Вход в Личный кабинет

Пособия для подготовки школьников к сочинению

«Виды сочинений по литературе. 10-11 классы». Методическое пособие для учителя.

«Виды сочинений по литературе. 10-11 классы». Методическое пособие для учителя.

75 руб.

«Сочинение? Легко! 10-11 классы». Пособие для учащихся общеобразовательных организаций

«Сочинение? Легко! 10-11 классы». Пособие для учащихся общеобразовательных организаций

50 руб.

«Подготовка и проведение итогового сочинения по литературе». Методические рекомендации для образовательных организаций

«Подготовка и проведение итогового сочинения по литературе». Методические рекомендации для образовательных организаций

Бесплатно


Уже в продаже в электронном виде в Личном кабинете!

Ядерный реактор. 9-й класс

Разделы: Преподавание физики, Конкурс «Презентация к уроку»


Презентация к уроку

Загрузить презентацию (1,15 МБ)

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.


Цели урока:

  • Образовательные: актуализация имеющихся знаний; продолжить формирование понятий: деление ядер урана, цепная ядерная реакция, условия её протекания, критическая масса; ввести новые понятия: ядерный реактор, основные элементы ядерного реактора, устройство ядерного реактора и принцип его действия, управление ядерной реакцией, классификация ядерных реакторов и их использование;
  • Развивающие: продолжить формирование умений наблюдать и делать выводы, а также развивать интеллектуальные способности и любознательность учащихся;
  • Воспитательные: продолжить воспитание отношения к физике как к экспериментальной науке; воспитывать добросовестное отношение к труду, дисциплинированность, положительное отношение к знаниям.

Тип урока: изучение нового материала.

Оборудование: мультимедийная установка.

Ход урока

1. Организационный момент.

Ребята! Сегодня на уроке мы с вами повторим деление ядер урана, цепную ядерную реакцию, условия её протекания, критическую массу, узнаем, что такое ядерный реактор, основные элементы ядерного реактора, устройство ядерного реактора и принцип его действия, управление ядерной реакцией, классификацию ядерных реакторов и их использование.

2. Проверка изученного материала.

  1. Механизм деления ядер урана.
  2. Расскажите о механизме протекания цепной ядерной реакции.
  3. Приведите пример ядерной реакции деления ядра урана.
  4. Что называется критической массой?
  5. Как идет цепная реакция в уране, если его масса меньше кри­тической, больше критической?
  6. Чему равна критическая масса урана 295, можно ли умень­шить критическую массу?
  7. Какими способами можно изменить ход цепной ядерной ре­акции?
  8. С какой целью замедляют быстрые нейтроны?
  9. Какие вещества используют в качестве замедлителей?
  10. За счет каких факторов можно увеличить число свободных нейтронов в куске урана, обеспечив тем самым возможность протекания в нем реакции?

3. Объяснение нового материала.

Ребята, ответьте на такой вопрос: А что является главной частью любой атомной электростанции? (ядерный реактор)

Молодцы. Итак, ребята сейчас более подробно остановимся на этом вопросе.

Историческая справка.

Игорь Васильевич Курчатов— выдающийся советский физик, академик, основатель и первый директор Института атомной энергии с 1943 г. по 1960 г., главный научный руководитель атомной проблемы в СССР, один из основоположников использования ядерной энергии в мирных целях. Академик АН СССР (1943). Испытания первой атомной советской бомбы проводились в 1949 году. Через четыре года проводились успешные испытания первой в мире водородной бомбы. А в 1949 году Игорь Васильевич Курчатов начал работу над проектом атомной электростанции. Атомная электростанция – вестник мирного использования атомной энергии. Проект был успешно закончен: 27 июля 1954 наша атомная электростанция стала первой в мире! Курчатов ликовал и веселился как ребенок!

Определение ядерного реактора.

Ядерным реактором называется устройство, в котором осуществляется и поддерживается управляемая цепная реакция деления некоторых тяжелых ядер.

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.

Основными элементами ядерного реактора являются:

  • ядерное горючее(уран 235, уран 238, плутоний 239);
  • замедлитель нейтронов (тяжелая вода, графит и др.);
  • теплоноситель для вывода энергии, образующейся при работе реактора (вода, жидкий натрий и др.);
  • Регулирующие стержни (бор, кадмий) - сильно поглощающие нейтроны
  • Защитная оболочка, задерживающая излучения (бетон с же­лезным наполнителем).

