Урок-конференция "Энергетика нашей страны" (11 класс)

Урок – конференция

Тема «Энергетика страны»

Цели урока:

-                 расширение и углубление уровня физических знаний и умений учащихся;

-                 знакомство с различными применениями физических законов на практике при изучении материального мира;

-                 развитие устойчивого познавательного интереса к изучению естественных наук.

Задачи урока:

-                 углубление знаний основного курса физики, повышение интереса к его изучению для формирования полной естественно – научной картины окружающего мира;

-                 формирование у учащихся умений применять физические законы для объяснения явлений, протекающих в природе, свидетелями и непосредственными участниками которых, они могут быть;

-                 систематизировать обширные сведения об энергетике нашей страны, объяснить существующие закономерности и раскрыть физическую сущность действующих электростанций и экологические проблемы, связанные с ними;

-                 способствовать развитию интеллектуальных и творческих способностей, социальной активности, интереса к существующим аспектам данной тематики.

Оборудование: Компьютер с мультимедийным проектором, диски CD-RW, экран, бейджики с именами выступающих, плакаты с изречениями известных ученых-мыслителей:

«Не бойся незнания, бойся ложного знания. От него все зло мира.»

Л.Н. Толстой

«Знание, мысль, воображение – три ключа ума.»

В.Гюго

«Ключом ко всякой науке является вопросительный знак.»

О. Бальзак

Тип урока: научная конференция.

План урока:

1. Организационный момент.

2. Работа конференции:

а) Электрическая энергия. Преимущества электрической энергии.

б) Историческая справка о плане ГОЭЛРО.

в) Единая энергетическая система.

г) Передача электрической энергии.

д) Типы электростанций. Их недостатки и преимущества.

3.  Подведение итогов конференции.

Учитель. Что такое энергия, вам известно из курса физики VII класса. Тогда вы узнали, что энергия есть мера воз­можности совершить работу.

Учитель. В физику термин «энергия» ввел в 1807 г. англий­ский физик Томас Юнг.

Энергии присущи следующие признаки. Это, во-первых, единая мера различных форм движения мате­рии; во-вторых, сохранение ее при всех превращениях из одного вида в другой. Энергия имеет первостепенное значение в развитии экономики, науки и культуры, и область хозяйства, про­изводящая энергию, — энергетика — является ключевой областью народного хозяйства.

Учитель. Какими преимуществами обладает электрическая энергия перед другими видами?

Ученик 1. Электрическая энергия имеет сле­дующие преимущества перед други­ми видами энергии:

а)   ее можно без больших потерь передавать на большие расстояния;

б)   просто и с высоким КПД трансформируется от одного напря­жения к другому;

в)   легко превращается в другие виды энергии;

г)   легко дробится на любые пор­ции;

д)   не наносит вреда окружающей среде.

Учитель.   После граж­данской войны 1918—1921 гг. перед страной встала задача восстановле­ния   народного  хозяйства.   Намечая пути восстановления и развития на­родного хозяйства, придавали огром­ное значение электрификации стра­ны. Постановлением ВЦИК в февра­ле  1920 г. была создана Государст­венная комиссия по электрификации, которая  разработала  Государственный план электрификации   России (ГОЭJIPO). Этим планом предусмат­ривалось:

а)   опережающее развитие элект­роэнергетики;

б)   повышение мощности электростанций;

в)   централизация производства электроэнергии;

г)   широкое использование мест­ных топливных и энергетических ре­сурсов;

д) постепенный перевод промыш­ленности, транспорта и сельского хо­зяйства  на  электрическую энергию.

По плану ГОЭЛРО намечалось построить 30 электростанций (20 теп­ловых и 10 гидравлических) и до­вести к 1935 г. производство электри­ческой энергии до 8,8 млрд. кВтч. К 1935 г. было построено 40 электро­станций, которые вырабатывали 26,3 млрд. кВтч в год.

Одним из основных направлений развития отечественной электроэнер­гетики является создание районных энергосистем и их постепенное объеди­нение в Единую энергетическую систе­му. В этом случае все электростан­ции, включенные в энергетическую систему, работают на общую нагруз­ку. Это позволяет перераспределять выработку электроэнергии между электростанциями в зависимости от условий. Например, весной в паводок гидростанции загружаются на  полную мощность, а часть тепловых электростанций может быть останов­лена для профилактического ремон­та оборудования.

