Презентация "Ядерные технологии"

Миф о Фаэтоне. С античного барельефа
Как вы считаете, научилоcь ли человечество управлять такими «конями», как ядерные технологии?

Вред и польза от ядерных технологий.

...Техника – только средство, сама по себе она не хороша и не дурна. Всё зависит от того, что из неё делает человек, чему она служит и в какие условия он её ставит.

К. Ясперс

Подвести учащихся к пониманию возможности использования ядерных реакций в качестве основного источника энергии. Осознать достоинства и недостатки, присущие ЯТ.
Развивать умения вычислять из текста существенные признаки информации, аргументировано свою позицию о целесообразности использования ЯТ, используя денотатный граф.

Используемые приемы: «Денотатный граф» и таблица «Плюс. Минус. Интересно»

Форма работы: групповая

Ход конференции.

Стадия вызова. (Обозначить ключевыми словами-глаголами роль ЯТ в жизни человека)
Стадия осмысления (Прочитать текст, выделяя ключевые слова, продолжая задание, полученное на стадии вызова)
Стадия рефлексии (

Сообщение 1
Деление ядер урана под воздействием нейтронов с одновременным испусканием вторичных нейтронов было открыто Отто Чаном и Фрицем Штрассманом в 1938 г. С тех пор в США в обстановке строжайшей секретности начались работы по созданию мощного оружия. В 1942 г. под руководством Энрико Ферми в США был создан первый ядерный реактор, основанный на цепной реакции деления ядер. В июле 1945 г. в США была испытана первая атомная бомба. Позднее атомное оружие было создано и в СССР. В начале 195-х годов в США, а затем и в СССР было создано термоядерное оружие.

Сообщение 2
Должен ли ученый, чьи разработки могут принести зло людям, нести ответственность за то, как будут использоваться результаты его работ? Многие ученые - физики, осознав, какое оружие создано в результате их научных разработок, активно занимались общественной деятельностью, связанной с проблемой запрета или нераспрастранения этого оружия. В качестве примера можно привести Альберта Эйнштейна, не принимавшего непосредственного участия в разработке атомной бомбы, но поддерживавшего инициативу по созданию этого проэкта. Другие примеры - "отец атомной бомбы" в США Роберт Опенгеймер и "отец водородной бомбы" в СССР Андрей Сахаров.

Сообщение 3
Мировой общественностью давно осознана опасность распростронения ядерного оружия. Даже однократное локальное применение ядерного заряда может вызвать огромные жертвы и привести к серьезным экономическим последствиям на обширной территории. Однако клуб ядерных держав растет. Как должно реагировать на это мировое сообщество?

Положительный денотатный граф

Применяют

Служат

Позволяют

Являются

Исследовать явления диффузии, физико-химические процессы в живых организмах

Метод радиоактивного анализа в археологии и медицине

Длительный период

Источником
энергии

Не регистрируются

Вредно воздействуют

Отрицательный денотатный граф

Уничтожают

Вызывают

Загрязняют на длительный период

Органами чувств

Мутации

На все живое

Гидросферу, атмосферу и почву

Человечество

Выступление докладчиков

Трагедия на АЭС Фукусима-1 заставила мир содрогнуться. Правительства многих стран поручили своим ведомствам проверить, способны ли их АЭС пережить стихийные бедствия или природные катастрофы. Германия закрыла несколько АЭС и пообещала в обозримом будущем полностью отказаться от ядерной энергетики.
Катастрофа на Фукусима Дайичи поставила под сомнение миф о безопасности ядерной энергетики. В Японии заговорили о коррупции в ядерном энергетическом секторе, об усилиях ввести общественность в заблуждение и о многочисленных примерах «кумовства» между энергетическими компаниями и государственными учреждениями, которые их курируют.
Япония больше не заинтересована в развитии ядерной энергетики. На сегодняшний момент в Японии до мая 2012 года отключены 90% из 54 ядерных реакторов. Многие местные чиновники заявили, что не дадут разрешения на перезапуск этих реакторов. Ядерная индустрия сулит всем проблемы с энергоснабжением, но Япония доказывает своим примером, что и без «мирного атома» можно жить.

