Ядерный реактор. Атомная энергетика

« Мы в ответе за тех, кого приручили»

Антуан де Сент-Экзюпери,

фраза из "Маленького принца"

Урок по физике в 9 классе по теме

«Ядерный реактор. Атомная энергия»

Цель урока: выявить преимущества и недостатки использования энергии атома и ядерного оружия.

Задачи:

• Научить анализировать информацию с последующей её обработкой путем восприятия и самостоятельного анализа фактов;

• Развивать творческую активность детей.

• Воспитывать чувство гражданской ответственности , патриотизма.

Оборудование: мультимедиапроектор, ПК, презентация Microsoft Power Point .

Методы обучения: беседа, рассказ, иллюстрация.

Тип урока: урок-беседа.

Ход урока:

1. Орг. Момент:

2. Повторение изученного.

Одной части класса раздаются карточки с табличками, другой - карточки с задачами, третья работает с учителем.

1 часть класса: приложение №1.

2 часть класса: приложение №2.

3 часть класса:

ВОПРОСЫ:

1. Что представляет собой атом согласно модели, предложенной Томсоном?

2. Что представляет собой атом согласно модели, выдвинутой Резерфордом?

3. Какая часть атома - ядро или электронная оболочка - претерпевают изменения при радиоактивном распаде?

4. Как стали называть способность атомов некоторых химических элементов к самопроизвольному излучению?

5. . Как называются протоны и нейтроны вместе?

6. Изменяются ли массовое число, масса и порядковый номер элемента при испускании ядром -кванта?

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:

1. Ядро какого элемента получится в результате одного бетта-распада и двух альфа-распадов ядра изотопа висмута (массовое число 210 и порядковый номер 83).

2. При бомбардировке ядра алюминия-27 нейтронами образуется новое ядро и a-частица. Записать ядерную реакцию и определить, ядро какого элемента при этом образуется.

3. Ядро тория-230 превратилось в ядро радия-226. какую частицу выбросило ядро тория? Напишите реакцию.

План урока.

1. Информация о развитии физики атомного ядра.

2. Ядерный реактор.

3. Атомные электростанции.

4. Атомное оружие.

Ребята, когда я готовилась к нашему сегодняшнему уроку мне в голову пришла одна фраза из "Маленького принца" Антуана де Сент-Экзюпери « Мы в ответе за тех, кого приручили». Я думаю, что она как никак другая подходит к теме нашего сегодняшнего занятия. А вот почему именно она вы мне ответите в конце нашего урока.

Учитель: Человечество живет в едином, взаимосвязанном мире, и наиболее серьезные энергетические, экологические и социально-экономические проблемы приобретают глобальный масштаб. Уже стали привычными такие достижения науки и техники, как средства мобильной связи, высокоскоростной транспорт, освоение космического пространства и морских глубин. Это требует огромных затрат энергии. Поэтому одной из проблем, стоящих перед человечеством, является проблема источников энергии.

Какие источники энергии вы знаете? (ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ (ТЭС) , электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива.
ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ, гидроэлектростанция (ГЭС) , комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию.

АТОМНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА
Ветровая энергия.
ЭНЕРГИЯ ЗЕМЛИ)

А как вы считаете, какой источник энергии наиболее эффективен?

Именно поэтому, сегодня мы рассмотрим с вами вопросы, связанные со строением ядерного реактора и применения атомной энергетики.

1. Впервые о сложном строении атома заговорил француз Анри Беккерель, в 1896 году наблюдая явление самопроизвольного испускания химическими элементами невиданных доселе лучей. Благодаря исследованиям его земляков, супругов Кюри, в 1902 году, а также известного физика Резерфорда в 1903 году этот факт оказался неоспоримым. Кроме того, когда выяснилось, что и ядра атомов имеют непростое строение, обнаружились новые виды сил, действующие между нуклонами в ядре.

Какие это силы? (ядерные силы)

Чтобы разорвать связь между протонами и нейтронами, необходимо затратить определенную энергию. Ее, согласно формуле Эйнштейна, назвали энергией связи.

Чему равна энергия связи?

А чему равен дефект масс?

Именно это количество энергии выделяется в процессе ядерной реакции, одну из которых наблюдали немецкие ученые Отто Ган и Фриц Штрассман.

До 1940 г многие учёные считали, что ядерная физика представляет чисто научный интерес, не имея при этом никакого практического применения. Так, в 1937 г. Резерфорд утверждал, что получение ядерной энергии в более значительных количествах, достаточных для использования, никогда не будут возможны.

Первый европейский реактор был создан в 1946г. в Советском Союзе под руководством Игоря Васильевича Курчатова, принцип работы которого мы с вами и рассмотрим.

