1 слайд
Атомная энергетика МОУ гимназия №1 – город Галич Костромской области © Наньева Юлия Владимировна – учитель физики
2 слайд
3 слайд
Люди издавна задумывались над тем, как заставить работать реки. Уже в древности – в Египте, Китае, Индии – водяные мельницы для помола зерна появились задолго до ветряных – в государстве Урарту (на территории нынешней Армении), но были известны ещё в XIII в. до н. э. Одними из первых электростанций были «Гидроэлектростанции». Строились эти электростанции на горных реках где довольно сильное течение. Строительство ГЭС позволило сделать судоходными многие реки, так как строение плотин поднимало уровень воды и затапливало речные пороги, которые препятствовали свободному прохождению речных судов. Гидроэлектростанции
4 слайд
Для создания напора воды необходима плотина. Однако плотины ГЭС ухудшают условия обитания водяной фауны. Запруженные реки, замедлив течение, зацветают, уходят под воду обширные участки пахотной земли. Населённые пункты (в случае постройки плотины) будут затоплены, ущерб, который будет нанесен, несравним с выгодой строительства ГЭС. Кроме этого необходима система шлюзов для пропускания судов и рыбопропускные или водозаборные сооружения для орошения полей и водоснабжения. И хотя ГЭС имеют немалые преимущества перед тепловыми и атомными электростанциями, так как не нуждаются в топливе и потому вырабатывают более дешевую электроэнергию Выводы:
5 слайд
Теплоэлектростанции На тепловых электростанциях источником энергии служит топливо: уголь газ нефть, мазут, горючие сланцы. Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Большая часть энергии теряется вместе с выбросами горячего пара. С экологической точки зрения ТЭС является наиболее загрязняющей. Деятельность тепловых электростанций неотъемлемо связана со сжиганием огромного количества кислорода и образованием углекислого газа и окислов других химических элементов. В соединении с молекулами воды они образуют кислоты, которые в виде кислотных дождей падают нам на головы. Не будем забывать и о "парниковом эффекте" - его влияние на изменение климата наблюдается уже сейчас!
6 слайд
Атомная электростанция Запасы источников энергии ограничены. По разным подсчетам, залежей угля в России при существующем уровне его добычи осталось на 400-500 лет, а газа и того меньше - на 30-60. И здесь на первое место выходит ядерная энергетика. Всё большую роль в энергетике начинают играть атомные электростанции. В настоящее время АЭС нашей страны дают около 15,7% электроэнергии. Атомная электростанция - основа энергетики использующей ядерную энергию для целей электрификации и теплофикации.
7 слайд
Ядерная энергетика основана на делении тяжёлых ядер нейтронами с образованием из каждого двух ядер – осколков и нескольких нейтронов. При этом освобождается колоссальная энергия, которая в последствии расходуется на нагревание пара. Работа любого завода или машины, вообще любая деятельность человека связана с возможностью возникновения риска для здоровья человека и окружающей среды. Как правило, люди с большей опаской относятся к новым технологиям, особенно если они слышали о возможных авариях. И атомные станции - не исключение. Выводы:
8 слайд
Уже очень давно, видя, какие разрушения могут приносить бури и ураганы, человек задумался над тем, нельзя ли использовать энергию ветра. Энергия ветра очень велика. Эту энергию можно получать, не загрязняя окружающую среду. Но у ветра есть два существенных недостатка: энергия сильно рассеяна в пространстве и ветер не предсказуем – часто меняет направление, вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы, что ломает ветряки. Для получения энергии ветра применяют самые разные конструкции: от многолопастной «ромашки» и винтов вроде самолётных пропеллеров с тремя, двумя и даже одной лопастью до вертикальных роторов. Вертикальные конструкции хороши тем, что улавливают ветер любого направления; остальным приходится разворачиваться по ветру. Ветряные электростанции
9 слайд