В целом, карта классификаций ядерных отходов в России делит их на три вида: Твердый ядерный мусор. К нему относится огромное количество материалов технического обслуживания в сферах энергетики, одежда персонала, мусор, скапливающийся в ходе работы. Такие отходы сжигают в печах, после чего пепел смешивается со специальной цементной смесью. Ее заливают в бочки, запаивают и отправляют в хранилище. Захоронение подробно описано ниже. Жидкие. Процесс работы атомных реакторов невозможен без использования технологических растворов. Кроме того, сюда относится вода, которую применяют для обработки спец костюмов и мытья работников. Жидкости тщательно выпаривают, а дальше происходит захоронение. Жидкие отходы нередко перерабатываются и используются в качестве топлива для атомных реакторов. Элементы конструкции реакторов, транспорта и средств технического контроля на предприятии составляют отдельную группу. Их утилизация — самая дорогостоящая. На сегодняшний день существует два выхода: установка саркофага или демонтаж с его частичной дезактивацией и дальнейшее отправление в хранилище на захоронение. Карта ядерных отходов в России также определяет низкоактивные и высокоактивные: Низкоактивные отходы — возникают в процессе деятельности лечебных учреждений, институтов и исследовательских центров.

Здесь радиоактивные вещества применяются для проведения химических тестов. Уровень радиации, излучаемой этими материалами, очень низок. Правильная утилизация позволяет превратить опасный мусор в обычный приблизительно за несколько недель, после чего его можно уничтожить как обычные отходы. Высокоактивные отходы — это отработанное топливо реакторов и материалы, применяемые в военной промышленности для разработки ядерного оружия. Топливо на станциях представляет собой специальные стержни с радиоактивным веществом. Реактор функционирует примерно 12 — 18 месяцев, после чего топливо необходимо менять. Объем отходов при этом просто колоссальный. И эта цифра растет во всех странах, развивающих сферу атомной энергетики. Утилизация высокоактивных отходов должна учитывать все нюансы, чтобы избежать катастрофы для окружающей среды и человека. Переработка и утилизация На данный момент существует несколько методов утилизации ядерных отходов. Все они имеют свои преимущества и недочеты, но как ни крути, не позволяют полностью избавиться от опасности радиоактивного воздействия. Захоронение Захоронение отходов — наиболее перспективный метод утилизации, который особенно активно применяется в России. Сначала происходит процесс витрификации или «остекловывания» отходов.

Отработавшее вещество кальцинируют, после чего в смесь добавляется кварц, и такое «жидкое стекло» вливается в специальные цилиндрические формы из стали. Полученный стеклянный материал устойчив к воздействию воды, что уменьшает возможность попадания радиоактивных элементов в среду. Готовые цилиндры заваривают и тщательно моют, избавляясь от малейшего загрязнения. Далее они отправляются в хранилище на очень длительное время. Хранилище устраивают на геологических устойчивых территориях, чтобы хранилище не было повреждено. Геологическое захоронение осуществляют на глубине более 300 метров таким образом, чтобы в течение долгого времени отходы не нуждались в дальнейшем обслуживании. Сжигание Часть ядерных материалов, как уже говорилось выше, представляет собой непосредственные результаты производства, а своего рода побочный мусор в сфере энергетики.

