Презентация на тему "ядерная энергетика". Атомная энергетика и её экологические проблемы презентация к уроку по физике на тему Ядерная энергетика достоинства и недостатки презентация
1 из 29
Презентация на тему:
№ слайда 1
Описание слайда:
№ слайда 2
Описание слайда:
№ слайда 3
Описание слайда:
ГидроэлектростанцииЛюди издавна задумывались над тем, как заставить работать реки.Уже в древности – в Египте, Китае, Индии – водяные мельницы для помола зерна появились задолго до ветряных – в государстве Урарту (на территории нынешней Армении), но были известны ещё в XIII в. до н. э.Одними из первых электростанций были «Гидроэлектростанции». Строились эти электростанции на горных реках где довольно сильное течение. Строительство ГЭС позволило сделать судоходными многие реки, так как строение плотин поднимало уровень воды и затапливало речные пороги, которые препятствовали свободному прохождению речных судов.
№ слайда 4
Описание слайда:
Выводы: Для создания напора воды необходима плотина. Однако плотины ГЭС ухудшают условия обитания водяной фауны. Запруженные реки, замедлив течение, зацветают, уходят под воду обширные участки пахотной земли. Населённые пункты (в случае постройки плотины) будут затоплены, ущерб, который будет нанесен, несравним с выгодой строительства ГЭС. Кроме этого необходима система шлюзов для пропускания судов и рыбопропускные или водозаборные сооружения для орошения полей и водоснабжения. И хотя ГЭС имеют немалые преимущества перед тепловыми и атомными электростанциями, так как не нуждаются в топливе и потому вырабатывают более дешевую электроэнергию
№ слайда 5
Описание слайда:
Теплоэлектростанции На тепловых электростанциях источником энергии служит топливо: уголь газ нефть, мазут, горючие сланцы. Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Большая часть энергии теряется вместе с выбросами горячего пара. С экологической точки зрения ТЭС является наиболее загрязняющей. Деятельность тепловых электростанций неотъемлемо связана со сжиганием огромного количества кислорода и образованием углекислого газа и окислов других химических элементов. В соединении с молекулами воды они образуют кислоты, которые в виде кислотных дождей падают нам на головы. Не будем забывать и о "парниковом эффекте" - его влияние на изменение климата наблюдается уже сейчас!
№ слайда 6
Описание слайда:
Атомная электростанцияЗапасы источников энергии ограничены. По разным подсчетам, залежей угля в России при существующем уровне его добычи осталось на 400-500 лет, а газа и того меньше - на 30-60. И здесь на первое место выходит ядерная энергетика. Всё большую роль в энергетике начинают играть атомные электростанции. В настоящее время АЭС нашей страны дают около 15,7% электроэнергии. Атомная электростанция - основа энергетики использующей ядерную энергию для целей электрификации и теплофикации.
№ слайда 7
Описание слайда:
Выводы: Ядерная энергетика основана на делении тяжёлых ядер нейтронами с образованием из каждого двух ядер – осколков и нескольких нейтронов. При этом освобождается колоссальная энергия, которая в последствии расходуется на нагревание пара. Работа любого завода или машины, вообще любая деятельность человека связана с возможностью возникновения риска для здоровья человека и окружающей среды. Как правило, люди с большей опаской относятся к новым технологиям, особенно если они слышали о возможных авариях. И атомные станции - не исключение.
№ слайда 8
Описание слайда:
Ветряные электростанцииУже очень давно, видя, какие разрушения могут приносить бури и ураганы, человек задумался над тем, нельзя ли использовать энергию ветра. Энергия ветра очень велика. Эту энергию можно получать, не загрязняя окружающую среду. Но у ветра есть два существенных недостатка: энергия сильно рассеяна в пространстве и ветер не предсказуем – часто меняет направление, вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы, что ломает ветряки. Для получения энергии ветра применяют самые разные конструкции: от многолопастной «ромашки» и винтов вроде самолётных пропеллеров с тремя, двумя и даже одной лопастью до вертикальных роторов. Вертикальные конструкции хороши тем, что улавливают ветер любого направления; остальным приходится разворачиваться по ветру.