Строительство, содержание и ремонт ветроустановок, круглосуточно работающих под открытым небом в любую погоду, стоят недёшево. Ветроэлектростанции такой же мощности как ГЭС, ТЭЦ или АЭС, по сравнению с ними должна занимать очень большую площадь, чтобы как-то компенсировать изменчивость ветра. Ветряки ставят так, чтобы они не загораживали друг друга. Поэтому строят огромные «ветряные фермы», в которых ветродвигатели стоят рядами на обширном пространстве и работают на единую сеть. В безветренную погоду такая электростанция может использовать воду набранную в ночное время. Размещение ветряков и водохранилища требуют больших площадей, которые используются под пахоту. К тому же ветроэлектростанции не безвредны: они мешают полётам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны, вращающимися лопастями, создавая помехи приёму телепередач в близлежащих населённых пунктах. Выводы:
10 слайд
В тепловом балансе Земли солнечное излучение играет решающую роль. Мощность излучения, падающего на Землю, определяет предельную мощность, которую можно выработать на Земле без существенного нарушения теплового баланса. Интенсивность солнечного излучения и продолжительность солнечного сияния в южных районах страны дают возможность с помощью солнечных батарей получить достаточно высокую температуру рабочего тела для его использования в тепловых установках. Солнечные электростанции
11 слайд
Большая рассеянность энергии и нестабильность её поступления – недостатки солнечной энергетики. Эти недостатки частично компенсируется использованием аккумулирующих устройств, но всё же атмосфера Земли мешает получению и использованию «чистой» солнечной энергии. Для увеличения мощности СЭС необходимо установка большого числа зеркал и солнечных батарей - гелиостатов, которые должны оборудоваться с системой автоматического слежения за положением солнца. Преобразование одного вида энергии в другой неизбежно сопровождается выделением тепла, которое ведёт к перегреванию земной атмосферы. Выводы:
12 слайд
Геотермальная энергетика Около 4% всех запасов воды на нашей планете сосредоточено под землёй – в толщах горных пород. Воды, температура которых превышает 20 градусов по Цельсию, называют термальными. Нагреваются подземные воды в результате радиоактивных процессов протекающих в недрах земли. Люди научились использовать глубинное тепло Земли в хозяйственных целях. В странах где термальные воды подходят близко к поверхности земли, сооружают геотермальные электростанции (геоТЭС). ГеоТЭС устроены относительно просто: здесь нет котельной, оборудования для подачи топлива, золоуловителей и многих других приспособлений, необходимых для тепловых электростанций. Поскольку топливо у таких электростанций бесплатное, то и себестоимость вырабатываемой электроэнергии низкая.
13 слайд
Ядерная энергетика Отрасль энергетики, использующая ядерную энергию для электрификации и теплофикации; Область науки и техники, разрабатывающая методы и средства преобразования ядерной энергии в электрическую и тепловую. Основа ядерной энергетики - атомные электростанции. Первая атомная электростанция (5 МВт), положившая начало использованию ядерной энергии в мирных целях, была пущена в СССР в 1954. К началу 90-х гг. в 27 странах мира работало свыше 430 ядерных энергетических реакторов общей мощностью около 340 ГВт. По прогнозам специалистов, доля ядерной энергетики в общей структуре выработки электроэнергии в мире будет непрерывно возрастать при условии реализации основных принципов концепции безопасности атомных электростанций.
14 слайд
Развитие ядерной энергетики 1942 г. в США под руководством Энрико Ферми был построен первый ядерный реактор ФЕРМИ (Fermi) Энрико (1901-54), итальянский физик, один из создателей ядерной и нейтронной физики, основатель научных школ в Италии и США, иностранный член-корреспондент АН СССР (1929). В 1938 эмигрировал в США. Разработал квантовую статистику (статистика Ферми - Дирака; 1925), теорию бета-распада (1934). Открыл (с сотрудниками) искусственную радиоактивность, вызванную нейтронами, замедление нейтронов в веществе (1934). Построил первый ядерный реактор и первым осуществил в нем (2.12.1942) цепную ядерную реакцию. Нобелевская премия (1938).