Ядерный реактор - это устройство, которое служит для получения ядерной энергии. Во-первых, давайте вспомним: когда мы говорили о реакциях деления ядра урана, мы отмечали, что в результате реакции образуются………( различные излучения и осколки). И те базовые принципы, при которых протекают ядерные реакции, мы тоже определили. (Это управляемость реакции и безопасность.)

Итак, поговорим о том, как устроен ядерный реактор, какие реакции там протекают и что при этом происходит. Давайте посмотрим видеофрагмент.

Устройство ядерного реактора. (видео)

Главная часть любого реактора - активная зона. В активной зоне происходят реакции деления. Там выделяется наибольшее количество тепла. Кроме того, в активной зоне реактора обязательно должен находиться замедлитель, как раз та самая часть, которая уменьшает скорость нейтронов, позволив им взаимодействовать с другими ядрами. Кроме этого, при работе реактора обязательно присутствует утечка нейтронов из активной зоны; чтобы повысить безопасность и вместе с тем увеличить возможность нейтронов оставаться в активной зоне нужен отражатель. Нельзя забывать, что во время ядерных реакций образуется большое количество теплоты, которое необходимо все время непрерывно отводить. Для этой цели через активную зону обязательно пропускают теплоноситель.

Рис.1. Принципиальная схема ядерного реактора

А теперь Давайте запишем определение ядерного реактора в тетрадь и ещё раз повторим роль различных элементов ядерного реактора.

А

В

С

Д

Е

3

5

4

2

1

Для чего же используется ядерный реактор? (ЯР - это основной элемент атомной электростанции и служит он для получения электрической энергии)

3. В 1954г. в нашей стране (в г. Обнинск) была введена в действие первая в мире атомная станция, мощностью всего в 5000 кВт. Современные АЭС имеют в сотни раз большую мощность. В 1958 году вышла первая атомная лодка.

7 апреля 1989 года погиблаf томная подводная лодка «Комсомолец» при возвращении с третьей боевой службы. В результате возникновения пожара в двух смежных отсеках были разрушены системы цистерн главного балласта, через которые произошло затопление лодки забортной водой. Пожар контролировался экипажем, который не давал огню разрастись. Ценой собственной жизни экипаж предотвратил атомный взрыв. На лодке находилось 69 человек, 42 человека погибло, 27 выжили.

17 сентября 1959 года в свой первый рейс вышел первый в мире атомный ледокол «Ленин», построенный на Ленинградском Адмиралтейском заводе и приписанный к Мурманскому пароходству.

На данный момент в России находятся в эксплуатации 10 АЭС и практически все находятся в европейской части страны.

А как вы думаете почему?

Самая мощная электростанция - Балаковская (4281 МВт)

Самоя маленькая - Билибинская (23 МВт)

Больше всего работающих блоков (4) на Балаковской и Кольской АЭС

Нововоронежская и Белоярская АЭС введены в эксплуатацию в 1964 году, а вот самая молодая Ростовская (2001 год).

А теперь, ребята давайте решим следующую задачку…. (на слайде)

На многих атомных электростанциях и в России, и в других странах периодически случаются аварии разной степени опасности. На Чернобыльской АЭС в апреле 1986 г., случилось страшное…. Что же случилось в апреле 1986 года на Чернобыльской АЭС?

Ребята, в нашей школе учится внук человека, который работал ликвидатором на Чернобыльской АЭС. Это Пискунов Дмитрий, ученик 11 класса, его дед

Пискунов Юрий Петрович в 1986г был призван военкоматом в качестве резервиста на сборы для ликвидации аварии.

Из воспоминаний Юрия Петровича: «Первые 3 месяца мы располагались в Оренбуржских степях . После чего были направлен в Чернобыль. Работал я крановщиком, строил бетонный саркофаг. Работа была тяжёлая и опасная. Для защиты от радиации кран был защищён свинцовыми листами. Продолжительность рабочей смены была короткой для того, чтобы мы не успели получить большую дозу радиации. Через определённое время мы менялись с напарником, я уходил в свинцовый бункер, а он работал. В Чернобыле я находился примерно месяц. И на протяжении всего этого времени нас не покидал страх….. После получения предельной дозы радиации мы были отправлены домой».

Трагедия, случившаяся на Чернобыльской АЭС, заставляет нас задуматься о том, что человеческий фактор может сыграть решающую роль в развитии цивилизации. Взрыв четвёртого реактора на Чернобыльской АЭС показал, что риск разрушения активной зоны реактора из-за ошибок персонала и просчётов в конструкции реакторов остаётся реальностью, поэтому принимаются строжайшие меры для снижения этого риска.