№ слайда 9
Описание слайда:
Выводы: Строительство, содержание и ремонт ветроустановок, круглосуточно работающих под открытым небом в любую погоду, стоят недёшево. Ветроэлектростанции такой же мощности как ГЭС, ТЭЦ или АЭС, по сравнению с ними должна занимать очень большую площадь, чтобы как-то компенсировать изменчивость ветра. Ветряки ставят так, чтобы они не загораживали друг друга. Поэтому строят огромные «ветряные фермы», в которых ветродвигатели стоят рядами на обширном пространстве и работают на единую сеть. В безветренную погоду такая электростанция может использовать воду набранную в ночное время. Размещение ветряков и водохранилища требуют больших площадей, которые используются под пахоту. К тому же ветроэлектростанции не безвредны: они мешают полётам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны, вращающимися лопастями, создавая помехи приёму телепередач в близлежащих населённых пунктах.
№ слайда 10
Описание слайда:
Солнечные электростанцииВ тепловом балансе Земли солнечное излучение играет решающую роль. Мощность излучения, падающего на Землю, определяет предельную мощность, которую можно выработать на Земле без существенного нарушения теплового баланса. Интенсивность солнечного излучения и продолжительность солнечного сияния в южных районах страны дают возможность с помощью солнечных батарей получить достаточно высокую температуру рабочего тела для его использования в тепловых установках.
№ слайда 11
Описание слайда:
Выводы: Большая рассеянность энергии и нестабильность её поступления – недостатки солнечной энергетики. Эти недостатки частично компенсируется использованием аккумулирующих устройств, но всё же атмосфера Земли мешает получению и использованию «чистой» солнечной энергии. Для увеличения мощности СЭС необходимо установка большого числа зеркал и солнечных батарей - гелиостатов, которые должны оборудоваться с системой автоматического слежения за положением солнца. Преобразование одного вида энергии в другой неизбежно сопровождается выделением тепла, которое ведёт к перегреванию земной атмосферы.
№ слайда 12
Описание слайда:
Геотермальная энергетикаОколо 4% всех запасов воды на нашей планете сосредоточено под землёй – в толщах горных пород. Воды, температура которых превышает 20 градусов по Цельсию, называют термальными. Нагреваются подземные воды в результате радиоактивных процессов протекающих в недрах земли. Люди научились использовать глубинное тепло Земли в хозяйственных целях. В странах где термальные воды подходят близко к поверхности земли, сооружают геотермальные электростанции (геоТЭС). ГеоТЭС устроены относительно просто: здесь нет котельной, оборудования для подачи топлива, золоуловителей и многих других приспособлений, необходимых для тепловых электростанций. Поскольку топливо у таких электростанций бесплатное, то и себестоимость вырабатываемой электроэнергии низкая.
№ слайда 13
Описание слайда:
Ядерная энергетика Отрасль энергетики, использующая ядерную энергию для электрификации и теплофикации; Область науки и техники, разрабатывающая методы и средства преобразования ядерной энергии в электрическую и тепловую. Основа ядерной энергетики - атомные электростанции. Первая атомная электростанция (5 МВт), положившая начало использованию ядерной энергии в мирных целях, была пущена в СССР в 1954. К началу 90-х гг. в 27 странах мира работало свыше 430 ядерных энергетических реакторов общей мощностью около 340 ГВт. По прогнозам специалистов, доля ядерной энергетики в общей структуре выработки электроэнергии в мире будет непрерывно возрастать при условии реализации основных принципов концепции безопасности атомных электростанций.
№ слайда 14
Описание слайда:
Развитие ядерной энергетики 1942 г. в США под руководством Энрико Ферми был построен первый ядерный реакторФЕРМИ (Fermi) Энрико (1901-54), итальянский физик, один из создателей ядерной и нейтронной физики, основатель научных школ в Италии и США, иностранный член-корреспондент АН СССР (1929). В 1938 эмигрировал в США. Разработал квантовую статистику (статистика Ферми - Дирака; 1925), теорию бета-распада (1934). Открыл (с сотрудниками) искусственную радиоактивность, вызванную нейтронами, замедление нейтронов в веществе (1934). Построил первый ядерный реактор и первым осуществил в нем (2.12.1942) цепную ядерную реакцию. Нобелевская премия (1938).