15 слайд
1946 г. в Советском Союзе под руководством Игоря Васильевича Курчатова создан первый европейский реактор. Развитие ядерной энергетики КУРЧАТОВ Игорь Васильевич (1902/03-1960), российский физик, организатор и руководитель работ по атомной науке и технике в СССР, академик АН СССР (1943), трижды Герой Социалистического Труда (1949, 1951, 1954). Исследовал сегнетоэлектрики. Совместно с сотрудниками обнаружил ядерную изомерию. Под руководством Курчатова сооружен первый отечественный циклотрон (1939), открыто спонтанное деление ядер урана (1940), разработана противоминная защита кораблей, созданы первый в Европе ядерный реактор (1946), первая в СССР атомная бомба (1949), первые в мире термоядерная бомба (1953) и АЭС (1954). Основатель и первый директор Института атомной энергии (с 1943, с 1960 - имени Курчатова).
16 слайд
существенная модернизация современных ядерных реакторов усиление мер защиты населения и окружающей среды от вредного техногенного воздействия подготовка высококвалифицированных кадров для атомных электростанций разработка надежных хранилищ радиоактивных отходов и др. Главные принципы концепции безопасности атомных электростанций:
17 слайд
Проблемы ядерной энергетики Содействие распространению ядерного оружия; Радиоактивные отходы; Возможность аварии.
18 слайд
Озёрск ОЗЕРСК, город в Челябинской области Датой основания Озерска считается 9 ноября 1945, когда было принято решение начать строительство между городами Касли и Кыштым завода по производству оружейного плутония. Новое предприятие получило условное название База-10, позднее оно стало известно как комбинат «Маяк». Директором Базы-10 был назначен Б.Г. Музруков, главным инженером - Е.П. Славский. Курировали строительство завода Б.Л. Ванников и А.П. Завенягин. Научное руководство атомным проектом осуществлял И.В. Курчатов. В связи со строительством завода на берегу Иртяша был заложен рабочий поселок с условным названием Челябинск-40. 19 июня 1948 года первый в СССР промышленный атомный реактор был построен. В 1949 году База-10 начала поставки оружейного плутония. В 1950-1952 годах были введены в действие пять новых реакторов.
19 слайд
В 1957 году на заводе «Маяк» произошел взрыв емкости с радиоактивными отходами, в результате образовался Восточно-Уральский радиоактивный след шириной 5-10 км и длиной 300 км с населением 270 тысяч человек. Производство на объединении «Маяк»: оружейного плутония радиоактивные изотопы Применение: в медицине (лучевая терапия), в промышленности (дефектоскопия и слежение за ходом технологических процессов), в космических исследованиях (для изготовления атомных источников тепловой и электрической энергии), в радиационных технологиях (меченые атомы). Челябинск-40
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
2
слайд
Описание слайда:
Атомная энергетика России Атомная энергетика, на долю которой приходится 16% выработки электроэнергии, относительно молодая отрасль российской промышленности. Что такое 6 десятилетий в масштабах истории? Но этот короткий и насыщенный событиями отрезок времени сыграл важную роль в развитии электроэнергетики.
3
слайд
Описание слайда:
История Дату 20 августа 1945 г. можно считать официальным стартом «атомного проекта» Советского Союза. В этот день было подписано постановление Государственного комитета обороны СССР. В 1954 году в Обнинске была запущена самая первая атомная электростанция – первая не только в нашей стране, но и во всем мире. Станция обладала мощностью всего 5 МВт, проработала 50 лет в безаварийном режиме и была закрыта лишь в 2002 году.
4
слайд
Описание слайда:
В рамках федеральной целевой программы «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 года» планируется построить три энергоблока на Балаковской, Волгодонской и Калининской атомных электростанций. В целом же 40 энергоблоков должны быть построены до 2030 года. При этом мощности российских АЭС должны с 2012 года ежегодно увеличиваться на 2 ГВт, а с 2014 года – на 3 ГВт, а суммарная мощность атомных станций РФ к 2020 году должна достичь 40 ГВт.
