миллионы тонн отходов в идее золы, которые окружают современные электростанции, работающие на угле; они не дают выбросов оксидов серы и азота, угарного и углекислого газов, присущих ТЭС.

  • АЭС строятся с многократными дублирующими системами защиты.


В России имеется 10 атомных электростанций (АЭС), и практически все они расположены в густонаселенной европейской части страны. В 30-километровой зоне этих АЭС проживает более 4 млн. человек. (слайд 8)



Наиболее мощные АЭС в мире (слайд 9)

Вместе с тем, развивая ядерную энергетику в интересах экономики, нельзя забывать о безопасности и здоровье людей, так как ошибки могут привести к катастрофическим последствиям.

Всего с момента начала эксплуатации атомных станций в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности. Вот лишб некоторые из них:

в 1957 г. – в Уиндскейле (Англия)

в 1959 г. – в Санта-Сюзанне (США)

в 1961 г. – в Айдахо-Фолсе (США)

в 1979 г. – на АЭС Три-Майл-Айленд (США)

А в 1986 г произошла трагедия, последствия которой до сих пор, наводят ужас на мировую общественность – это катастрофа на Чернобыльской АЭС (СССР) (видеофрагмент)

В результате аварии на Чернобыле от радиации и психологического стресса пострадали сотни тысяч людей. В результате взрыва четвертого блока ЧАЭС в окружающую среду попало около 7,4 тонн радиоактивного вещества. В первые недели основную опасность для населения представляло внешнее Гамма-излучение и наличие изотопа йода-131 в атмосфере. Действительно, данные изотопного анализа первых проб воздуха, воды и почвы, отобранных в первые дни после аварии, показали, что около 30% от общей активности приходилось на долю йода-131 (период полураспада – 8 суток). Кроме йода-131, в пробах были обнаружены изотопы бария-140, лантана-140, цезия-137, церия-134, рутения-103, циркония-95, теллура-132, церия-141, нептуния-239; а в ближайшей зоне, например, в зоне отселения – изотопы стронция-90, плутония-239 и плутония-240. В первое время наиболее опасным для человека, особенно для детей, было поступление в организм йода-131 с молоком и через органы дыхания.

Виды радиационных излучений: (слайд 17)

Союзный Госкоматом еще в 1987 году сравнил катастрофу на Припяти со взрывом 300 хиросимских бомб. Иностранные специалисты назвали другую цифру – 800 бомб. Не стоит спорить, кто из них прав.

(слайд 18-22)

Очевидно одно: сотни видов изотопов были выброшены в воздух, окропили землю, отравили воду на огромных территориях. Согласно выводам и рекомендациям экспертов МАГЕТЭ причинами аварии служили: недостатки конструкции активной зоны реактора и недостатки в конструкции системы остановки реактора. Радиоактивное загрязнение местности вокруг станции привело к необходимости эвакуации 116 тыс. жителей из 186 населенных пунктов. Большие дозы облучения отдельных органов были обусловлены действием радиоактивного йода-131: из 1,5 млн. человек, проживавших в зоне радиоактивного загрязнения, порядка 1,2 млн. взрослого населения получило дозу внутреннего облучения щитовидной железы до 30 бэр; 150 тысяч человек – от 30 до 100 бэр; около 30 тысяч – более 100 бэр.

(слайд 27-29)

Считается, что при радиационном уровне свыше 15 Ки на квадратный километр жизнь человека невозможна. Территория, прилегающая к АЭС заражена от 15 до 1200 Ки/км2. причем эта совсем не та радиация, которая поразила жителей гг. Хиросимы и Нагасаки. В богатых пойменных лугах, лесных массивах, заброшенных деревнях зловеще притаились долгоживущие радионуклиды – стронций, цезий, плутоний. Жизнь сюда не вернется ни через 100, ни через 500, а на отдельных участках – ни через 1000 лет.

(слайд 30-32)

Авария реактора Чернобыльской АЭС ярко высветила значимость проблемы не только в практическом, но и в методологическом отношении.

На многих атомных станциях и в России, и в других странах периодически случаются аварии разной степени опасности. За состоянием всех атомных станций мира, особенно после страшной аварии на Чернобыльской АЭС (Украина) в апреле 1986 г., следят представители международной организации по использованию атомной энергии — МАГАТЭ. По их мнению, все АЭС типа Чернобыльской, которые имеются в России, и сама Чернобыльская станция на Украине должны быть либо совсем остановлены, либо временно приостановлены для капитального ремонта и усовершенствования систем безопасности на них.