Это материалы, в ходе производства подвергшиеся облучению: макулатура, дерево, одежда, бытовой мусор. Все это сжигается в специально спроектированных печах, позволяющих минимизировать уровень токсичных веществ в атмосферу. Пепел, среди прочих отходов, подвергается цементированию. Цементирование Захоронение (один из способов) ядерных отходов в России путем цементирования – одна из самых распространенных практик. Суть заключается в помещении облученных материалов и радиоактивных элементов в специальные контейнеры, которые затем заливают специальным раствором. В состав такого раствора входит целый коктейль из химических элементов. В результате он практически не подвергается воздействию внешней среды, что позволяет достичь практически неограниченного срока. Но стоит сделать оговорку, что подобное захоронение возможно только для утилизации отходов среднего уровня опасности. Уплотнение Давняя и достаточно надежная практика, нацеленная на захоронение и уменьшение объема отходов.

Она не применяется для переработки основных топливных материалов, но позволяет обработать другие отходы низкого уровня опасности. В данной технологии применяются гидравлические и пневматические прессы с низкой силой давления. Повторное применение Использование радиоактивного материала в области энергетики происходит не в полной мере – в силу специфики активности данных веществ. Отработавшие свое, отходы все еще остаются потенциальным источником энергии для реакторов. В современном мире и тем более в России ситуация с энергетическими ресурсами довольно серьезная, и потому вторичное использование ядерных материалов в качестве топлива для реакторов уже не кажется невероятным. Сегодня существуют методы, позволяющие применять отработавшее сырье для применения в сферах энергетики. Радиоизотопы, содержащиеся в отходах, используют для обработки пищевых продуктов и в качестве «батарейки» для работы термоэлектрических реакторов. Но пока технология еще находится в развитии, и идеального метода переработки не найдено.

Тем не менее, переработка и уничтожение ядерных отходов позволяет частично разрешить вопрос с подобным мусором, используя его в качестве топлива для реакторов. К сожалению в России подобный метод избавления от ядерного мусора практически не развивается. Объемы В России во всем мире объемы ядерных отходов, отправляющихся на захоронение, составляют десятки тысяч кубометров ежегодно. Каждый год европейские хранилища принимают около 45 тысяч кубометров отходов, а в США такой объем поглощает лишь один полигон в штате Невада. Ядерные отходы и работы связанные с ними за рубежом и в России – это деятельность специализированных предприятий, снабженных качественной техникой и оборудованием. На предприятиях отходы подвергаются различным способам обработки, описанным выше. В результате удается уменьшить объем, снизить уровень опасности и даже использовать некоторый мусор в сфере энергетики как топливо для атомных реакторов. Мирный атом давно доказал, что все не так просто. Область энергетики развивается, и будет развиваться. То же можно сказать и о военной сфере. Но если на выброс других отходов мы иногда закрываем глаза, неправильно утилизированные ядерный мусор может стать причиной тотальной катастрофы для всего человечества. Поэтому этот вопрос требует скорейшего решения, пока не поздно.

Климатические эффекты
Долгое время при планировании военных действий с использованием ядерного оружия человечество тешило себя иллюзией, что атомная война может в итоге окончиться победой одной из враждующих сторон. Исследования последствий ядерных ударов установили, что самым страшным последствием будет являться не наиболее предсказуемое радиоактивное поражение, а климатические последствия, о которых менее всего задумывались прежде. Изменение климата будет настолько сильным, что человечество не в состоянии его пережить.
В большинстве исследований ядерный взрыв ассоциировался с извержением вулкана, представлявшегося природной моделью ядерного взрыва.
При извержении, как и при взрыве в атмосферу выбрасывается огромное количество мелких частиц, не пропускающих солнечный свет, а, следовательно, понижающих температуру атмосферы.
Последствия взрыва атомной бомбы приравнивались к взрыву вулкана Тамбор в 1814 году, имевшего большую взрывную силу, чем заряд, сброшенный на Нагасаки. После этого извержения в северном полушарии были зарегистрированы самые низкие температуры в летнее время.
Поскольку целью бомбардировок будут являться преимущественно города, где наряду с такими последствиями как радиация, разрушение строений, средств сообщения и др., то одним из главных катастрофических последствий станут пожары. Из-за которых в воздух поднимутся не только облака пыли, но и масса сажи.