6
слайд
Описание слайда:
7
слайд
Описание слайда:
Белоярская АЭС Расположена в городе Заречный, в Свердловской области, вторая промышленная атомная станция в стране (после Сибирской). На станции были сооружены три энергоблока: два с реакторами на тепловых нейтронах и один с реактором на быстрых нейтронах. В настоящее время единственным действующим энергоблоком является 3-й энергоблок с реактором БН-600 электрической мощностью 600 МВт, пущенный в эксплуатацию в апреле 1980 - первый в мире энергоблок промышленного масштаба с реактором на быстрых нейтронах. Он также является крупнейшим в мире энергоблоком с реактором на быстрых нейтронах.
8
слайд
Описание слайда:
9
слайд
Описание слайда:
Смоленская АЭС Смоленская АЭС – является крупнейшим предприятием Северо-Западного региона России. АЭС вырабатывает в восемь раз больше электроэнергии, чем другие электростанции области, вместе взятые. Введена в эксплуатацию в 1976 году
10
слайд
Описание слайда:
Смоленская АЭС Расположена рядом с городом Десногорск Смоленской области. Станция состоит из трёх энергоблоков, с реакторами типа РБМК-1000, которые введены в эксплуатацию в 1982, 1985 и 1990. В состав каждого энергоблока входят: один реактор тепловой мощностью 3200 МВт и два турбогенератора электрической мощностью по 500 МВт каждый.
11
слайд
Описание слайда:
12
слайд
Описание слайда:
13
слайд
Описание слайда:
Нововоронежская АЭС Нововоронежская АЭС – расположена на берегу Дона в 5 км от города энергетиков Нововоронежа и в 45 км к югу от Воронежа. Станция на 85 % обеспечивает потребности Воронежской области в электроэнергии, а также дает тепло для половины Нововоронежа. Введена в эксплуатацию в 1957 году.
14
слайд
Описание слайда:
Ленинградская АЭС Ленинградская АЭС – расположена в 80 км к западу от Санкт-Петербурга. На южном берегу Финского залива, снабжает электричеством примерно половину Ленинградской области. Введена в эксплуатацию в 1967 году.
15
слайд
Описание слайда:
Строящиеся АЭС 1 Балтийская АЭС 2 Белоярская АЭС-2 3 Ленинградская АЭС-2 4 Нововоронежская АЭС-2 5 Ростовская АЭС 6 Плавучая АЭС «Академик Ломоносов» 7 Прочие
16
слайд
Описание слайда:
Башкирская АЭС Башки́рская а́томная электроста́нция - недостроенная атомная электростанция, расположенная вблизи города Агидели в Башкортостане у слияния рек Белой и Камы. В 1990 году под давлением общественности после аварии на Чернобыльской АЭС строительство Башкирской АЭС было остановлено. Она повторила участь однотипных ей недостроенных Татарской и Крымской АЭС.
17
слайд
Описание слайда:
История На конец 1991 года в Российской Федерации функционировало 28 энергоблоков, общей номинальной мощностью 20 242 МВт. С 1991 года к сети было подключено 5 новых энергоблоков общей номинальной мощностью 5 000 МВт. На конец 2012 года в стадии строительства находятся ещё 8 энергоблоков, не считая блоков Плавучей атомной электростанции малой мощности. В 2007 году федеральные власти инициировали создание единого государственного холдинга «Атомэнергопром» объединяющего компании Росэнергоатом, ТВЭЛ, Техснабэкспорт и Атомстройэкспорт. 100 % акций ОАО «Атомэнергопром» передавалось одновременно созданной Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом».
18
слайд
Описание слайда:
Выработка электроэнергии В 2012 году российские атомные станции выработали 177,3 млрд.кВт ч, что составило 17,1% от общей выработки в Единой энергосистеме России. Объем отпущенной электроэнергии составил 165,727 млрд.кВт·ч. Доля атомной генерации в общем энергобалансе России около 18 %. Высокое значение атомная энергетика имеет в европейской части России и особенно на северо-западе, где выработка на АЭС достигает 42 %. После запуска второго энергоблока Волгодонской АЭС в 2010 году, председатель правительства России В. В. Путин озвучил планы доведения атомной генерации в общем энергобалансе России с 16 % до 20-30 % В разработках проекта Энергетической стратегии России на период до 2030 г. предусмотрено увеличение производства электроэнергии на атомных электростанциях в 4 раза.