№ слайда 15
Описание слайда:
Развитие ядерной энергетики1946 г. в Советском Союзе под руководством Игоря Васильевича Курчатова создан первый европейский реактор. КУРЧАТОВ Игорь Васильевич (1902/03-1960), российский физик, организатор и руководитель работ по атомной науке и технике в СССР, академик АН СССР (1943), трижды Герой Социалистического Труда (1949, 1951, 1954).Исследовал сегнетоэлектрики. Совместно с сотрудниками обнаружил ядерную изомерию. Под руководством Курчатова сооружен первый отечественный циклотрон (1939), открыто спонтанное деление ядер урана (1940), разработана противоминная защита кораблей, созданы первый в Европе ядерный реактор (1946), первая в СССР атомная бомба (1949), первые в мире термоядерная бомба (1953) и АЭС (1954).Основатель и первый директор Института атомной энергии (с 1943, с 1960 - имени Курчатова).
Cлайд 1
* ATOMCON-2008 26.06.2008 Стратегия развития атомной энергетики России до 2050 года Рачков В.И., Директор Департамента научной политики Госкорпорации «Росатом», доктор технических наук, профессорCлайд 2
* Мировые прогнозы развития атомной энергетики Выравнивание удельных энергопотреблений в развитых и развивающихся странах потребует увеличения спроса на энергоресурсы к 2050 г. в три раза. Существенную долю прироста мировых потребностей в топливе и энергии может взять на себя атомная энергетика, отвечающая требованиям крупномасштабной энергетики по безопасности и экономике. WETO - «World Energy Technology Outlook - 2050», Еuropean Commission, 2006 «The Future of Nuclear Energy», Massachusetts Institute of Technology, 2003
Cлайд 3
* Состояние и ближайшие перспективы развития атомной энергетики мира в 12 странах строятся 30 ядерных энергоблоков общей мощностью 23,4 ГВт(э). около 40 стран официально заявили о намерениях создать ядерный сектор в своей национальной энергетике. К концу 2007 года в 30-ти странах мира (в которых живут две трети населения планеты) действовали 439 ядерных энергетических реакторов общей установленной мощностью 372,2 ГВт(эл). Ядерная доля в электрической генерации в мире составила 17%. Страна Кол-во реакторов, шт. Мощность, МВт Доля АЭ в произв. э/э, % Франция 59 63260 76,9 Литва 1 1185 64,4 Словакия 5 2034 54,3 Бельгия 7 5824 54,1 Украина 15 13107 48,1 Швеция 10 9014 46,1 Армения 1 376 43,5 Словения 1 666 41,6 Швейцария 5 3220 40,0 Венгрия 4 1829 36,8 Корея, Юж. 20 17451 35,3 Болгария 2 1906 32,3 Чехия 6 3619 30,3 Финляндия 4 2696 28,9 Япония 55 47587 27,5 Германия 17 20470 27,3 Страна Кол-во реакторов, шт. Мощность, МВт Доля АЭ в произв. э/э, % США 104 100582 19,4 Тайвань (Китай) 6 4921 19,3 Испания 8 7450 17,4 Россия 31 21743 16,0 Великобритания 19 10222 15,1 Канада 18 12589 14,7 Румыния 2 1300 13,0 Аргентина 2 935 6,2 ЮАР 2 1800 5,5 Мексика 2 1360 4,6 Нидерланды 1 482 4,1 Бразилия 2 1795 2,8 Индия 17 3782 2,5 Пакистан 2 425 2,3 Китай 11 8572 1,9 Итого 439 372202 17,0
Cлайд 4
* Двухэтапное развитие атомной энергетики Энергетика на тепловых реакторах и накопление в них плутония для запуска и параллельного освоения быстрых реакторов. Развитие на основе быстрых реакторов крупномасштабной АЭ, постепенно замещающей традиционную энергетику на ископаемом органическом топливе. Стратегической целью развития АЭ являлось овладение на основе быстрых реакторов неисчерпаемыми ресурсами дешевого топлива – урана и, возможно, тория. Тактической задачей развития АЭ было использование тепловых реакторов на U-235 (освоенных для производства оружейных материалов, плутония и трития, и для атомных подводных лодок) с целью производства энергии и радиоизотопов для народного хозяйства и накопления энергетического плутония для быстрых реакторов.
Cлайд 5
* Атомная отрасль России В настоящее время отрасль включает в себя: Ядерно-оружейный комплекс (ЯОК). Комплекс по обеспечению ядерной и радиационной безопасности (ЯРБ). Ядерный энергетический комплекс (ЯЭК): ядерно-топливный цикл; атомная энергетика. Научно-технический комплекс (НТК). Госкорпорация «РОСАТОМ» призвана обеспечить единство системы управления в целях синхронизации программ развития отрасли с системой внешних и внутренних приоритетов России. Основная задача ОАО «Атомэнергопром» - формирование глобальной компании, успешно конкурирующей на ключевых рынках.