Разрушение озонового слоя
Оседание сажи и пыли и восстановление освещенности, которое рано или поздно все же произойдет, скорее всего, не будет являться таким уж благом.
В настоящее время нашу планету окружает озоновый слой - часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км, в которой под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулярный кислород диссоциирует на атомы, затем соединяющиеся с другими молекулами О2, образуя озон О3.
В высокой концентрации озон способен поглощать жесткое ультрафиолетовое излучение и защищать все живое на земле от излучения губительного для него. Существует теория, что наличие озонового слоя дало возможность возникновению многоклеточной жизни на суше.
Озоновый слой легко разрушается под воздействием различных веществ.

В 1905 Альберт Эйнштейн издал свою специальную теорию относительности. Согласно этой теории, соотношение между массой и энергией выражено уравнением E = mc^2, которое значит, что данная масса (m) связана с количеством энергии (E) равной этой массе, умноженной на квадрат скорости света (c). Очень малое количество вещества эквивалентно к большому количеству энергии. Например, 1 кг вещества, преобразованного в энергию был бы эквивалентен энергии, выпущенной, при взрыве 22 мегатонн тротила.
В 1938 г, в результате экспериментов немецких химиков Отто Хана и Фритца Страссманна (1902-80), им удается разбить атом урана на две приблизительно равных части при помощи бомбардировки урана нейтронами. Британский физик Отто Роберт Фриш (1904-79), объяснил как при делении ядра атома выделяется энергия.
В начале 1939 года французский физик Жолио-Кюри сделал вывод, что возможна цепная реакция, которая приведет к взрыву чудовищной разрушительной силы и что уран может стать источником энергии, как обычное взрывное вещество.
Эйнштейн и Шилард пишут письмо американскому президенту ..Это заключение стало толчком для разработок по созданию ядерного оружия. Европа была накануне Второй мировой войны, и потенциальное обладание таким мощным оружием подталкивало милитаристские круги на быстрейшее его создание, но тормозом стала проблема наличия большого количества урановой руды для широкомасштабных исследований.

7 стран, обладающих ядерным оружием, образуют ядерный клуб. На создание собственной атомной бомбы каждое из этих государств потратило миллионы. Разработки шли годами. Но без одарённых физиков, которым было поручено вести исследования в этой сфере, ничего бы не вышло.
Роберт Оппенгеймер
Родители человека, под руководством которого была создана первая в мире атомная бомба, к науке не имели никакого отношения. Папа Оппенгеймера занимался текстильной торговлей, мама — художница. Роберт досрочно окончил Гарвард, прослушал курс термодинамики и увлекся экспериментальной физикой.
После нескольких лет работы в Европе Оппенгеймер переехал в Калифорнию, где на протяжении двух десятилетий читал лекции.

Когда в конце 1930-х годов немцы открыли деление урана, ученый задумался о проблеме ядерного оружия. С 1939 года он активно участвовал в создании атомной бомбы в рамках Манхэттенского проекта и руководил лабораторией в Лос-Аламос.
Там же 16 июля 1945 году впервые опробовали «детище» Оппенгеймера. «Я стал смертью, уничтожителем миров», сказал физик после испытаний.
Через несколько месяцев атомные бомбы сбросили на японские города Хиросима и Нагасаки. Оппенгеймер с тех пор настаивал на использование атомной энергии исключительно в мирных целях. Став фигурантом уголовного дела из-за своей неблагонадежности, ученый был отстранён от секретных разработок. Он скончался в 1967 году от рака гортани.

Игорь Курчатов
СССР обзавелся собственной атомной бомбой на четыре года позже американцев. Без помощи разведчиков не обошлось, но преуменьшать заслуги работавших в Москве ученых не стоит. Атомными исследованиями руководил Игорь Курчатов. Его детство и юность прошли в Крыму, где он поначалу выучился на слесаря. Потом окончил физмат Таврического университета, продолжил учиться в Петрограде. Там же поступил в лабораторию знаменитого Абрама Иоффе.
Курчатов возглавил советский атомный проект, когда ему было всего 40 лет. Годы кропотливой работы с привлечением ведущих специалистов принесли долгожданные результаты. Первое в нашей стране ядерное оружие под названием РДС-1 испытали на полигоне в Семипалатинске 29 августа 1949 года.