19
слайд
Описание слайда:
Атомная энергетика в мире В современном быстроразвивающемся мире вопрос энергопотребления стоит очень остро. Невозобновляемость таких ресурсов как нефть, газ, уголь заставляет задуматься об альтернативных источниках электроэнергии, наиболее реальным из которых сегодня является атомная энергетика. Ее доля в мировой выработке электроэнергии составляет 16%. Больше половины этих 16% приходятся на США (103 энергоблока), Францию и Японию (59 и 54 энергоблока соответственно). Всего (по состоянию на конец 2006 года) в мире действуют 439 ядерных энергоблоков, еще 29 находятся в различных стадиях строительства.
20
слайд
Описание слайда:
Атомная энергетика в мире По оценкам ЦНИИАТОМИНФОРМ, до конца 2030 года в мире будет введено в строй около 570 ГВт АЭС (в первых месяцах 2007 года этот показатель составил около 367 ГВт). В настоящий момент лидером по строительству новых блоков является Китай, который строит 6 энергоблоков. За ним идет Индия с 5 новыми блоками. Замыкает же тройку Россия – 3 блока. Намерения строить новые энергоблоки высказывают также и другие страны, в том числе из бывшего СССР и социалистического блока: Украина, Польша, Белоруссия. Оно и понятно, ведь один ядерный энергоблок сэкономит за год такое количество газа, стоимость которого эквивалентна 350 млн долларов США.
21
слайд
Описание слайда:
22
слайд
Описание слайда:
23
слайд
Описание слайда:
24
слайд
Описание слайда:
Уроки Чернобыля Что произошло на Чернобыльской атомной электростанции 20 лет назад? Из-за действий сотрудников атомной электростанции реактор 4-го энергоблока вышел из-под контроля. Его мощность резко возросла. Графитовая кладка раскалилась добела и деформировалась. Стержни системы управления и защиты не смогли войти в реактор и остановить нарастание температуры. Каналы охлаждения разрушились, вода из них хлынула на раскаленный графит. Давление в реакторе возросло и привело к разрушению реактора и здания энергоблока. При соприкосновении с воздухом сотни тонн раскаленного графита загорелись. Стержни, в которых содержалось топливо и радиоактивные отходы, расплавились, и радиоактивные вещества хлынули в атмосферу.
25
слайд
Описание слайда:
Уроки Чернобыля. Потушить сам реактор было совсем не просто. Это нельзя было делать обычными средствами. Из-за высокой радиации и страшных разрушений невозможно было даже приблизиться к реактору. Горела многотонная графитовая кладка. Ядерное топливо продолжало выделять тепло, а система охлаждения была полностью разрушена взрывом. Температура топлива после взрыва достигала 1500 и более градусов. Материалы, из которых был сделан реактор, при такой температуре спекались с бетоном, ядерным топливом, образовывая неизвестные раньше минералы. Надо было остановить ядерную реакцию, понизить температуру обломков и прекратить выброс радиоактивных веществ в окружающую среду. Для этого шахту реактора с вертолетов забрасывали теплоотводящими и фильтрующими материалами. Это начали делать на второй день после взрыва, 27 апреля. Только через 10 дней, 6 мая, удалось существенно снизить, но не прекратить полностью радиоактивные выбросы
26
слайд
Описание слайда:
Уроки Чернобыля За это время огромное количество радиоактивных веществ, выброшенных из реактора, было разнесено ветрами за многие сотни и тысячи километров от Чернобыля. Там, где радиоактивные вещества выпадали на поверхность земли, образовывались зоны радиоактивного заражения. Люди получали большие дозы радиации, болели и умирали. Первыми умерли от острой лучевой болезни герои-пожарные. Страдали и умирали вертолетчики. Жители окрестных сел и даже удаленных районов, куда ветер принес радиацию, вынуждены были покинуть родные места и стать беженцами. Огромные территории стали непригодны для проживания и для ведения сельского хозяйства. Лес, река, поле все стало радиоактивным, все таило невидимую опасность
Слайд 1
Осадчая Е.В.