Cлайд 6
* В 2008 году работают 10 АЭС (31 энергоблок) мощностью – 23,2 ГВт. В 2007 году АЭС произвели 158,3 млрд.кВт.ч электроэнергии. Доля АЭС: в общем производстве электроэнергии – 15,9% (в европейской части – 29,9%); в общей установленной мощности - 11,0%. АЭС России в 2008 году
Cлайд 7
Cлайд 8
* Недостатки современной ядерной энергетики Открытый ЯТЦ тепловых реакторов - ограниченный топливный ресурс и проблема обращения с ОЯТ. Большие капитальные затраты на сооружение АЭС. Ориентация на энергоблоки большой единичной мощности с привязкой к электросетевым узлам и крупным электропотребителям. Низкая способность АЭС к маневру мощностью. В настоящее время в мире нет определенной стратегии обращения с ОЯТ тепловых реакторов (к 2010 г. Будет накоплено более 300 000 тонн ОЯТ, с ежегодным приростом 11 000-12 000 тонн ОЯТ). В России накоплено 14 000 тонн ОЯТ суммарной радиоактивностью 4,6 млрд. Ки с ежегождным приростом 850 тонн ОЯТ. Необходим переход на сухой способ хранения ОЯТ. Переработку основной массы облученного ядерного топлива целесообразно отложить до начала серийного строительства быстрых реакторов нового поколения.
Cлайд 9
* Проблемы обращения с РАО и ОЯТ Тепловой реактор мощностью 1 ГВт производит в год 800 тонн низко- и среднеактивных РАО и 30 тонн высокоактивного ОЯТ. Высокоактивные отходы, занимая по объему менее 1%, по суммарной активности занимают 99%. Ни одна из стран не перешла к использованию технологий, позволяющих решить проблему обращения с облученным ЯТ и радиоактивными отходами. Тепловой реактор электрической мощностью 1 ГВт производит ежегодно 200 кг плутония. Скорость накопления плутония в мире составляет ~70 т/год. Основным международным документом, регулирующим использование плутония, является Договор о нераспространении ядерного оружия (ДНЯО). Для усиления режима нераспространения необходима его технологическая поддержка.
Cлайд 10
* Направления стратегии в области атомного машиностроения Достройка производства критических элементов технологии ЯСПП на российских предприятиях, полностью или частично входящих в структуру Госкорпорации “РОСАТОМ”. Создание альтернативных нынешним монополистам поставщиков основного оборудования. По каждому типу оборудования предполагается сформировать не менее двух возможных производителей. Необходимо формирование тактических и стратегических альянсов Госкорпорации «РОСАТОМ» с основными участниками рынка.
Cлайд 11
* Требования к крупномасштабным энерготехнологиям Крупномасштабная энерготехнология не должна зависеть от естественной неопределенности, связанной с добычей ископаемого топливного сырья. Процесс «сжигания» топлива должен быть безопасным. Локализуемые отходы должны быть физически и химически не более активны, чем исходное топливное сырье. При умеренном росте установленной мощности АЭ ядерная энергетика будет развиваться в основном на тепловых реакторах с незначительной долей быстрых реакторов. В случае интенсивного развития ядерной энергетики решающую роль в ней станут играть быстрые реакторы.
Cлайд 12
* Ядерная энергетика и риск распространения ядерного оружия Элементы ядерной энергетики, определяющие риск распространения ядерного оружия: Новая ядерная технология не должна приводить к открытию новых каналов получения оружейных материалов и использованию ее для подобных целей. Развитие ядерной энергетики на быстрых реакторах с соответствующим образом построенным топливным циклом создает условия для постепенного снижения риска распространения ядерного оружия. Разделение изотопов урана (обогащение). Выделение плутония и/или U-233 из облученного топлива. Долговременное хранение облученного топлива. Хранение выделенного плутония.