А знаете ли вы какие ещё аварии, подобны аварии на ЧАЭС произошли в 21 веке? (Фукусима)

11 марта 2011 года в результате сильнейшего в истории Японии землетрясения и последовавшего за ним цунами, произошла крупная радиационная авария на АЭС «Фукусима-1»

Японские специалисты прогнозируют, что через 30 лет попавшие в морскую воду с АЭС «Фукусима-1» радиоактивные вещества распространятся по всему Тихому океану. Российские ученые обнаружили изотопы цезия в морской воде и воздухе Тихого океана на расстоянии около 400 километров от аварийной АЭС «Фукусима-1».

Большая часть радиации после взрыва исчезает уже через неделю, но её последствия остаются очень на долгое время. Некоторые изотопы распадаются около 50-ти лет, а некоторые около 200 - х сот.

Ребята, давайте мы с вами порассуждаем. Представьте ситуацию: Вы пришли в магазин за консервной рыбой. Одна консерва произведена в Калининграде и стоит 42 рубля, другая на дальнем востоке и стоит 36 рублей. Скажите мне, пожалуйста, какую консерву вы купите и почему?

А теперь, ребята, давайте мы с вами разберем, какие же все таки плюсы и минусы в работе АЭС есть. Как вы считаете?

Плюсы

Минусы

1. Ядерные реакторы не потребляют органического топлива, которое становится с годами дефицитным (энергия, заключенная в 1 г урана = энергии, выделяющейся при сгорании 2,5 т нефти).

2. Расходы на перевозку ядерного топлива, в отличии от традиционного топлива, ничтожны.

3. АЭС не потребляют атмосферный кислород, не засоряют окружающую среду золой и продуктами сгорания

4. Низкая себестоимость

1. Наибольшую опасность представляют радиоактивные загрязнения.

2. Сложные проблемы возникают с захоронением радиоактивных отходов.

3. Возможность аварий.

4. Ядерное оружие.

Атомная энергетика, к сожалению, может использоваться не только в мирных целях.

Для контроля за нераспространением ядерного оружия и безопасным применением ядерной энергии в мирных целях, в 1957 г. было создано Международное агентство по атомной энергии при ООН (МАГАТЭ).

Все мы помним те страшные годы, годы Великой Отечественной войны. Наша страна находится в преддверии Великого юбилея - 70-летия Победы. И как бы ни менялись за последние годы оценки и даже факты нашей истории, победа в Великой Отечественной войне - подвиг и слава всего нашего народа. Но в том далеком 1945 году война для некоторых стран не закончилась.

6 августа 1945 года в 8.15 утра бомбардировщиком США B-29 «Энола Гей» была сброшена атомная бомба на Хиросиму.

9 августа 1945 года США сбросили еще одну атомную бомбу на Нагасаки. (видео) Давайте посмотрим видеосюжет.

(Ядерная бомба - это самое страшное оружие в мире. Взрыв водородной бомбы - мощнейший взрыв в истории человечества. Он достигает 58000000 тонн. Во время взрыва температура достигает 1000000 градусов, освобождается огромное количество энергии, которая все сметает на своем пути. Основную опасность при ядерном взрыве составляет сама ударная волна, она разрушает здания, сооружения и поражает незащищённых людей, световое излучение, а также проникающая радиация.)

Последствия этой атаки ощущаются до сих пор. (фото)

Ударная волна разрушает строения и технику, травмирует людей и оказывает отбрасывающее действие быстрым перепадом давления и скоростным напором воздуха. Световое излучение действует только на неэкранированные, то есть ничем не прикрытые от взрыва объекты, может вызвать воспламенение горючих материалов и пожары, а также ожоги и поражение зрения человека и животных. Проникающая радиация оказывает ионизирующее и разрушающее воздействие на молекулы тканей человека, вызывает лучевую болезнь.

Ядерная война может привести человечество к гибели, поэтому народы всего мира борются за запрещение ядерного оружия.

Итак, ребята, что мы сегодня на уроке с вами изучили?

Сегодня на уроке мы с вами изучили принцип работы ядерного реактора, рассмотрели плюсы и минусы применения атомной энергетики, но мне очень хочется, чтобы вы ответили на вопрос, который я задала в начале урока: почему именем урока я выбрала фразу Антуана де Сент-Экзюпери « Мы в ответе за тех, кого приручили»? Хоть эта фраза и касается живого существа, но если мы заменим слово «тех» на слово «то», то, мне кажется…

Оценки за урок.

Домашнее задание

Подготовить презентации на тему:

1. Виды ядерного оружия.

2. Причины аварии тна Чернобыльской АЭС.

3. Причины аварии на «Фукусима - 1»

4. 10 АЭС России.

И , все таки, мне хочется закончить наш урок на оптимистичной ноте. Давайте мы с вами прослушаем песню Иосифа Кобзона « Пока не поздно» (видео)