В Единую энергети­ческую систему вошли энергосистемы европейской части страны, западной Сибири и Казах­стана.

Единая энергетическая система объединила более 900 электростан­ций, общая мощность которых пре­вышает 270 млн. кВт. Создание та­кой системы позволило наиболее пол­но использовать возможности элект­ростанций, расположенных в разных часовых поясах, так как потребность в электроэнергии в различных часо­вых поясах в разные часы суток раз­лична. Быстрый рост производства электроэнергии, формирование Еди­ной энергетической системы ускорили развитие электрификации народного хозяйства, в том числе сельского хо­зяйства.

Инженер-электрик.  Передача электрической энер­гии. Электрическая энергия  передается потребителям через линии электропередачи (ЛЭП).

При передаче электроэнергии часть энергии уходит на на­гревание проводов. По закону Джоуля — Ленца мощ­ность, связанная с потерями энер­гии в линии электропередачи, опре­деляется формулой: Из формулы видно, что потери энер­гии в линиях электропередачи можно уменьшить, увеличивая площадь по­перечного сечения проводов и повышая напряжение. На практике использу­ют оба эти пути. Однако увеличе­ние площади поперечного сечения проводов ведет к возрастанию массы проводов и, сле­довательно, к техническим трудно­стям, связанным с их подвеской, и к удорожанию линий.

Наиболее эф­фективным способом уменьшения по­терь является повышение напряже­ния. Поэтому при передаче электро­энергии на значительные расстояния напряжение повышают до несколь­ких сотен киловольт. Например, электроэнергия от Саяно-Шушенской гидроэлектростанции передает­ся при напряжении 750 кВ.

Однако при очень высоких напря­жениях в линиях переменного тока резко возрастают потери электриче­ской энергии из-за возникновения ко­ронного разряда вокруг проводов (до   сотен   киловатт   на   километр).

Поэтому в последние годы нача­ли строить линии передачи элект­рической энергии с постоянным током, в которых потери энергии на коронный разряд значительно меньше.

Генераторы вырабатывают элек­трическую энергию при напряжени­ях, не превышающих 20 кВ, поэтому на электростанциях устанавливают повышающие трансформаторы, а на месте потребления — понижающие трансформаторы.

Понижение напряжения происхо­дит в несколько этапов: после пони­зительной трансформаторной под­станции, установленной в конце ли­нии электропередачи, энергия к мес­ту потребления подается при напря­жении 35 и 6 кВ и лишь затем трансформируется до напряжения, на которое рассчитаны потребители.

Учитель. Уровень производства и потребления энергии - один из важнейших показателей развития производительных сил общества. Ведущую роль играет электроэнергия.

Электрическую энергию произ­водят на электростанциях. В зависи­мости от вида преобразуемой энер­гии электростанции подразделяются на ветряные, приливно-отливные, геотермальные, солнечные, тепловые, гидравличес­кие, атомные, и работающие на биотопливе.

Эксперт по ТЭС.  

На современных мощных электростанциях устанавливают не­сколько энергопреобразующих бло­ков. Каждый блок состоит из котла, турбины, генератора и трансформа­тора. Блоки работают независимо один от другого. Коэффициент полезного действия мощных тепловых электростанций достигает 40%, при этом большая часть неиспользованной энергии уносится отработанным паром. Чтобы полнее использовать энергию отрабо­танного пара, строят теплоэнергети­ческие станции (ТЭЦ — теплоэлект­роцентраль). На ТЭЦ энергию отра­ботанного пара используют для нужд предприятий и бытовых нужд.

Мощность ТЭЦ в СНГ состав­ляет около 40% суммарной мощно­сти всех тепловых электростанций. Основное топливо ТЭС - уголь.

Основные части - котельная установка, паровая турбина и электрогенератор. 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.

Теплоэлектроцентраль - это тепловая электростанция, вырабатывающая не только электрическую энергию, но и тепло в виде горячей воды и пара. На ТЭЦ это тепло используют двояко: 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.

Эколог.  Основной продукт сгорания - углекислый газ. Эти выбросы практически неустранимы. Углекислый газ поглощает излучение на частоте 13-19 мкм, т.е. пропускает коротковолновое излучение, но не выпускает инфракрасное -отраженное тепло. Таким образом, углекислотное одеяло способствует повышению температуры планеты. 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.