Накопленный Курчатовым и его командой опыт позволил Советскому союзу впоследствии запустить первую в мире промышленную атомную электростанцию, а также атомный реактор для подлодки и ледокола, чего до этого никому не удавалось.
промышленных и административных зданий.
С конца 1950-х годов Сахаров много времени уделял правозащитной деятельности. Осуждал гонку вооружений, критиковал коммунистическую власть, высказывался за отмену смертной казни и против принудительного психиатрического лечения инакомыслящих. Выступал против ввода советских войск в Афганистан. Андрей Сахаров был удостоен Нобелевской премии мира, а в 1980 году был за свои убеждения сослан в Горький, где неоднократно объявлял голодовки и откуда смог вернуться в Москву только в 1986 году.

Андрей Сахаров
Водородная бомба появилась сначала у США. Но американский образец был размером с трехэтажный дом и весила более 50 тонн. Между тем изделие РДС-6с, созданное Андреем Сахаровым, весило всего 7 тонн и могло поместиться на бомбардировщик.
Во время войны Сахаров, находясь в эвакуации, окончил с отличием МГУ. Работал инженером-изобретателем на военном заводе, потом поступил в аспирантуру ФИАН. Под руководством Игоря Тамма он трудился в научно-исследовательской группе по разработке термоядерного оружия. Сахаров придумал основной принцип советской водородной бомбы — слойку.
Испытания первой советской водородной бомбы прошли в 1953 году
Испытания первой советской водородной бомбы прошли под Семипалатинском в 1953 году. Чтобы оценить разрушительные способности, на полигоне построили город из

Бертран Голдшмидт
Идеологом французской ядерной программы был Шарль де Голль, а создателем первой бомбы — Бертран Голдшмидт. До начала войны будущий специалист учился химии и физике, присоединился к Марии Кюри. Немецкая оккупация и отношения вишистского правительства к евреям заставили Голдшмидта прекратить занятия и эмигрировать в США, где он сотрудничал сначала с американскими, а потом с канадскими коллегами.
В 1945 году Голдшмидт стал одним из создателей комиссии по атомной энергетики Франции. Первое испытание созданной под его руководством бомбы произошло лишь 15 лет спустя — на юго-западе Алжира.

Цянь Саньцян
КНР пополнила клуб ядерных держав только в октябре 1964 года. Тогда китайцы провели испытания собственной атомной бомбы мощностью в 20 с лишним килотонн. Развивать эту отрасль Мао Цзэдун решил после первой поездки в Советский союз. В 1949 году возможности ядерного оружия великому кормчему показал Сталин.
Китайским атомным проектом занимался Цянь Саньцян. Выпускник физфака университета Цинхуа, он за казенный счет уехал учиться во Францию. Работал в радиевом институте Парижского университета. Цянь много общался с иностранными ученными и проводил довольно серьезные исследования, но затосковал по родине и вернулся в Китай, прихватив в подарок от Ирэн Кюри несколько граммов радия.
В Пекине Цянь возглавил институт атомной энергии, куда звал одаренных специалистов из Западной и Восточной Европы. Вслед за атомной Китай испытал и водородную бомбу. По некоторым данным, членство в элитном ядерном клубе стоило КНР миллионов долларов и погибших жителей.