Как можно сделать атомные станции более надёжными и безопасными? При строительстве любой АЭС наиболее ответственным является выбор конкретного места её размещения. По принятым во всём мире требованиям к размещению АЭС должны быть учтены прочность грунта, на котором станция будет построена, возможность землетрясения, наличие водных источников, достаточных для охлаждения реакторов, близость крупных населённых пунктов и многие другие факторы, обеспечивающие максимальную безопасность станции.

И, тем не менее, после аварии на Чернобыльской станции и ряда других, менее серьёзных аварий в России и других странах мира всё больше людей сомневаются в безопасности использования атомной энергии в мирных целях.

И сколько бы ни улучшались системы защиты станций, трудно теперь убедить людей, что аварии невозможны, раз уж они случались. Возможность аварии на АЭС — самая большая опасность атомной энергетики.

Кроме того, гораздо более реальна опасность малых доз радиоактивного

загрязнения, которые получают тысячи людей, непосредственно работающих во всём цикле производства электроэнергии с помощью ядерного топлива, — от добычи и обогащения этого опасного топлива до захоронения остатков его переработки и всех попутно загрязнённых радиоактивностью материалов и приборов. И хотя учёные и инженеры постоянно изобретают всё более совершенные способы защиты от таких малых доз радиации, до конца избавиться от этой опасности пока не удается.

Ещё одна опасность атомной энергетики — радиоактивные отходы. Каким образом избавляются сегодня от радиоактивных отходов, образующихся в процессе работы ядерного топлива? Первое, что делают, — стараются собрать все, даже ничтожно малые количества загрязнённых материалов. Процесс очищения загрязнённых предметов, одежды, материалов и даже людей называется дезактивацией. С помощью специальных моющих растворов смывают мельчайшие радиоактивные частицы со всех дезактивируемых предметов или с людей. Затем тщательно собранные таким образом радиоактивные вещества, смешанные с очищающей жидкостью, упаривают и сгущают, чтобы по возможности уменьшить их в объёме. После этого густой осадок либо закачивают в специальные скважины, либо бетонируют, заливают жидким стеклом. Все эти способы дезактивации позволяют лишь собрать и изолировать от природы и людей большую часть радиоа­ктивных веществ, образовавшихся в процессе использования ядерного топлива. Но окончательно безопасными ядерные отходы станут очень не скоро — иные из них будут представлять опасность и через миллионы лет, до полного естественного распада их ядер и превращения в другие, не радиоактивные вещества. Найти же место, где можно было бы хранить такие отходы столь долго и при этом надёжно, становится всё труднее.

Один из распространённых сейчас способов захоронения радиоактивных отходов — затопление контейнеров с ними в морях и океанах.

Некоторыми учёными был предложен и другой возможный вариант избавления от радиоактивных отходов: различными путями выбрасывать их в ближний или дальний космос — в околоземное или даже околосолнечное пространство. Но противники этого способа захоронения предупреждают об опасности столкновения с контейнерами, наполненными отходами или их

осколками, будущих космических кораблей. Загрязнить ещё и космос на многие века пока не решается ни одна страна.

А пока — трудно найти место для их хранения, особенно в густонаселённых странах, например в Западной Европе, где практически нет свободных территорий. Такие страны вынуждены либо рисковать и захоронять радиоактивные отходы у себя вопреки протестам населения, либо пытаться отправить свои опасные отходы в другие страны, имеющие ещё свободные территории и подходящие условия для захоронения отходов.

Ядерная энергетика, широко используемая дала нашей стране много радиоактивных отходов; в основном это отработанное ядерное топливо реакторов АЭС и подводных лодок, а также надводных кораблей Военно-Морского Флота. Эти отходы накапливаются лавинообразно. К 2000 году накопилось 300тонн только от списанных атомных подводных лодок. Они представляют «чрезвычайную радиационную опасность для обширных районов России и сопредельных стран».

Несколько отечественных физико-технических институтов разработали проект их захоронения, в основу которого положены подземные ядерные взрывы. Предлагается производить их на острове Новая Земля, на глубине 600 метров в грунте вечной мерзлоты. Там, на бывшем атомном полигоне, имеются заброшенные выработанные шахты и штольни; их-то и можно специальным образом подготовить и разместить в них отработанные твэлы АЭС, реакторы лодок, отходы ядерных предприятий, загрязненные конструкции. Пространство между опасным «мусором» планируется заполнить материалом способным резко снизить излучение. Остальное сделает ядерный взрыв. После него на глубине 600-700 метров и в радиусе 3,5 км от входа в штольню должно образоваться стеклообразное вещество, которое явится хорошим барьером для ядерных излучений. В результате такого одного взрыва может быть превращено в стекловидную массу до ста тонн радиоактивных отходов.