Электростанции, работающие на угле, являются одним из основных источников поступления в среду обитания человека долгоживущих радионуклидов. Дело в том, что в угле всегда содержатся микропримеси радиоактивных элементов, которые выносятся с продуктами сгорания, осаждаясь на прилегаю­щей местности и накапливаясь на зольных полях возле ТЭС. Например, на зольных полях Рефтинской ТЭС, расположенной в 80 км от Екатеринбурга, за время ее работы накопилось до 7 кг ура­на, тория, радия и других радиоактивных изотопов.

Кроме того, используемое на ТЭС природное органическое топли­во (уголь, нефть, газ) содержит от 1,5 до 4,5% серы. Образующийся при сгорании топлива сернистый ангидрид, даже пройдя через фильтры и системы очистки, частично выбрасывается в атмосферу. Вступая в контакт с атмосферной влагой, он образует раствор серной кислоты и вместе с дождями выпадает на землю. Такие кислотные дожди наносят огромный ущерб растительности, разрушают струк­туру почвы и значительно меняют ее состав (для восстановления ко­торого необходима не одна сотня лет).

Эксперт по ТЭС.  Но тепловые электростанции вырабатывают большую часть электроэнергии. Есть много районов, где других источников энергии нет и строятся ТЭС далеко от населенных пунктов.

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.

И еще, не забывайте, что ТЭС отдают отработанный в турбинах пар для промышленных и бытовых нужд.

Эксперт по ГЭС.

ГЭС - комплекс сложных гидротехнических сооружений. Её назначение -преобразовывать энергию потока воды в электроэнергию. 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. Мощность турбины определяется ежесекундным расходом воды и высотой плотины. N =

Эколог. ...Я хочу высказать боль людей, которые потеряли все. Водохранилище затопило их села, деревни. 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, предавшим мертвых. Прочитайте «Прощание с Матерой» Виктора Астафьева и вы поймете, какими страшными могут быть последствия строительства ГЭС.

 Эксперт по ГЭС. Конечно, тяжело покидать насиженные места, но уверяю вас, что пользы от водохранилищ больше, чем вреда. Южные районы европейской и азиатской частей России стали орошаемыми. 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.

Эколог. Хочу заметить, 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.

Эксперт по ГЭС.  Это надуманная проблема. Сейчас в плотинах предусматриваются специальные проходы для нерестовых рыб. А с заболоченными землями можно бороться опять же с помощью электричества.

Производство электроэнергии на  ГЭС имеет неоспоримые преимущества: ГЭС используют «возобновляемое топливо»—потенциальную энергию воды, рационализируя топливный баланс страны, Важно, что электроэнергия, производимая на ГЭС, наиболее дешевая по- сравнению с электроэнергией, производимой другими видами электростанций.

Эксперт по ПЭС.

Два раза в сутки в одно и то же время уровень океана поднимается и опускается. Это гравитационные силы Луны притягивают к себе массы воды. Как известно, приливы подчиняются лунному календарю, максимумы и минимумы приливов чередуются через 6 ч 12 мин. 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. Общемировой потенциал мощности приливов очень велик, он составляет миллиарды киловатт. Строительство приливных электростанций (ПЭС) выгодно только в тех районах, где высота приливной волны (уровень прилива), форма и площадь береговой поверхности позволяют построить рентабельную приливную электростанцию. Между уровнями воды в водохранилище и в море создается перепад, достаточный для вращения гидротурбин, установленных в зданиях ПЭС.

Первая такая опытная станция в нашей стране—Кислогубская, расположенная на Кольском полуострове на побережье Баренцова моря. Ее мощ­ность 400 кВт Эта станция — опытный полигон для дальнейших работ по созданию ПЭС огромной мощности.

Научные исследования по дальнейшему освоению приливной энергии продолжаются.

Работа приливной электростанции основана на том, что во время прилива морская вода заполняет верхний бассейн. В максимум прилива закрывается затвор плотины. После начала отлива вода спускается через гидротурбины, связанные с генераторами.

Мощность прилива в каком-то бассейне приблизительно может быть оценена по формуле:

N = ρgSh²,

где S — площадь приливного бассейна, h — разность уровней при приливе.

Эксперт по ГеоТЭС.

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 воды 10 тыс. м3. 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.

Эколог. 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.