Радиоуглеродное датирование - метод датирования органических материалов путем измерения содержания радиоактивного изотопа углерода 14С. Этот метод широко применяется в археологии и науках о Земле.
Земля постоянно подвергается воздействию космического излучения, значительной частью которого являются потоки элементарных частиц (корпускулярное излучение). Взаимодействие этих частиц с атомами азота (большая составляющая земной атмосферы) приводит к тому, что ряд атомов превращается в изотоп углерода С-14. Количество образуемого изотопа 14С в земной атмосфере составляет около 2 атомов за 1 с на 1 см2 поверхности. Радиоактивный углерод входит в состав углекислого газа CO2, который опускается в нижние слои атмосферы и перемешивается с обычной углекислотой. Путем фотосинтеза радиоуглерод связывается в органических веществах и попадает в клетки растений и животных. Этот процесс носит циклический характер и протекает со сдвигом во времени. Результатом является почти мгновенное образование радиоактивного углерода в атмосфере и гораздо более позднее появление углерода в биосфере.

При распаде ядра урана выделяется энергия 200 МэВ. При синтезе одного ядра гелия из четырех протонов выделяется энергия около 24 МэВ. Эта энергия более чем в 100000 раз превосходит энергию, получаемую при сжигании равной массы бензина.

Для осуществления реакций термоядерного синтеза на Земле требуются температуры, в несколько раз превосходящие температуру в недрах Солнца. Как вы думаете, почему?

Тритиевая подсветка

Образующиеся в результате ядерных реакций нейтроны также могут оказывать вредное воздействие на организм. Почему?
Что и во сколько раз больше – энергия, образовавшаяся при делении 1 г урана, или энергия, образовавшаяся при синтезе 1 г гелия?

Общий вывод: радиоактивное излучение в большой дозе опасно для здоровья человека. Способность отельных изотопов ядер к радиоактивному распаду находит применение при анализе различных процессов, в частности для определения возраста органических остатков растений и животных. ( Новый портфель).

Реакции распада тяжёлых ядер и синтеза лёгких ядер могут использоваться для получения энергии. Для этого необходимо осуществить условия самоподдерживания этих реакций.

Ядерное оружие и проблема его нераспространения.

…Нелишне напомнить, что манхэттенский проект по созданию американской атомной бомбы, обеспечивающей на определённом этапе преимущество США, был сделан руками эмигрантов. Хотим ли мы, чтобы наши учёные сейчас участвовали в чём-нибудь подобном?
Ю. С. Осипов

Цель конференции: Ознакомиться с историей создания ядерного оружия. Понять, как повлияло осознание учёными опасности появления такого оружия на их мировоззрение. Изучить современные проблемы, связанные с нераспространением ядерного оружия.
Форма работы: групповая
План конференции:
Создатели ядерного оружия.
Моральная ответственность учёного.
Проблема нераспространения ядерного оружия.

Как и кем создавалось ядерное оружие? Должен ли учёный, чьи разработки могут впоследствии причинить вред человечеству, нести моральную ответственность? Чем объясняется борьба за нераспространение ядерного оружия? Возможно ли навсегда остановить его распространение?

Словом можно убить, словом можно спасти,
Словом можно полки за собой повести.
Вадим Шефнер. Слова

На примере цитаты из стихотворения В. Шефнера поразмышляйте, всегда ли творец задумывается о последствиях им созданного. Должна ли быть моральная ответственность как у учёного, так и у писателя? Что, на ваш взгляд, страшнее: разящее слово или атомная бомба?

Создание ядерного оружия происходило при участии лучших физиков того времени как в США, так и в СССР. Последствия применения ядерного оружия – огромные людские жертвы и возможность глобальной катастрофы, вплоть до уничтожения жизни на Земле, побудили многих учёных бороться за ограничение ядерного оружия и прекращения его распространения.

Осознание опасности гонки ядерного вооружения мировым сообществом стимулировало его принять все возможные меры к прекращению распространения ядерного оружия.

Почему опасна радиация? Какое практическое применение находят радиоактивные изотопы? Почему ядерные реакции при одинаковой массе исходных веществ дают гораздо большую энергию, чем химические реакции? Что необходимо для создания самоподдерживающихся ядерных реакций?