Принцип действия ядерного реактора

Ядерное топливо располагается в активной зоне в виде вертикальных стержней, называемых тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ). ТВЭЛы предназначены для регулирования мощности реактора.

Масса каждого топливного стержня значительно меньше критической, поэтому в одном стержне цепная реакция происходить не может. Она начинается после погружения в активную зону всех урановых стержней.

Активная зона окружена слоем вещества, отражающего нейтроны (отражатель) и защитной оболочкой из бетона, задерживающего нейтроны и другие частицы.

Отвод тепла от топливных элементов. Теплоноситель - вода омывает стержень, нагретая до 300°С при высоком давлении, поступает в теплообменники.

Роль теплообменника - вода, нагретая до 300°С, отдает тепло обычной воде, превращается в пар.

Управление ядерной реакцией

Управление реактором осуществляется при помощи стержней, содержащих кадмий или бор. При выдвинутых из активной зоны реактора стержнях К > 1, а при полностью вдвинутых — К < 1. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции. Управление ядерными реакторами осуществляется дистанционно с помощью ЭВМ.

Реактор на медленных нейтронах.

Наиболее эффективное деление ядер урана-235 происходит под действием медленных нейтронов. Такие реакторы называются реакторами на медленных нейтронах. Вторичные нейтроны, образующиеся в результате реакции деления, являются быстрыми. Для того чтобы их последующее взаимодействие с ядрами урана-235 в цепной реакции было наиболее эффективно, их замедляют, вводя в активную зону замедлитель — вещество, уменьшающее кинетическую энергию нейтронов.

Реактор на быстрых нейтронах.

Реакторы на быстрых нейтронах не могут работать на естественном уране. Реакцию можно поддерживать лишь в обогащенной смеси, содержащей не менее 15% изотопа урана. Преимущество реакторов на быстрых нейтронах в том, что при их работе образуется значительное количество плутония, который затем можно использовать в качестве ядерного топлива.

Гомогенные и гетерогенные реакторы.

Ядерные реакторы в зависимости от взаимного размещения горючего и замедлителя подразделяются на гомогенные и гетерогенные. В гомогенном реакторе активная зона представляет собой однородную массу топлива, замедлителя и теплоносителя в виде раствора, смеси или расплава. Гетерогенным называется реактор, в котором топливо в виде блоков или тепловыделяющих сборок размещено в замедлителе, образуя в нем правильную геометрическую решетку.

Преобразование внутренней энергии атомных ядер в электрическую энергию.

Ядерный реактор является основным элементом атомной электростанции (АЭС), преобразующей тепловую ядерную энергию в электрическую. Преобразование энергии происходит по следующей схеме:

  • внутренняя энергия ядер урана —
  • кинетическая энергия нейтронов и осколков ядер —
  • внутренняя энергия воды —
  • внутренняя энергия пара —
  • кинетическая энергия пара —
  • кинетическая энергия ротора турбины и ротора генератора —
  • электрическая энергия.

Использование ядерных реакторов.

В зависимости от назначения ядерные реакторы бывают энергетические, конверторы и размножители, исследовательские и многоцелевые, транспортные и промышленные.

Ядерные энергетические реакторы используются для выработки электроэнергии на атомных электростанциях, в судовых энергетических установках, атомных теплоэлектроцентралях, а также на атомных станциях теплоснабжения.

Реакторы, предназначенные для производства вторичного ядерного топлива из природного урана и тория, называются конверторами или размножителями. В реакторе-конверторе вторичного ядерного топлива образуется меньше первоначально израсходованного.

В реакторе-размножителе осуществляется расширенное воспроизводство ядерного топлива, т.е. его получается больше, чем было затрачено.

Исследовательские реакторы служат для исследований процессов взаимодействия нейтронов с веществом, изучения поведения реакторных материалов в интенсивных полях нейтронного и гамма-излучений, радиохимических в биологических исследований, производства изотопов, экспериментального исследования физики ядерных реакторов.

Реакторы имеют различную мощность, стационарный или импульсный режим работы. Многоцелевыми называются реакторы, служащие для нескольких целей, например, для выработки энергии и получения ядерного топлива.