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

Эксперт по СЭС. 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 1 м2 дает до 80 л теплой воды в день! В тепловом балансе Земли солнечное излучение играет решаю­щую роль, мощность излучения, падающего на Землю, опреде­ляет предельную мощность (не более 3—5% от солнечной), которую можно вырабатывать на Земле без существенного нарушения тепло­вого баланса. Образование всех источников минерального сырья (нефть, газ, уголь, урановая руда) связано с «аккумулированием» в течение миллионов лет солнечного излучения. Движение воздуха и воды на Земле тоже в основном определяется действием солнечного излучения.

Интенсивность    солнечного    излучения    и    продолжительность солнечного сияния в южных районах страны дают возможность с помощью солнечных концентраторов получить достаточно высокую температуру рабочего тела для его использования в теплосиловых установках.

Эксперт по СЭС.

Первая экспе­риментальная солнечная электрическая станция — СЭС-5 со­оружена в поселке Щелкино Крымской области. Солнечный паро­генератор, размещенный на башне высотой 70 м, обогревается с помощью 1600 плоских зеркальных гелиостатов, каждый из которых имеет размер 5X5 м. Гелиостаты оборудуются системами автома­тического слежения за положением Солнца. СЭС вырабатывает в  год  5,8  млн.   кВтч  электроэнергии,  обеспечивая  экономию  до 2 тыс. т условного топлива. В настоящее время КПД солнечной электро­станции   не   превышает   15%.

Большая рассеянность энергии и нестабильность ее поступле­ния — недостатки солнечной энергетики. Второй недостаток частично компенсируется использованием аккумулирующих устройств.

Сейчас  эксплуатируются  разнообразные   гелиоэнергетические установки.  Например, около 200 установок  мощностью до   1   кВт действует на маяках и навигационных знаках Баренцева и Черного морей, озера Байкал. Хотя их КПД невысок, но у них большая надежность и срок службы.

Эксперт по ВЭС. Если ТЭС загрязняют окружающую среду, а плотины ГЭС создают на реках искусственные моря, то ветровые станции гармонично вписываются в окружающую среду.

Гораздо большее количество энергии, чем реки, не­сут над территорией нашей страны ветры.  По оценке профессора Н. В. Красовского, они могут давать нам до 18 триллионов кВт • ч энергии в год. Однако на пути практического использования этих исполинских энерге­тических возможностей много технических трудностей. В числе их — неравномерность и непостоянство ветров: резкое снижение скорости воздушных потоков, а значит, их энергии по мере снижения их уровня над Землей, вынуждающее ставить ветровые колеса как можно выше над ее поверхностью; не решены многие конструкцион­ные задачи, возникающие в связи с этим. В силу изложенного энергия ветра используется у нас в стране пока мало. По расчетам, около 40% территории России может быть ис­пользовано для нужд ветроэнергетики, наиболее перспективны такие области:

а)   северная прибрежная зона Ледовитого океана от Кольского полуострова до бухты Тикси (протяженность зоны более 4 тыс. км);

б) Азово-Черноморское побережье и Нижняя Волга, где уже используются ветроэнергетические установки, совмещенные с ди­зельными электростанциями, в которых попеременно работают ветро- и дизельная установки. Такое совмещение исключительно выгодно: экономится до 75% дизельного топлива.

Очень ценными оказались ве­троэлектрические станции — ВЭС — на полярных станци­ях в арктическом бассейне и в Антарктиде. Там устойчи­вые ветры обеспечивают сравнительно бесперебойное снабжение полярников электрическим светом и теплом.

Эксперт по ВЭС. Основной вклад в теоретическую разработку и соз­дание конструкций ветродвигателей на основе трудов Н. Е. Жуковского внесли его ученики — В. Н. Ветчинкин, Г. X. Сабинин, Н. В. Красовский.

Интересна последняя работа Г. X. Сабинина. Это миниатюрная, портативная ветроэлектростанция мощ­ностью 120 Вт. Она имеет двухлопастный ветродвигатель диаметром 2 м, на валу которого укреплен электричес­кий генератор. ВЭС устанавливается на обычном высо­ком столбе. Работать двигатель начинает при скорости ветра 3,5 м/с, а полную мощность развивает при скоро­сти ветра 8 м/с. Станция имеет аккумуляторную бата­рею, которая заряжается во время работы двигателя. Центробежный регулятор установки автоматически изме­няет угол атаки лопастей ветродвигателя и обеспечивает равномерность его вращения, поэтому ВЭС не опасен даже ураганный ветер.

Эколог . Всем известно, что непрерывный шум мешает жителям города, вблизи которого построена ВЭС. 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.