Cлайд 13
* Развитие атомной энергетики России до 2020 года Вывод: 3,7 ГВт Калинин 4 достройка НВАЭС-2 1 Ростов 2 достройка НВАЭС-2 2 Ростов 3 Ростов 4 ЛАЭС-2 1 ЛАЭС-2 2 ЛАЭС-2 3 Белоярка 4 БН-800 Кола 2 НВАЭС 3 ЛАЭС-2 4 Кола 1 ЛАЭС 2 ЛАЭС 1 НВАЭС 4 Северская 1 Нижегород 1 Нижегород 2 Кола-2 1 Кола-2 2 обязательная дополнительная программа программа Ввод: 32,1 ГВт (обязательная программа) Плюс 6,9 Гвт (дополнительная программа) красной линией ограничено количество энергоблоков с гарантированным (ФЦП) финансированием синей линией обозначена обязательная программа ввода энергоблоков Нижегород 3 ЮУральская 2 Тверская 1 Тверская 2 Центральная 1 Тверская 3 Тверская 4 ЮУральская 3 ЮУральская 4 Кола-2 3 Кола-2 4 ЮУральская 1 Северская 2 Прим 1 Прим 2 Курск 5 НВАЭС-2 3 Центральная 4 Нижегород 4 НВАЭС-2 4 Центральная 2 Центральная 3 Действующие блоки - 58 Остановленные блоки - 10 Штатный коэффициент должен уменьшаться от современных 1,5 чел/МВт до 0,3-0,5 чел/МВт.
Cлайд 14
* Переход к новой технологической платформе Ключевым элементом НТП является развитие технологии ЯСПП с реактором на быстрых нейтронах. Концепция «БЕСТ» с нитридным топливом, равновесным КВ, и тяжелометаллическим теплоносителем является наиболее перспективным выбором для создания базы новой ядерной энерготехнологии. Страхующим проектом является промышленно освоенный быстрый реактор на натриевом теплоносителе (БН). В силу проблем с масштабированием данный проект является менее перспективным, чем «БЕСТ», на его основе предполагается отработка новых видов топлива и элементов замкнутого ЯТЦ. Принцип внутренне присущей безопасности: детерминистическое исключение тяжелых реакторных аварий и аварий на предприятиях ядерного топливного цикла; трансмутационный замкнутый ядерный топливный цикл с фракционированием продуктов переработки ОЯТ; технологическую поддержку режима нераспространения.
Cлайд 15
* Возможная структура энергогенерации к 2050 году Доля АЭ в ТЭК по выработке - 40% Доля АЭ в ТЭК по выработке - 35%
Cлайд 16
* Периоды развития ядерных технологий в XXI веке Мобилизационный период: модернизация и повышение эффективности использования установленных мощностей, достройка энергоблоков, эволюционное развитие реакторов и технологий топливного цикла с их внедрением в промышленную эксплуатацию, разработка и опытная эксплуатация инновационных технологий для АЭС и топливного цикла. Переходный период: расширение масштабов атомной энергетики и освоение инновационных технологий реакторов и топливного цикла, (быстрые реакторы, высокотемпературные реакторы, реакторы для региональной энергетики, замкнутый уран-плутониевый и торий-урановый цикл, использование полезных и выжигание опасных радионуклидов, долговременная геологическая изоляция отходов, производство водорода, опреснение воды). Период развития: развертывание инновационных ядерных технологий, формирование многокомпонентной ядерной и атомно-водородной энергетики.
Cлайд 17
* Краткосрочные задачи (2009-2015 гг.) Формирование технической базы для решения проблемы энергообеспечения страны на освоенных реакторных технологиях с безусловным развитием инновационных технологий: Повышение эффективности, модернизация, продление срока службы действующих реакторов, достройка энергоблоков. Обоснование работы реакторов в режиме маневренности и разработка систем поддержания работы АЭС в базовом режиме. Сооружение энергоблоков следующего поколения, включая АЭС с БН-800 с одновременным созданием пилотного производства МОХ топлива. Разработка программ регионального атомного энергоснабжения на базе АЭС малой и средней мощности. Развертывание программы работ по замыканию ЯТЦ по урану и плутонию для решения проблемы неограниченного топливообеспечения и обращения с РАО и ОЯТ. Развертывание программы использования ядерных энергоисточников для расширения рынков сбыта (теплофикация, теплоснабжение, производство энергоносителей, опреснение морской воды). Сооружение энергоблоков в соответствие с Генсхемой.