1
Презентация к уроку
"Атомная энергетика"
для учащихся 9 класса
Слайд 2
2
Почему возникла необходимость использования ядерного топлива?
Растущий рост потребления энергии в мире.
Природные запасы органического топлива - ограничены.
Мировая химическая промышленность увеличивает объём потребления угля и нефти для технологических целей, поэтому несмотря на открытие новых месторождений органического топлива и совершенствование способов его добычи, в мире наблюдается тенденция к увеличению его стоимости.
Слайд 3
3
Почему необходимо развивать атомную энергетику?
Мировые энергетические ресурсы ядерного горючего превышают энергоресурсы природных запасов органического топлива. Это открывает широкие перспективы для удовлетворения быстро растущих потребностей в топливе.
Проблему «энергетического голода» не решает использование возобновляемых источников энергии.
Очевидна необходимость развития атомной энергетики, которая занимает заметное место в энергетическом балансе ряда промышленных стран мира.
Слайд 4
4
Атомная
энергетика
Слайд 5
5
АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
ПРИНЦИП
Слайд 6
6
Эрнст Резерфорд
В 1937 году лорд Эрнст Резерфорд утверждал, что получение ядерной энергии в более или менее значительных количествах, достаточных для практического использования, никогда не будет возможным.
Слайд 7
7
Энрико Ферми
В 1942 г. под руководством Энрико Ферми в США был построен первый ядерный реактор.
Слайд 8
8
16 июля 1945 года в 5 часов 30 минут утра по местному времени в пустыне Аламогордо (штат Нью-Мехико, США) была испытана первая атомная бомба.
Но...
Слайд 9
9
В 1946 г. первый европейский реактор был создан в СССР под руководством И.В.Курчатова.
Под его руководством был разработан проект первой в мире АЭС.
Курчатов Игорь Васильевич
Слайд 10
10
В январе 1954 года со стапелей доков ВМФ США в Гротоне (штат Коннектикут) сошла подводная лодка нового типа - атомная, которой дали имя ее знаменитой предшественницы - Nautilus.
Первая советская атомная подводная лодка К-3 " Ленинский комсомол " 1958 г.
Первая подводная лодка
Слайд 11
11
27 июня 1954 году в Обнинске была пущена первая в мире атомная электростанция мощностью 5 МВт.
Первая АЭС
Слайд 12
12
Вслед за первой АЭС в 50-ые годы сооружаются АЭС:
Calder Hall-1 (1956 г., Великобритания);
Shippingport (1957 г., США);
Сибирская (1958 г., СССР);
G-2, Маркуль (1959 г., Франция).
После накопления опыта эксплуатации первенцев атомной энергетики в СССР, США, странах Западной Европы были разработаны программы сооружения головных образцов будущих серийных энергоблоков.
Слайд 13
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.
Первый атомный ледокол
Слайд 14
Слайд 16
16
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Экономия органического топлива.
Малые массы горючего.
Получение большой мощности с одного реактора.
Невысокая себестоимость энергии.
Отсутствие потребности в атмосферном воздухе.
Экологическая чистота (при правильной их эксплуатации).
Слайд 17
17
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Высокая квалификация и ответственность кадров.
Доступность для терроризма и шантажа с катастрофическими последствиями.
недостатки
Безопасность реактора.
Безопасность окружающих АЭС территорий.
Особенности ремонта.
Сложность ликвидации ядерного энергетического объекта.
Необходимость захоронения радиоактивных отходов.
Слайд 18
18
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Слайд 19
19
Факты:
В структуре топливно-энергетического баланса (ТЭБ) и электроэнергетики мира преобладают, соответственно, нефть (40%) и уголь (38%). В мировом ТЭБ газ (22%) занимает третье место после угля (25%), а в структуре электроэнергетики газ (16%) находится на предпоследнем месте, опережая только нефть (9%) и уступая всем остальным видам энергоносителей, включая атомную энергетику (17%).