Эксперт по ВЭС. В настоящее время использование ветроустановок просто необходимо для энергоснабжения автономных потребителей (особенно в районах, где доставка топлива обходится дорого), да и строятся ВЭС обычно в большом удалении от населенных пунктов.

Эксперт по БиоЭС.  

Использование биомассы для целей энергетики составляет основу  биоэнергетики. Понятие «биомасса» охватывает все виды веществ растительного и животного происхождения, органические отходы и продукты жизнедеятельности. Биомассу используют в энергетике как источник энергии путем прямого сжигания или из биомассы при ее переработке получают спирты и биогаз. Переработка биомассы осуществляется двумя способами: с помощью термохимических процессов или методом биотехнологической переработки. Биогаз состоит из метана (50—70%) и оксида углерода (50—30%). По теплоте сгорания 1 м3  биогаза эквивалентен 0,6—0,8 кг условного топлива.

Например, уже используются в энергетике специально выращиваемые морские водоросли. По своему энергетическому по­тенциалу 1 кг этих водорослей эквивалентен 250 г нефти. Из водорос­лей можно получать газообразное топливо — метан или жидкие вещества, похожие на нефть.

Учитель.

В настоящее время реальный вклад в энергоснабжение вносит ядерная (атомная) энергетика. До 1940 г многие учёные считали, что ядерная физика представляет чисто научный интерес, не имея при этом никакого практического применения. Так, в 1937 г Эрнест Резерфорд утверждал, что получение ядерной энергии в более или менее значительных количествах, достаточного для практического использования, никогда не будет возможным. ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ (атомная энергия), внутренняя энергия атомных ядер, выделяющаяся при ядерных превращениях (ядерных реакциях).

Физик-ядерщик. Механизм деления ядер. В тяжелых ядрах, наряду с большими силами электрического отталкивания, действуют еще значительные ядерные силы, которые удерживают ядро от распада. Под влиянием поглощенного нейтрона ядро возбуждается и начинает деформироваться, приобретая вытянутую форму. Оно растягивается до тех пор, пока силы отталкивания половинок ядра не начинают преобладать над силами притяжения, действующими в перешейке..

В результате ядро разрывается на два осколка с соотношением масс 2 к 3.При каждом акте деления ядра испускается 2-3 нейтрона, которые в свою очередь могут вызывать деление других ядер. В результате возникает ядерная цепная реакция. Она сопровождается выделением огромной энергии. Управляемая реакция деления ядер используется в ядерных реакторах

Физик-ядерщик. Рассмотрим принцип действия ядерного реактора. Деление ядер происходит в активной зоне реактора, в которой сосредоточено ядерное топливо  в виде урановых стержней и замедлитель нейтронов( графит, вода и т. д.). Цепная реакция начинается когда масса урана достигнет критического значения. Активная зона окружена отражателем и защитной оболочкой из бетона, задерживающей нейтроны и другие частицы. Образующиеся  в процессе реакции нейтроны и осколки ядер попадают в воду и отдают ей часть своей энергии и замедляются. Вода при этом нагревается, а замедленные нейтроны опять участвуют в делении ядер. Вода, нагретая в активной зоне, проходя через теплообменник, нагревает воду в змеевике второго контура, превращая её в пар. Энергия пара преобразуется в электроэнергию, посредством вращения турбины, затем ротора генератора электрического тока. Отработанный пар поступает в конденсатор и превращается в воду. Затем весь цикл повторяется.

Физик-историк.

В 1942 г в США под руководством Энрико Ферми  был построен первый ядерный реактор. Первый европейский реактор был создан в 1946 г в нашей стране под руководством Игоря Васильевича Курчатова. После создания первых реакторов их сразу попытались применить для получения энергии  для нужд человека. Посмотрим историю развития Атомной энергетики с 1954 по 1976 годы. Первая в мире АЭС была введена в действие в нашей стране в 1954 году в г.Обнинске под руководством Игоря Васильевича Курчатова. Хотя мощность её была невелика всего 5 МВт, но она имела опытно-промышленное назначение. До этого энергия атомного ядра использовалась преимущественно в военных целях.

Эксперт по АЭС. Наиболее часто на АЭС применяются 4 типа реакторов на тепловых нейтронах:

1.водо-водяные энергетические реакторы (ВВЭР) с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя;

2.реакторы большой мощности канального типа (РБМК) – графито-водные с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем;

3.реакторы на быстрых нейтронах (БН)- тяжёловодные с водяным теплоносителем и тяжёлой водой в качестве замедлителя;

4.водо-графитовый гетерогенный реактор канального типа (ЭГП).