Cлайд 18
* Среднесрочные задачи (2015-2030 гг.) Расширение масштабов атомной энергетики и освоение инновационных технологий реакторов и топливного цикла: Сооружение энергоблоков в соответствие с Генсхемой. Разработка и внедрение инновационного проекта ВВЭР третьего поколения. Вывод из эксплуатации и утилизация энергоблоков первого и второго поколений и замещение их установками третьего поколения. Формирование технологической базы для перехода к крупномасштабной ядерной энергетике. Развитие радиохимического производства по переработке топлива. Опытная эксплуатация демонстрационного блока АЭС с быстрым реактором и производствами топливного цикла с внутренне присущей безопасностью. Опытная эксплуатация прототипного блока ГТ-МГР и производство топлива для него (в рамках международного проекта). Сооружение объектов малой энергетики, включая стационарные и плавучие энергетические и опреснительные станции. Разработка высокотемпературных реакторов для производства водорода из воды.
Cлайд 19
* Долгосрочные задачи (2030-2050 гг.) Развертывание инновационных ядерных технологий, формирование многокомпонентной ядерной и атомно-водородной энергетики: Создание инфраструктуры крупномасштабной ядерной энергетики на новой технологической платформе. Сооружение демонстрационного блока АЭС с тепловым реактором с торий-урановым циклом и его опытная эксплуатация. Переход к крупномасштабной ядерной энергетике требует широкого международного сотрудничества на государственном уровне. Необходимы совместные разработки, ориентированные на нужды как национальной, так и мировой энергетики.
Cлайд 20
Cлайд 21
Слайд 2
Атомная энергетика
§66. Деление ядер урана. §67. Цепная реакция. §68. Ядерный реактор. §69. Атомная энергетика. §70. Биологическое действие радиации. §71. Получение и применение радиоактивных изотопов. §72. Термоядерная реакция. §73. Элементарные частицы. Античастицы.
Слайд 3
§66. Деление ядер урана
Кто и когда открыл деление ядер урана? Каков механизм деления ядра? Какие силы действуют в ядре? Что происходит при делении ядра? Что происходит с энергией при делении ядра урана? Как изменяется температура окружающей среды при делении ядер урана? Как велика выделенная энергия?
Слайд 4
Деление тяжелых ядер.
В отличие от радиоактивного распада ядер, сопровождающегося испусканием α- или β-частиц, реакции деления – это процесс, при котором нестабильное ядро делится на два крупных фрагмента сравнимых масс. В 1939 году немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деление ядер урана. Продолжая исследования, начатые Ферми, они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы – радиоактивные изотопы бария (Z = 56), криптона (Z = 36) и др. Уран встречается в природе в виде двух изотопов: урана-238 и урана-235 (99,3 %) и (0,7 %). При бомбардировке нейтронами ядра обоих изотопов могут расщепляться на два осколка. При этом реакция деления урана-235 наиболее интенсивно идет на медленных (тепловых) нейтронах, в то время как ядра урана-238 вступают в реакцию деления только с быстрыми нейтронами с энергией порядка 1 МэВ.
Слайд 5
Цепная реакция
Основной интерес для ядерной энергетики представляет реакция деления ядра урана-235. В настоящее время известны около 100 различных изотопов с массовыми числами примерно от 90 до 145, возникающих при делении этого ядра. Две типичные реакции деления этого ядра имеют вид: Обратите внимание, что в результате деления ядра, инициированного нейтроном, возникают новые нейтроны, способные вызвать реакции деления других ядер. Продуктами деления ядер урана-235 могут быть и другие изотопы бария, ксенона, стронция, рубидия и т. д.
Слайд 6
При делении ядра урана-235, которое вызвано столкновением с нейтроном, освобождается 2 или 3 нейтрона. При благоприятных условиях эти нейтроны могут попасть в другие ядра урана и вызвать их деление. На этом этапе появятся уже от 4 до 9 нейтронов, способных вызвать новые распады ядер урана и т. д. Такой лавинообразный процесс называется цепной реакцией
Схема развития цепной реакции деления ядер урана представлена на рисунке
Слайд 7
Коэффициент размножения
Для осуществления цепной реакции необходимо, чтобы так называемый коэффициент размножения нейтронов был больше единицы. Другими словами, в каждом последующем поколении нейтронов должно быть больше, чем в предыдущем. Коэффициент размножения определяется не только числом нейтронов, образующихся в каждом элементарном акте, но и условиями, в которых протекает реакция – часть нейтронов может поглощаться другими ядрами или выходить из зоны реакции. Нейтроны, освободившиеся при делении ядер урана-235, способны вызвать деление лишь ядер этого же урана, на долю которого в природном уране приходится всего лишь 0,7 %.