Экологические катастрофы на АЭС

  • 1957 г. – авария в Великобритании
  • 1966 г. – частичное расплавление активной зоны после выхода из строя охлаждения реактора неподалеку от Детройта.
  • 1971 г. – много загрязненной воды ушло в реку США
  • 1979 г. – крупнейшая авария в США
  • 1982 г. – выброс радиоактивного пара в атмосферу
  • 1983 г. – страшная авария в Канаде (20 минут вытекала радиоактивная вода – по тонне в минуту)
  • 1986 г. – авария в Великобритании
  • 1986 г. – авария в Германии
  • 1986 г. – Чернобыльская АЭС
  • 1988 г. – пожар на АЭС в Японии

Современные АЭС оснащены ПК, а раньше даже после аварии реакторы продолжали работать, так как не было автоматической системы отключения.

4. Закрепление материала.

  1. Что называют ядерным реактором?
  2. Что является ядерным горючим в реакторе?
  3. Какое вещество служит замедлителем нейтронов в ядерном реакторе?
  4. Каково назначение замедлителя нейтронов?
  5. Для чего нужны регулирующие стержни? Как ими пользуются?
  6. Что используется в качестве теплоносителя в ядерных реакторах?
  7. Для чего нужно, чтобы масса каждого уранового стержня была меньше критической массы?

5. Выполнение теста.

  1. Какие частицы участвуют в делении ядер урана?
    А. протоны;
    Б. нейтроны;
    В. электроны;
    Г. ядра гелия.
  2. Какая масса урана является критической?
    А. наибольшая, при которой возможно протекание цепной реакции;
    Б. любая масса;
    В. наименьшая, при которой возможно протекание цепной реакции;
    Г. масса, при которой реакция прекратится.
  3. Чему приблизительно равна критическая масса урана 235?
    А. 9 кг;
    Б. 20 кг;
    В. 50 кг;
    Г. 90 кг.
  4. Какие вещества из перечисленных ниже могут быть использованы в ядерных реакторах в качестве замедлителей нейтронов?
    А. графит;
    Б. кадмий;
    В. тяжёлая вода;
    Г. бор.
  5. Для протекания цепной ядерной реакции на АЭС нужно, чтобы коэффициент размножения нейтронов был:
    А. равен 1;
    Б. больше 1;
    В. меньше 1.
  6. Регулирование скорости деления ядер тяжелых атомов в ядерных реакторах осуществляется:
    А. за счет поглощения нейтронов при опускании стержней с поглотителем;
    Б. за счет увеличения теплоотвода при увеличении скорости теплоносителя;
    В. за счет увеличения отпуска электроэнергии потребителям;
    Г. за счет уменьшения массы ядерного топлива в активной зон при вынимании стержней с топливом.
  7. Какие преобразования энергии происходят в ядерном реакторе?
    А. внутренняя энергия атомных ядер превращается в световую энергию;
    Б. внутренняя энергия атомных ядер превращается в механическую энергию;
    В. внутренняя энергия атомных ядер превращается в электрическую энергию;
    Г. среди ответов нет правильного.
  8. В 1946 году в Советском Союзе был построен первый ядерный реактор. Кто был руководителем этого проекта?
    А. С. Королев;
    Б. И. Курчатов;
    В. Д. Сахаров;
    Г. А. Прохоров.
  9. Какой путь вы считаете самым приемлемым для повышения надежности АЭС и предотвращения заражения внешней среды?
    А. разработка реакторов, способных автоматически охладить активную зону реактора независимо от воли оператора;
    Б. повышение грамотности эксплуатации АЭС, уровня профессиональной подготовленности операторов АЭС;
    В. разработка высокоэффективных технологий демонтажа АЭС и переработки радиоактивных отходов;
    Г. расположение реакторов глубоко под землей;
    Д. отказ от строительства и эксплуатации АЭС.
  10. Какие источники загрязнения окружающей среды связаны с работой АЭС?
    А. урановая промышленность;
    Б. ядерные реакторы разных типов;
    В. радиохимическая промышленность;
    Г. места переработки и захоронения радиоактивных отходов;
    Д. использование радионуклидов в народном хозяйстве;
    Е. ядерные взрывы.

Ответы: 1 Б; 2 В; 3 В; 4 А, В; 5 А; 6 А; 7 В;. 8 Б; 9 Б. В; 10 А, Б, В, Г, Е.

6. Итоги урока.

- Что нового узнали сегодня на уроке?

- Что понравилось на уроке?

- Какие есть вопросы?

СПАСИБО ЗА РАБОТУ НА УРОКЕ!