Слайд 20
20
В России сложилась уникальная ситуация: газ доминирует как в ТЭБ (49%), так и в электроэнергетике (38%). Атомная энергия России занимает сравнительно скромное место (15%) в производстве электроэнергии по сравнению со среднемировыми показателями (17%).
Слайд 21
21
Использование мирного атома остается одним из приоритетных направлений развития российской энергетики. Несмотря на свое сравнительно скромное место в общем производстве электроэнергии по стране, атомная промышленность имеет огромное количество практических применений (создание вооружения с ядерными компонентами, экспорт технологий, освоение космоса). Количество нарушений в работе наших АЭС постоянно снижается: по количеству остановок энергоблоков Россия сегодня уступает только Японии и Германии.
Слайд 22
22
В условиях глобального кризиса энергоносителей, когда цена на нефть уже превысила отметку в $100 за баррель, развитие таких перспективных и высокотехнологичных областей, как ядерная промышленность, позволит России удержать и усилить свое влияние в мире.
07.02.2008
Слайд 2
Атомная энергетика
§66. Деление ядер урана. §67. Цепная реакция. §68. Ядерный реактор. §69. Атомная энергетика. §70. Биологическое действие радиации. §71. Получение и применение радиоактивных изотопов. §72. Термоядерная реакция. §73. Элементарные частицы. Античастицы.
Слайд 3
§66. Деление ядер урана
Кто и когда открыл деление ядер урана? Каков механизм деления ядра? Какие силы действуют в ядре? Что происходит при делении ядра? Что происходит с энергией при делении ядра урана? Как изменяется температура окружающей среды при делении ядер урана? Как велика выделенная энергия?
Слайд 4
Деление тяжелых ядер.
В отличие от радиоактивного распада ядер, сопровождающегося испусканием α- или β-частиц, реакции деления – это процесс, при котором нестабильное ядро делится на два крупных фрагмента сравнимых масс. В 1939 году немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деление ядер урана. Продолжая исследования, начатые Ферми, они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы – радиоактивные изотопы бария (Z = 56), криптона (Z = 36) и др. Уран встречается в природе в виде двух изотопов: урана-238 и урана-235 (99,3 %) и (0,7 %). При бомбардировке нейтронами ядра обоих изотопов могут расщепляться на два осколка. При этом реакция деления урана-235 наиболее интенсивно идет на медленных (тепловых) нейтронах, в то время как ядра урана-238 вступают в реакцию деления только с быстрыми нейтронами с энергией порядка 1 МэВ.
Слайд 5
Цепная реакция
Основной интерес для ядерной энергетики представляет реакция деления ядра урана-235. В настоящее время известны около 100 различных изотопов с массовыми числами примерно от 90 до 145, возникающих при делении этого ядра. Две типичные реакции деления этого ядра имеют вид: Обратите внимание, что в результате деления ядра, инициированного нейтроном, возникают новые нейтроны, способные вызвать реакции деления других ядер. Продуктами деления ядер урана-235 могут быть и другие изотопы бария, ксенона, стронция, рубидия и т. д.
Слайд 6
При делении ядра урана-235, которое вызвано столкновением с нейтроном, освобождается 2 или 3 нейтрона. При благоприятных условиях эти нейтроны могут попасть в другие ядра урана и вызвать их деление. На этом этапе появятся уже от 4 до 9 нейтронов, способных вызвать новые распады ядер урана и т. д. Такой лавинообразный процесс называется цепной реакцией
Схема развития цепной реакции деления ядер урана представлена на рисунке
Слайд 7
Коэффициент размножения
Для осуществления цепной реакции необходимо, чтобы так называемый коэффициент размножения нейтронов был больше единицы. Другими словами, в каждом последующем поколении нейтронов должно быть больше, чем в предыдущем. Коэффициент размножения определяется не только числом нейтронов, образующихся в каждом элементарном акте, но и условиями, в которых протекает реакция – часть нейтронов может поглощаться другими ядрами или выходить из зоны реакции. Нейтроны, освободившиеся при делении ядер урана-235, способны вызвать деление лишь ядер этого же урана, на долю которого в природном уране приходится всего лишь 0,7 %.
