Презентация "Ядерный реактор. Ядерная энергетика" 11 класс

Цепные ядерные Цепные ядерные реакции. Ядерный Ядерный реакции. реакции. Ядерная реакции. Ядерная реактор. Термоядерные реактор. Термоядерные энергетика. энергетика. §107-110, 112 §107-110, 112 Вид урока: ИНМ ИНМ Вид урока: Цель: способствовать развитию информационно – способствовать развитию информационно – Цель: коммуникативной компетенции коммуникативной компетенции Задача: рассмотреть механизм цепных ядерных рассмотреть механизм цепных ядерных Задача: реакций, устройство и принцип работы ядерного реакций, устройство и принцип работы ядерного реактора, ознакомиться с термоядерными реакциями и реактора, ознакомиться с термоядерными реакциями и проблемами ядерной энергетики проблемами ядерной энергетики

Ядерная реакция Ядерная реакция Изменения атомных ядер при Изменения атомных ядер при взаимодействии их друг с другом или с взаимодействии их друг с другом или с другими частицами. другими частицами. Условия протекания: Условия протекания: 1.1.сближение сближение ядер на очень малое ядер на очень малое расстояние (для действия ядерных расстояние (для действия ядерных сил) сил) 2.достаточно большая 2.достаточно большая скорость кинетическая энергия кинетическая энергия (электростатические силы (электростатические силы отталкивания) отталкивания) скорость ядер – ядер –

Виды ядерных реакций Виды ядерных реакций 1.Синтеза – образование ядра из менее 1.Синтеза – образование ядра из менее массивных ядер массивных ядер Особенности: Особенности: *большая скорость ядер (Е *большая скорость ядер (Екк) ) *сближение ядер на очень малое *сближение ядер на очень малое расстояние расстояние *высокая температура среды (десятки *высокая температура среды (десятки млн млн 00С)С) 2.Деления – расщепление ядра на менее 2.Деления – расщепление ядра на менее массивные ядра массивные ядра Пример: деление ядер урана Пример: деление ядер урана

Ядерная цепная реакция – реакция, – реакция, Ядерная цепная реакция в которой частицы, вызывающие в которой частицы, вызывающие её (нейтроны), образуются как её (нейтроны), образуются как продукты этой реакции продукты этой реакции Эта реакция сопровождается Эта реакция сопровождается выделением огромной энергии выделением огромной энергии (около 200МэВ на ядро) (около 200МэВ на ядро) 1г урана выделяет энергию = 1г урана выделяет энергию = энергии при сжигани энергии при сжигани • *3т угля *3т угля • *2,5т нефти *2,5т нефти

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.

Коэффициент размножения Коэффициент размножения нейтронов – – отношение числа отношение числа нейтронов нейтронов в каком-либо нейтронов в каком-либо «поколении» к числу нейтронов «поколении» к числу нейтронов предшествующего «поколения» предшествующего «поколения» kk >= 1, главное условие течения >= 1, главное условие течения цепной реакции цепной реакции Критическая масса – наименьшая – наименьшая Критическая масса масса делящегося вещества, при масса делящегося вещества, при которой может протекать цепная которой может протекать цепная ядерная реакция ядерная реакция

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 или тяжёлая или 2)Замедлитель нейтронов: обычная вода, графит обычная вода, 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) 5)Защитная оболочка 5)Защитная оболочка - задерживает - задерживает γ-излучение и нейт γ-излучение и нейт роны (из бетона с роны (из бетона с железным наполните железным наполните лем)  лем)

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

Термоядерные реакции Термоядерные реакции Это реакции слияния лёгких ядер Это реакции слияния лёгких ядер при очень высокой температуре. при очень высокой температуре. Их необходимо сблизить на Их необходимо сблизить на расстояние действия ядерных сил: расстояние действия ядерных сил: Энергия, выделяющаяся при этом Энергия, выделяющаяся при этом превышает энергию при цепных превышает энергию при цепных реакциях. реакциях. Дейтерий + тритий: 3,5 МэВ на один Дейтерий + тритий: 3,5 МэВ на один нуклон нуклон Деление урана: 1 МэВ на один Деление урана: 1 МэВ на один нуклон  нуклон

Термоядерные реакции играют большую Термоядерные реакции играют большую роль в эволюции Вселенной. роль в эволюции Вселенной. Энергия излучения Солнца имеет Энергия излучения Солнца имеет термоядерное происхождение. термоядерное происхождение. Термоядерные реакции играют Термоядерные реакции играют решающую роль в в эволюции решающую роль в в эволюции химического состава вещества во химического состава вещества во Вселенной. Вселенной. выделением энергии, обеспечивающей выделением энергии, обеспечивающей излучение света звёздами на излучение света звёздами на протяжении миллиардов лет. протяжении миллиардов лет. на Земле – практически неисчерпаемый на Земле – практически неисчерпаемый источник энергии. источник энергии. Осуществление термоядерной реакции Осуществление термоядерной реакции Все эти реакции сопровождаются Все эти реакции сопровождаются