Эксперт по АЭС. Современная атомная энергетика в основном строится на базе реакторов на медленных нейтронах. Реакторы такого типа к настоящему времени получили широкое распространение. В России работают в основном реакторы типа РБМК и ВВЭР. Реакторы такого типа позволяют создать крупные АЭС большой мощности.

(перечисление крупных АЭС России)

Эколог. Возникает вопрос «не влияет ли работа АЭС на здоровье персонала станций?».

Эксперт по АЭС.  Для предохранения персонала АЭС от радиационного облучения реактор окружают биологической защитой, основным материалом для которой служат бетон, вода, песок. Оборудование реакторного контура полностью герметично. Предусматривается система контроля мест возможной утечки теплоносителя. Помещения АЭС оснащены специальной системой вентиляции, в которой для исключения возможности загрязнения атмосферы предусмотрены очистные фильтры. За выполнением правил радиационной безопасности персоналом АЭС следит служба дозиметрического контроля.

Учитель.  Древние говорили : «Во многия мудрости многия печали. И кто умножает познания, тот умножает скорбь». Согласны ли вы с этим изречением?

Эколог. Да. Любое новое открытие имеет свои проблемы. Как правило, никого не оставляет равнодушными проблемы ядерной энергетики. Например, содействие распространению ядерного оружия.

Эколог. Человечество изобрело ядерное оружие, это привело к трагедии в японских городах Хиросиме и Нагасаки в августе 1945 года.

ХИРОСИМА, город с 1,1 млн. жителей (1985). Машиностроительная, текстильная, химическая, военная и др. промышленность. Город вырос вокруг феодального замка (16 в.). 6 августа 1945 США сбросили на Хиросиму первую атомную бомбу. Значительная часть Хиросимы была разрушена, убито и ранено св. 140 тыс. человек. Город был отстроен. В 1951-52 г был открыт архитектурно-парковый символический ансамбль Парк Мира. НАГАСАКИ, город с 442 тыс. жителей (1992). Крупнейший центр судостроения. Машиностроение, металлургическая, нефтехимическая, лесопильная, пищевая промышленность. Город вырос на месте рыбачьего поселка, известен с 12 в. В кон. 2-й мировой войны на Нагасаки 9.8.1945 была сброшена американская атомная бомба, разрушившая треть города, было убито и ранено ок. 75 тыс. жителей. Город отстроен.

Физик-историк.  Создание ядерного оружия в СССР было вынужденной необходимостью после взрыва бомбы в Японии. В одной из бесед с И.В.Курчатовым Сталин заметил: «Если бы мы опоздали на один-полтора года с атомной бомбой то, наверное, «попробовали» бы её на себе».

Эколог. Да, но испытания на Семипалатинском полигоне привели к резкому ухудшению экологической обстановке. Выявлен высокий процент заболевания раком на Алтае, рождение «жёлтых» детей.

Физик-историк. Известно, что в ряде случаев без ядерных взрывных технологий не обойтись. До 1988 года проводились «мирные» ядерные взрывы. Их было 115. Большинство из них были выполнены с целью глубинного сейсмозондирования земной коры для поиска полезных ископаемых; для интенсификации нефтяных и газовых месторождений; для создания подземных ёмкостей для хранения газа и конденсата и  для других «мирных» целей.

Эколог. А сколько скорби принесла трагедия Чернобыля?

В апреле 1986 года на 4-ом энергоблоке Чернобыльской АЭС произошла авария, в результате которой значительная часть территории Украины, Белоруссии, Брянской и Калужской областей  подверглась радиоактивному загрязнению. В результате в живых организмах стали происходить изменения на генетическом уровне. Число погибших в следствии аварии составило 80 тыс. человек на 1992 год, а число заболевших до сих пор неизвестно.

Эксперт по АЭС.

Чернобыльская катастрофа на Украине в 1986 году – единственная авария на ядерном реакторе с человеческими жертвами – нанесла серьёзный ущерб репутации ядерной энергетики. Реакторы, которые там использовались, не имели внешней защиты для предотвращения выбросов ядерных веществ в аварийных ситуациях. Строгие национальные и международные режимы регулирования охраняют безопасность работников ядерной энергетики, населения и окружающей среды. От каждой АЭС требуется приоритетное внимание к мерам безопасности и планам готовности к авариям с целью предотвращения радиоактивного облучения населения.