Слайд 8
Критическая масса
Наименьшая масса урана, при которой возможно протекание цепной реакции, называется критической массой. Способы уменьшения потери нейтронов: Использование отражающей оболочки (из бериллия), Уменьшение количества примесей, Применение замедлителя нейтронов (графит, тяжелая вода), Для урана-235 - M кр = 50 кг(r=9 см).
Слайд 9
Схема ядерного реактора
Слайд 10
В активной зоне ядерного реактора идет управляемая ядерная реакцияс выделением большого количество энергии.
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
Слайд 11
Домашнее задание
§66. Деление ядер урана. §67. Цепная реакция. §68. Ядерный реактор. Ответить на вопросы. Нарисовать схему реактора. Какие вещества и как применяются в ядерном реакторе? (письменно)
Слайд 12
Термоядерные реакции.
Реакции слияния легких ядер носят название термоядерных реакций, так как они могут протекать только при очень высоких температурах.
Слайд 13
Второй путь освобождения ядерной энергии связан с реакциями синтеза. При слиянии легких ядер и образовании нового ядра должно выделяться большое количество энергии. Особенно большое практическое значение имеет то, что при термоядерной реакции на каждый нуклон выделяется намного больше энергии, чем при ядерной реакции, например, при синтезе ядра гелия из ядер водорода выделяется энергия, равная 6 МэВ,а при делении ядра урана на один нуклон приходится »0,9 МэВ.
Слайд 14
Условия протекания термоядерной реакции
Чтобы два ядра вступили в реакцию синтеза, они должны сблизится на расстояние действия ядерных сил порядка 2·10–15 м, преодолев электрическое отталкивание их положительных зарядов. Для этого средняя кинетическая энергия теплового движения молекул должна превосходить потенциальную энергию кулоновского взаимодействия. Расчет необходимой для этого температуры T приводит к величине порядка 108–109 К. Это чрезвычайно высокая температура. При такой температуре вещество находится в полностью ионизированном состоянии, которое называется плазмой.
Слайд 15
Управляемая термоядерная реакция
Энергетически выгодная реакция. Однако она может идти лишь при очень высоких температурах (порядка несколько сотен млн. градусов). При большой плотности вещества такая температура может быть достигнута путем создания в плазме мощных электронных разрядов. При этом возникает проблема - трудно удержать плазму. Самоподдерживающиеся термоядерные реакции происходят в звездах
Слайд 16
Энергетический кризис
стал реальной угрозой для человечества. В связи с этим ученые предложили добывать изотоп тяжелого водорода - дейтерий - из морской воды и подвергать реакции ядерного расплава при температурах около 100 миллионов градусов Цельсия. При ядерном расплаве дейтерий, полученный из одного килограмма морской воды будет способен произвести столько же энергии, сколько выделяется при сжигании 300 литров бензина ___ ТОКАМАК (тороидальная магнитная камера с током)
Слайд 17
Наиболее мощный современный ТОКАМАК, служащий только лишь для исследовательских целей, находится в городе Абингдон недалеко от Оксфорда. Высотой в 10 метров, он вырабатывает плазму и сохраняет ей жизнь пока всего лишь около 1 секунды.
Слайд 18
ТОКАМАК (ТОроидальнаяКАмера с МАгнитными Катушками)
это электрофизическое устройство, основное назначение которого – формирование плазмы. Плазма удерживается не стенками камеры, которые не способны выдержать её температуру, а специально создаваемым магнитным полем, что возможно при температурах около 100 млн. градусов, и сохранение её достаточно долгое время в заданном объеме. Возможность получения плазмы при сверхвысоких температурах позволяет осуществить термоядерную реакцию синтеза ядер гелия из исходного сырья, изотопов водорода (дейтерия итрития