Слайд 8
Критическая масса
Наименьшая масса урана, при которой возможно протекание цепной реакции, называется критической массой. Способы уменьшения потери нейтронов: Использование отражающей оболочки (из бериллия), Уменьшение количества примесей, Применение замедлителя нейтронов (графит, тяжелая вода), Для урана-235 - M кр = 50 кг(r=9 см).
Слайд 9
Схема ядерного реактора
Слайд 10
В активной зоне ядерного реактора идет управляемая ядерная реакцияс выделением большого количество энергии.
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
Слайд 11
Домашнее задание
§66. Деление ядер урана. §67. Цепная реакция. §68. Ядерный реактор. Ответить на вопросы. Нарисовать схему реактора. Какие вещества и как применяются в ядерном реакторе? (письменно)
Слайд 12
Термоядерные реакции.
Реакции слияния легких ядер носят название термоядерных реакций, так как они могут протекать только при очень высоких температурах.
Слайд 13
Второй путь освобождения ядерной энергии связан с реакциями синтеза. При слиянии легких ядер и образовании нового ядра должно выделяться большое количество энергии. Особенно большое практическое значение имеет то, что при термоядерной реакции на каждый нуклон выделяется намного больше энергии, чем при ядерной реакции, например, при синтезе ядра гелия из ядер водорода выделяется энергия, равная 6 МэВ,а при делении ядра урана на один нуклон приходится »0,9 МэВ.
Слайд 14
Условия протекания термоядерной реакции
Чтобы два ядра вступили в реакцию синтеза, они должны сблизится на расстояние действия ядерных сил порядка 2·10–15 м, преодолев электрическое отталкивание их положительных зарядов. Для этого средняя кинетическая энергия теплового движения молекул должна превосходить потенциальную энергию кулоновского взаимодействия. Расчет необходимой для этого температуры T приводит к величине порядка 108–109 К. Это чрезвычайно высокая температура. При такой температуре вещество находится в полностью ионизированном состоянии, которое называется плазмой.
Слайд 15
Управляемая термоядерная реакция
Энергетически выгодная реакция. Однако она может идти лишь при очень высоких температурах (порядка несколько сотен млн. градусов). При большой плотности вещества такая температура может быть достигнута путем создания в плазме мощных электронных разрядов. При этом возникает проблема - трудно удержать плазму. Самоподдерживающиеся термоядерные реакции происходят в звездах
Слайд 16
Энергетический кризис
стал реальной угрозой для человечества. В связи с этим ученые предложили добывать изотоп тяжелого водорода - дейтерий - из морской воды и подвергать реакции ядерного расплава при температурах около 100 миллионов градусов Цельсия. При ядерном расплаве дейтерий, полученный из одного килограмма морской воды будет способен произвести столько же энергии, сколько выделяется при сжигании 300 литров бензина ___ ТОКАМАК (тороидальная магнитная камера с током)
Слайд 17
Наиболее мощный современный ТОКАМАК, служащий только лишь для исследовательских целей, находится в городе Абингдон недалеко от Оксфорда. Высотой в 10 метров, он вырабатывает плазму и сохраняет ей жизнь пока всего лишь около 1 секунды.