Эколог. Как быть с проблемой захоронения радиоактивных отходов?

Эксперт по АЭС. Ядерные отходы – вовсе не минус, а, скорее, плюс ядерной энергетики. В сравнении с огромным количеством атмосферных выбросов от источников энергии, сжигающих органическое топливо, ядерные отходы существуют в небольших количествах, которые тщательно обрабатываются и могут храниться, не причиняя вред человечеству и окружающей среде. Радиоактивные отходы надежно хранятся с целью предотвращения загрязнения окружающей среды и хищения. В основном, отработавшее топливо хранят на площадках реакторов. Высокоактивные отходы помещаются в герметичные нержавеющие контейнеры и размещаются глубоко под землей в стабильных горных формациях под тщательным мониторингом. Ученые полагают, что такие постоянные захоронения будут обеспечивать безопасность на протяжении тысячелетий.

 Учитель. Проблемы АЭС мы разобрали, а в чём же их преимущества ?

Эксперт по АЭС

У АЭС имеется несколько преимуществ: -при  правильной эксплуатации, они считаются экологически чистыми по сравнению с ТЭЦ, т.к. потребляют не кислород, а органическое топливо и не загрязняют окружающую среду золой; -при правильном режиме эксплуатации биосфера защищена от радиоактивного воздействия, т.к. ядерные реакторы фактически не производят выбросов парниковых газов, их использование для генерации электроэнергии может помочь остановить рост угрозы глобального потепления и радикального изменения климата. -ко всему, АЭС является экономически выгодной.

Учитель. Не смотря на недостатки АЭС, без ядерной энергетики человечеству не обойтись. Поэтому в настоящее время проводятся интенсивные исследования с целью повышения безопасности реакторов, усиления средств защиты, в частности, от ошибочных действий обслуживающего персонала. И доля АЭС все равно постоянно будет расти, так как природные ресурсы близки к истощению.

Подведение итогов.

Заключительное слово учителя: Современная энергетика сегодня стоит на очень высоком уровне. Потребности человечества в электроэнергии возрастают с каждым годом. Без электричества человек не может обойтись даже самое малое время. Наша конференция раскрывает все самые важные аспекты производства, передачи и использования электрической энергии. Мы с вами должны знать и историческую сторону развития электроэнергетики. Знать и понимать всю значимую сторону вклада нашей страны в развитие  электрической энергетики.

Используемая литература:

1.             Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. - 11-е изд. - М.: Просвещение, 2013.

2.             Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физика. 9 кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений.-3-е изд., стереотип.-М.: Дрофа, 2013.

3.             http://google.ru/

4.             http://www.rambler.ru/

5.             http://www.edu.ru/

6.             Физика: Учеб. для 11 кл.сред.шк. /Н.М.Шахмаев, С.Н.Шахмаев, Д.Ш.Шодиев.-2-е изд.-М.: Просвещение, 1993.

7.             Физика. 11 класс: поурочные планы по учебнику Г.Я.Мякишева, Б.Б.Буховцева. - Изд. 2-е перераб. и доп. / авт.-сост. Г.В. Маркина - Влгоград: Учитель, 2006.

8.             Физика и научно-технический прогресс: Кн. для учителя/В.Г.Разумовский, Э.М.Браверман, Н.Е.Важеевская и др..: Под ред. А.Т. Глазунова и др.-2-е изд., перераб. -М.: Просвещение, 1988.

9.             Современный урок физики в средней школе/В.Г.Разумовский, Л.С.Хижнякова, А.И.Архипова и др.; Под ред. В.Г.Разумовского, Л.С.Хижняковой. -М.: Просвещение, 1983.

10.         Хрестоматия по физике: Учеб. пособие для учащихся / Сост.: А.С.Енохович, О.Ф.Кабардин, Ю.А.Коварский и др.; под ред. Б.И.Спасского. –М.: Просвещение, 1982.

11.         Физика от А до Я / Т.И.Трофимова. – 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2007.

12.         Мир электричества / А.Н.Томилин. – М.: Дрофа, 2007.

13.         Хочу стать Кулибиным / И.И.Эльшанский. – М.: Дрофа, 2007.

14.         Физика. Большой справочник для школьников и поступающих в вузы / Ю.И.Дик, В.А.Ильин, Д.А.Исаев и др. – 2-е изд., стереотип.- М.: Дрофа,2007.