"Ядерный реактор" урок + презентация физика 9 класс.

№

Этап урока

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

1

Орг. момент

Здравствуйте ребята. Садитесь. Сегодня 11 ноября, а тема нашего сегодняшнего урока «Ядерный реактор». Запишите в тетради.

Сегодня на уроке мы с вами узнаем, что такое ядерный реактор, основные элементы ядерного реактора и принцип его действия.

Слушают учителя, настраиваются на работу.

2

Первичное усвоение новых знаний

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

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

Историческая справка.

Игорь Васильевич Курчатов— выдающийся советский физик, академик, основатель и первый директор Института атомной энергии, главный научный руководитель атомной проблемы в СССР, один из основоположников использования ядерной энергии в мирных целях. В 1949 году Игорь Васильевич начал работу над проектом атомной электростанции. Проект был успешно закончен: 27 июля 1954 наша атомная электростанция стала первой в мире!

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.

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

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).

Слушают объяснение учителя, где непонятно задают/отвечают (на) вопросы.

3

Показ дем- ии.

Разбор материала, показанного в видеофрагменте.

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

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

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. А далее этот пар с бешенной скорость вращает турбину, а она в свою очередь приводит в движение электрогенератор, который вырабатывает электрический ток.

Смотрят видеофрагмент, слушают разбор материала, увиденного в видеофрагменте.

4

Первичное усвоение новых знаний.

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.

Экологические катастрофы на АЭС

• 1979 г. – крупнейшая авария в США

• 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

• Что же именно произошло на ЧАЭС?

     В планах была остановка четвертого энергоблока для того, чтобы провести очередной планово- предупредительный ремонт и заодно провести эксперимент. В рамках эксперимента должны были происходить испытания «выбег ротора турбогенератора». Проект, предложенный генеральным проектировщиком, рассматривался как эффективный и экономичный способ получения дополнительной системы электроснабжения.
     Примерно за сутки до такого события как авария на Чернобыле, мощность реактора была снижена наполовину. Снижение мощности было обязательным условием эксперимента. По этой же причине было произведено отключение системы аварийного охлаждения.
     Примерно в течение двух часов мощность реактора была снижена до того уровня, который и был предусмотрен программой, однако потом, по непонятным причинам, мощность реактора не смогла удержаться на нужном уровне, вышла из-под контроля. Начальник смены принял решение о том, чтобы восстановить мощность ректора. Спустя определенное время операторы станции добились восстановления мощности работы реактора, но через несколько минут она начала расти вновь. Только после часа работы операторам, наконец, удалось стабилизировать работу реактора. Стержни ручного регулирования продолжали извлекаться.
     Из-за того, что произошло дополнительное увеличение расходов теплоносителя через реактор, а система охлаждения была отключена, произошло образование чрезмерного количества пара. В результате, когда теплоноситель вошел в активную зону, температура в реакторе приблизилась к точке кипения. Ситуация стала становиться неуправляемой. Почувствовав неладное, начальник смены дал команду прекратить эксперимент. Оператор нажал кнопку аварийной защиты, но система ЧАЭС не отреагировала так, как должна. По истечении всего лишь нескольких секунд были расшифрованы и зарегистрированы различные сигналы. Они свидетельствовали о том, что мощность реактора росла, затем система регистрации просто вышла из строя. Не сработала и система аварийной защита. Из-за большого количества пара в реакторе происходит сбой в активной зоне, где располагаются урановые стержни- ТВЭЛы. Опасные процессы продолжали происходить. Менее чем через минуту после «успешного» старта эксперимента произошел взрыв, последствия которого демонстрируют фото чернобыльской аварии до сих пор.

     В ходе расследования было выявлено масса нарушений работы операторов и начальства АЭС, возможно неправильная  установка и эксплуатация самого реактора.
     Современные АЭС оснащены ПК, а раньше даже после аварии реакторы продолжали работать, так как не было автоматической системы отключения.

Закрепление материала.

1.Что называют ядерным реактором?

2.Какие частицы участвуют в делении ядер урана?
А. протоны;
Б. нейтроны;
В. электроны;
Г. ядра гелия.

3. Какие вещества из перечисленных ниже могут быть использованы в ядерных реакторах в качестве замедлителей нейтронов?

А. графит;

Б. кадмий;

В. тяжёлая вода;

Г. бор.

4.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.

5.В 1946 году в Советском Союзе был построен первый ядерный реактор. Кто был руководителем этого проекта?
А. С. Королев;
И. В. Курчатов;
В. Д. Сахаров;
Г. А. Прохоров.

6.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.

Слушают объяснение учителя, где непонятно задают/отвечают (на) вопросы.

5

Информация о д/з.

§76,77, вопросы на стр. 255.

Записывают д/з в дневник.

6

Рефлексия

Акцентирует внимание на конечных результатах учебной деятельности обучающихся на уроке.

Подают дневники для выст. оценок.