Слайд 18
ТОКАМАК (ТОроидальнаяКАмера с МАгнитными Катушками)
это электрофизическое устройство, основное назначение которого – формирование плазмы. Плазма удерживается не стенками камеры, которые не способны выдержать её температуру, а специально создаваемым магнитным полем, что возможно при температурах около 100 млн. градусов, и сохранение её достаточно долгое время в заданном объеме. Возможность получения плазмы при сверхвысоких температурах позволяет осуществить термоядерную реакцию синтеза ядер гелия из исходного сырья, изотопов водорода (дейтерия итрития
Слайд 2
1. Мировой опыт развития атомной энергетики
Сегодня 1,7 млрд. человек не имеют доступа к электроэнергии
Слайд 3
Мировые проблемы
Рост энергопотребления Быстрое исчерпание энергоносителей Атомная энергетика – один из основных мировых источников энергообеспечения
Слайд 4
Развитие мирной ядерной энергетики началось в 1954 г. с введения в эксплуатацию первой атомной электростанции в г. Обнинске (СССР) Авария на Чернобыльской АЭС замедлила темпы развития ядерной энергетики – некоторые страны объявили мораторий на строительство новых АЭС
Слайд 5
В 2000 – 2005 гг. в строй было введено 30 новых реакторов
Сегодня в мире насчитывается около 440 ядерных реакторов Они расположены более чем в 30 странах Основные мощности сосредоточены в Западной Европе и США
Слайд 6
Слайд 7
Страны, удовлетворяющие за счет АЭС большую часть своих потребностей в электроэнергии
Слайд 8
Вопросы экологии:
Большая часть выбросов в атмосферу происходит при сжигании органического топлива В результате эксплуатации угольных электростанций в атмосферу ежегодно попадает около 24 млрд.т углекислого газа АЭС не выбрасывают в атмосферу загрязняющих веществ
Слайд 9
Показатели выброса в атмосферу связанных с энергетикой парниковых газов
Слайд 10
Многоуровневая система безопасности современных реакторов:
Внутренняя металлическая оболочка защищает людей и окружающую среду от радиации, Наружная – предохраняет от воздействия извне (землетрясения, урагана, наводнения и т.д.),
Слайд 11
Пассивные системы безопасности:
Топливная таблетка (задерживает 98 % радиоактивных продуктов деления, Герметичная оболочка тепловыделяющего элемента, Прочный корпус реактора (толщина стенок – 25 см. и более) Герметичная защитная оболочка, предотвращающая выход радиоактивности в окружающую среду
Слайд 12
Роль защитной оболочки
28 марта 1979 г. – авария на американской АЭС Три-Майл-Айленд 26 апреля 1986 г. – авария на 4 блоке Чернобыльской АЭС Авария не носила глобального характера Стала экологической катастрофой
Слайд 13
2. Необходимость развития атомной энергетики и строительства АЭС в Беларуси
Острая нехватка собственных топливно-энергетических ресурсов Зависимость от единственного поставщика (России) Удорожание ресурсов Загрязнение окружающей среды.
Слайд 14
«Плюсы» строительства АЭС:
Удовлетворение около 25 % потребностей страны в электроэнергии Снижение ее себестоимости на 13 %
Слайд 15
15 января 2008 г.
На заседании Совета Безопасности Республики Беларусь принято решение о строительстве в Беларуси собственной атомной электростанции
Слайд 16
31 января 2008 г.
Президент Республики Беларусь подписал постановление Совета Безопасности № 1 «О развитии атомной энергетики в Республике Беларусь»
Слайд 17
3. Общественное мнение о строительстве АЭСДолжна ли Беларусь иметь и развивать ядерную энергетику?
Слайд 18
Почему нам нужна АЭС?
Слайд 19
4. Работа, проделанная на подготовительном этапе
Реализацию плана подготовительных работ обеспечивают Совет Министров и Национальная академия наук Организует и координирует деятельность по строительству АЭС Министерство энергетики Генеральный проектировщик – республиканское унитарное предприятие «БелНИПИЭнерго» Научное сопровождение работ – государственное научное учреждение «Объединенный институт энергетических и ядерных исследований – Сосны» национальной академии наук Беларуси Подготовка к строительству ведется во взаимодействии с Международным агентством ООН по атомной энергетике (МАГАТЭ)
Слайд 20
Выбор площадки для размещения АЭС
Проводится обширный комплекс исследовательских и проектно-изыскательских работ Работы проведены во всех регионах республики (более чем на 50 площадках) По каждой из потенциальных площадок будет подготовлено независимое экспертное заключение Полный цикл исследований предполагается завершить к концу 2008 г. и предоставить материалы в МАГАТЭ (не менее 2 площадок) Ведется разработка законодательной базы для регламентации работы будущей АЭС Идет подготовка материалов для международного тендера на строительство АЭС
Слайд 21
5. Экономические и социальные эффекты развития атомной энергетики
Снижение потребности государства в импортных энергоносителях на треть Снижение уровня использования природного газа Позволит уйти от однобокой зависимости от поставок российского газа (уран добывают Канада, ЮАР, США, Намибия, Австралия, Франция и др.) Развитие современных наукоемких технологий, повышение квалификации кадров Экономическое и социальное развитие региона размещения АЭС Приобретенный при строительстве опыт в будущем позволит участвовать в возведении объектов ядерной энергетики в Беларуси и за рубежом
Посмотреть все слайды