Такой вариант был предложен в связи с тем, что пока у нас перерабатывается только 30% радиоактивного топлива на единственном заводе в г. Челябинске – 40, производительность завода 3000 т/год. А основной объем отходов лежит «мертвым», но опасным грузом в контейнерах на АЭС; переполнены отходами хранилища морского флота; более 600 тонн радиоактивного «мусора» осталось не выгруженным из реакторов списанных атомных подводных лодок.

(слайд 38)

Оказывается, что в России с ее огромными неосвоенными просторами на Севере и Востоке ищут и находят места для захоронения радиоактивных отходов не только отечественной атомной промышленности, но и бывших союзных республик (стран СНГ), и даже более дальних наших соседей из Европы и Азии. При этом нельзя забывать, что радиоактивные отходы будут опасны дольше времени «жизни» политических границ между странами. И никто не может сегодня предвидеть, на чьей территории они окажутся через сотни лет, и как к ним отнесётся новое поколение. Всё это дополнительно осложняет отношение к ядерной энергетике. Всё чаще звучат призывы, требующие отказаться от использования ядерного топлива вообще, закрыть все атомные станции и возвратиться к производству электро­энергии на тепловых электростанциях (ТЭС) и гидроэнергетических станциях (ГЭС), а также использовать так называемые возобновимые — малые, или «нетрадиционные», — виды получения энергии.

Начиная с 1964 г. в СССР строились атомные электростанции больших мощностей. Сегодня около 11% всей электроэнергии в России получают на атомных электростанциях. Закрыть их или хотя бы временно остановить некоторые станции — значит, создать энергетический «голод».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Атомная энергетика - активно развивающаяся отрасль. Очевидно, что ей предназначено большое будущее, так как запасы нефти, газа, угля постепенно иссякают, а уран — достаточно распространенный элемент на Земле. Но следует помнить, что атомная энергетика связана с повышенной опасностью для людей, которая, в частности, проявляется в крайне неблагоприятных последствиях аварий с разрушением атомных реакторов. В связи с этим необходимо закладывать решение проблемы безопасности еще в конструкцию реактора, на стадии его проектирования.

Стоит также рассматривать другие предложения по повышению безопасности объектов атомной энергетики: строительство атомных электростанций под землей, отправка ядерных отходов в космическое пространство.

На ближайшем этапе развития энергетики (первые десятилетия XXI в.) наиболее перспективными останутся угольная энергетика и ядерная энергетика с реакторами на тепловых и быстрых нейтронах. Однако можно надеяться, что человечество не остановится на пути прогресса, связанного с потреблением энергии во всевозрастающих количествах.

Техника и технология нынешнего времени, основанные на новейших достижениях науки, требуют особого, бдительного отношения к себе. Прежде чем их создавать и использовать, нужно просчитать и предвидеть последствия, причем во множестве аспектов (а не в одном!). И если последствия неизвестны, то требуется сначала их обнаружение, тщательное и всестороннее исследования. Спешка, не владение всем комплексом информации недопустимы. Ведь создаваемые или внедряемые без такого учета технические установки, будь они мирного назначения или военного, а также производственные линии могут оказать вредное воздействие на Природу, Человека – его здоровье, психическое состояние, генофонд.

(слайд 39)

С техникой XX и начала XXI века нужно быть на Вы. Проблемы нравственности и ответственности перед Людьми, Миром и Жизнью за научно-технические творения и связанные с ними решения приобретают для деятелей науки и техники, руководителей всех рангов этих отраслей и государства первостепенное значение.

Ныне, каждый должен отчетливо понимать опасность, которая исходит от техники при бездумном, неграмотном или безнравственном отношении с нею.







Учитель: Закончить урок мне бы хотелось следующими словами:

Целый мир, охватив от земли до небес,

Всполошив не одно поколение,

По планете шагает научный прогресс.

Что стоит за подобным явлением?



Человек вышел в космос и был на Луне.

У природы все меньше секретов.

Но любое открытье-подспорье войне:

Тот же атом и те же ракеты. . . .



Как использовать знанье – забота людей.

Не наука - ученый в ответе.

Давший людям огонь - прав ли был Прометей,

Чем прогресс обернется планете?







57 вебинаров для учителей на разные темы
ПЕРЕЙТИ к бесплатному просмотру
(заказ свидетельства о просмотре - только до 11 декабря)


Автор
Дата добавления 25.12.2015
Раздел Физика
Подраздел Конспекты
Просмотров310
Номер материала ДВ-286697
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх