Презентация "Ядерная энергетика. Мир элементарных частиц" 11 класс

Ядерная Ядерная энергетика. Мир энергетика. Мир элементарных элементарных частиц частиц

Ядерный реактор Ядерный реактор Ядерным (или атомным) Ядерным (или атомным) реактором называется реактором называется устройство, в котором устройство, в котором осуществляется управляемая осуществляется управляемая реакция деления ядер.  реакция деления ядер.

В 1954 г начала действовать первая В 1954 г начала действовать первая     Мощность составляла всего 5000 Мощность составляла всего 5000 Впервые была получена Впервые была получена в мире АЭС (в СССР в городе в мире АЭС (в СССР в городе Обнинске Калужской области) Обнинске Калужской области) кВт. кВт. электрическая энергия, источником электрическая энергия, источником которой служило ядро атома. которой служило ядро атома. элементов – урана и плутония, но элементов – урана и плутония, но не любые, а ядра изотопов. не любые, а ядра изотопов. При делении ядер выделяется При делении ядер выделяется энергия – она и «работает» в АЭС.  энергия – она и «работает» в АЭС. Топливом служат ядра тяжёлых Топливом служат ядра тяжёлых

Процессы в ядерном реакторе Процессы в ядерном реакторе Поэтому в реакторе, Поэтому в реакторе, Ядро урана 235 наиболее Ядро урана 235 наиболее эффективно эффективно захватывает медленные медленные захватывает нейтроны с с нейтроны последующим последующим делением ядер делением ядер работающем на работающем на естественном уране, естественном уране, используются используются замедлители нейтронов замедлители нейтронов для повышения для повышения коэффициента коэффициента размножения нейтронов размножения нейтронов

Реакция деления  Реакция деления Ядро урана Ядро урана самопроизвольно самопроизвольно распадается на распадается на несколько осколков с несколько осколков с выходом нейтронов. выходом нейтронов. Нейтроны попадают в Нейтроны попадают в ядра соседних атомов, ядра соседних атомов, разбивая их и разбивая их и высвобождая ещё высвобождая ещё нейтроны и огромное нейтроны и огромное количество тепла. количество тепла. При делении 1г урана При делении 1г урана выделяется столько же выделяется столько же тепла, сколько при тепла, сколько при сжигании 3т угля. сжигании 3т угля.

Основные элементы ядерного Основные элементы ядерного реактора реактора 1)Ядерное горючее: уран 235, 238, плутоний уран 235, 238, плутоний 1)Ядерное горючее: 2)Замедлитель нейтронов: тяжёлая вода, тяжёлая вода, 2)Замедлитель нейтронов: графит графит 3)Теплоноситель: вода, жидкий натрий (для вода, жидкий натрий (для 3)Теплоноситель: вывода энергии) вывода энергии) 4)Регулирующие стержни: кадмий, бор, кадмий, бор, 4)Регулирующие стержни: графит (хорошо поглощают нейтроны) графит (хорошо поглощают нейтроны)

Управляемая реакция идёт в атомном Управляемая реакция идёт в атомном реакторе в главной его части – реакторе в главной его части – активной зоне, которую , которую активной зоне выкладывают графитовыми выкладывают графитовыми кирпичами и омывают водой. кирпичами и омывают водой. В неё вводят трубки с изотопами В неё вводят трубки с изотопами урана или плутония и стержни из урана или плутония и стержни из бора или кадмия. бора или кадмия. Ходом реакции управляют, поднимая Ходом реакции управляют, поднимая или опуская стержни-поглотители. или опуская стержни-поглотители. Если дать «прореагировать» всем Если дать «прореагировать» всем нейтронам, произойдёт взрыв. нейтронам, произойдёт взрыв.

Одноконтурная АЭС Одноконтурная АЭС Тепло, которое выделяется в Тепло, которое выделяется в результате реакции, нагревает, результате реакции, нагревает, омывающую реактор воду до омывающую реактор воду до нескольких сот градусов. нескольких сот градусов. В зоне пониженного давления она В зоне пониженного давления она мгновенно превращается в пар, мгновенно превращается в пар, который и крутит турбины. который и крутит турбины. Недостаток: вода , прошедшая вода , прошедшая Недостаток: через реактор, становится через реактор, становится радиоактивной и делает радиоактивной и делает радиоактивным оборудование. радиоактивным оборудование

Двухконтурная АЭС Двухконтурная АЭС АЭС сложнее, но гораздо чище АЭС сложнее, но гораздо чище Вода первого контура кипятит воду Вода первого контура кипятит воду во втором, и тот остаётся во втором, и тот остаётся неактивированным. неактивированным.

АЭС. Общий вид АЭС. Общий вид

Атомный реактор Московского Атомный реактор Московского инженерно-физического инженерно-физического института института

• ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ, , мельчайшие известные мельчайшие известные частицы физической материи частицы физической материи • Представления об Представления об элементарных частицах элементарных частицах отражают ту степень в отражают ту степень в познании строения материи, познании строения материи, которая достигнута которая достигнута современной наукой.  современной наукой

• Характерная особенность Характерная особенность элементарных частиц — элементарных частиц — способность к взаимным способность к взаимным превращениям;; превращениям • Это не позволяет Это не позволяет рассматривать элементарные рассматривать элементарные частицы как простейшие, частицы как простейшие, неизменные «кирпичики неизменные «кирпичики мироздания», подобные мироздания», подобные атомам Демокрита.  атомам Демокрита

Число частиц, называемых в современной Число частиц, называемых в современной теории элементарными частицами, очень теории элементарными частицами, очень велико. велико. Каждая элементарная частица (за Каждая элементарная частица (за исключением абсолютно нейтральных исключением абсолютно нейтральных частиц) имеет свою античастицу свою античастицу.. частиц) имеет Всего вместе с античастицами открыто (на Всего вместе с античастицами открыто (на Из них стабильны Из них 1978) более 350350 элементарных частиц. элементарных частиц. 1978) более стабильны фотон, электронное и фотон, электронное и мюонное нейтрино, электрон, протон и их мюонное нейтрино, электрон, протон и их античастицы; остальные элементарные остальные элементарные античастицы; частицы самопроизвольно распадаются частицы самопроизвольно распадаются за время от 1033 с для свободного с для свободного за время от 10 нейтрона до 10-22-22 — 10 нейтрона до 10 резонансов. резонансов. — 10-24-24 с для с для

• Однако нельзя считать, что Однако нельзя считать, что нестабильные элементарные нестабильные элементарные частицы «состоят» из частицы «состоят» из стабильных хотя бы потому, стабильных хотя бы потому, что одна и та же частица что одна и та же частица может распадаться может распадаться несколькими способами на несколькими способами на различные элементарные различные элементарные частицы. частицы

• Классификация Классификация элементарных частиц элементарных частиц производится по типам по типам производится фундаментальных фундаментальных взаимодействий, в которых в которых взаимодействий, они участвуют, и на основе они участвуют, и на основе законов сохранения ряда законов сохранения ряда физических величин. физических величин. • Отдельную «группу» Отдельную «группу» составляет фотон фотон. . составляет

Частицы со спином 1/2, не участвующие в участвующие в Частицы со спином 1/2, не сильном взаимодействии и обладающие и обладающие сильном взаимодействии сохраняющейся внутренней сохраняющейся внутренней характеристикой — лептонным зарядом, характеристикой — лептонным зарядом, образуют группу лептонов лептонов  образуют группу СПИН (англ. spin, букв. — СПИН (англ. spin, букв. — вращение), собственно вращение), собственно момент количества момент количества движения микрочастицы, движения микрочастицы, имеющий квантовую имеющий квантовую природу и не связанный природу и не связанный с движением частицы с движением частицы как целого; как целого;

• Адроны делятся на , называются адронами адронами. . барионы и и • Элементарные частицы, Элементарные частицы, участвующие во всех во всех участвующие фундаментальных фундаментальных взаимодействиях, включая взаимодействиях, включая сильное, называются сильное Адроны делятся на барионы мезоны. . мезоны • По современным представлениям, По современным представлениям, адроны имеют сложную адроны имеют сложную внутреннюю структуру: внутреннюю структуру: *барионы состоят из 3 кварков, *барионы состоят из 3 кварков, *мезоны — из кварка и антикварка. *мезоны — из кварка и антикварка.

• При столкновениях элементарных При столкновениях элементарных частиц происходят всевозможные частиц происходят всевозможные превращения их друг в друга превращения их друг в друга (включая рождение многих (включая рождение многих дополнительных частиц), не дополнительных частиц), не запрещаемые законами запрещаемые законами сохранения. сохранения. • Последовательная теория Последовательная теория элементарных частиц, которая , которая элементарных частиц предсказывала бы возможные предсказывала бы возможные значения масс элементарных значения масс элементарных частиц и другие их внутренние частиц и другие их внутренние характеристики, еще не создана еще не создана  характеристики,