Ядерный реактор. Применение ядерной энергии



Цель урока: формировать представление о реакторе как об устройстве, в котором идет управляемая реакция деления ядер; горючее, замедлители, управляющие стержни, теплоноситель – составляющие элементы реактора.

Ход урока

1. Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса

1) Почему оказалось возможным осуществить реакцию деления урана?

2) Каков механизм деления ядра?

3) Какая реакция деления получила название цепной реакцией?

4) Каков коэффициент размножения нейтронов?

5) Как образуется плутоний?

6)



Задача. QUOTE

7) Задача. QUOTE

2. Изучение нового материала

По плакату рассказать, как происходит цепная реакция на тепловых нейтронах.

Элементы ядерного реактора.

1) Ядерное горючее: QUOTE

2) Замедлители нейтронов: тяжелая или обычная вода, графит…

3) Теплоноситель для вывода энергии: вода, жидкий натрий…

4)

Стержни для регулирования скорости реакции: стержни содержащие кадмий или бор для поглощения нейтронов.

5) Защитная оболочка снаружи реактора: для задержания γ – излучения и нейтронов оболочку делают из бетона с железным наполнителем.

Критическая масса.

Наименьшая масса ядерного горючего, при которой может протекать цепная ядерная реакция, называют критической массой.

Критическая масса для QUOTE равна 50 кг – это шар R=9 cм (уран самое тяжелое вещество); если использовать замедлители и отражатели, то критическая масса становится равной 250 грамм.

Реакторы на быстрых нейтронах.

Это – реакторы, работающие без замедлителей нейтронов. Горючее для таких реакторов представляет смесь, содержащая 15% остальное естественный уран.

Реакторы такого типа называют реакторами – размножителями, так как они воспроизводят ядерное горючее. Коэффициент воспроизводства равен 1,5; т.е. при делении 1кг изотопа получают 1,5 кг плутония.

Первые ядерные реакторы.

В 1942 году в США коллективом ученых под руководством Э. Ферми была осуществлена первая цепная реакция деления урана.

В 1946 году первый ядерный реактор был запущен в СССР, коллективом физиков под руководством И. В. Курчатова.

Развитие ядерной энергетики.

В1954 году было осуществлено превращение ядерной энергии в энергию электрическую, т.е. построена первая атомная электростанция мощностью 5000 кВт в городе Обнинске. Энергия, выделяющаяся в реакторе, шла на превращение воды в пар, который вращал турбину и связанный с ней генератор, который вырабатывал электрический ток.

Объяснить по плакату как происходит превращение ядерной энергии в энергию электрическую.

В нашей стране АЭС строятся в районах с плотным проживанием населения, так как они имеют преимущества перед другими видами электростанций.

1) Не потребляют органическое топливо.

2) Не загружают для перевозок железнодорожный транспорт.

3) Не потребляют атмосферный кислород.

4) Не загрязняют окружающую среду золой и продуктами сгорания.

Однако получение электрической энергии на АЭС имеет и много отрицательных факторов.

1) В реакторах на медленных нейтронах используется всего 1 – 2% ядерного горючего. Отходы надо утилизировать, а с этим пока большие проблемы.

2) Небольшой срок службы реакторов – 20 лет. Демонтаж АЭС создает сложные проблемы, так как все конструкционные материалы подвергались многолетнему воздействию радиации работать с ними опасно.

Выбор строить или не строить АЭС за людьми, которые должны знать все положительные и отрицательные стороны таких электростанций.

Ядерное оружие.

Взрыв атомной бомбы – это неуправляемая цепная реакция с огромным коэффициентом размножения нейтронов.

Атомные бомбы бывают урановые (используется чистый QUOTE ) и плутониевые (ядерное горючее – QUOTE )

При взрыве резко повышается температура, достигая десятков миллионов кельвин; из-за повышения давления образуется взрывная волна.

Взрыв сопровождается сильным излучением γ- лучей и нейтронов, которые опасны для живых организмов.

Еще более мощный взрыв получают с помощью термоядерной бомбы.

Война с применением ядерного оружия не принесет победы, так как может привести к гибели всю нашу цивилизацию.

3. Закрепление изученного материала.

1) Задача. Из теории ядерных реакций, известно, что при одном делении ядра изотопа урана освобождается 200 MэВ энергии. Какое количество энергии можно получить при делении 1г урана?

Решение. Массовое число изотопа урана А=235. Число атомов в 1г урана: n= QUOTE ;

n= QUOTE ≈ 25,6∙1020; E= 200∙25,6∙1020= 5,1∙10²³ MэВ ≈ 2,3∙104кВт∙ч.

Подведем итоги урока

Домашнее задание: § 110, 112, №1226.



Ядерный реактор. Применение ядерной энергии