Презентация, доклад по физике к уроку в 11кл Ядерная энергетика

энергии (ранее использовался термин Атомная энергетика).
Обычно для получения ядерной энергии используют цепную ядерную реакциюОбычно для получения ядерной энергии используют цепную ядерную реакцию деления ядер уранаОбычно для получения ядерной энергии используют цепную ядерную реакцию деления ядер урана-235 или плутонияОбычно для получения ядерной энергии используют цепную ядерную реакцию деления ядер урана-235 или плутония. Ядра делятся при попадании в них нейтронаОбычно для получения ядерной энергии используют цепную ядерную реакцию деления ядер урана-235 или плутония. Ядра делятся при попадании в них нейтрона, при этом получаются новые нейтроны и осколки деления. Нейтроны деления и осколки деления обладают большой кинетической энергией. В результате столкновений осколков с другими атомами эта кинетическая энергия быстро преобразуется в тепло.
Хотя в любой области энергетики первичным источником является ядерная энергия (например, энергия солнечных ядерных реакций в гидроэлектростанциях и электростанциях, работающих на органическом топливе, энергия радиоактивного распада в геотермальных электростанциях), к ядерной энергетике относится лишь использование управляемых реакций в ядерных реакторах.
Ядерная энергия производится в атомных электрических станцияхЯдерная энергия производится в атомных электрических станциях, используется на атомных ледоколахЯдерная энергия производится в атомных электрических станциях, используется на атомных ледоколах, атомных подводных лодкахЯдерная энергия производится в атомных электрических станциях, используется на атомных ледоколах, атомных подводных лодках; СШАЯдерная энергия производится в атомных электрических станциях, используется на атомных ледоколах, атомных подводных лодках; США осуществляют программу по созданию ядерного двигателя для космических кораблейЯдерная энергия производится в атомных электрических станциях, используется на атомных ледоколах, атомных подводных лодках; США осуществляют программу по созданию ядерного двигателя для космических кораблей, кроме того, делались попытки создать ядерный двигатель для самолётов.
Ядерная энергетика остается предметом острых дебатов. Сторонники и противники ядерной энергетики резко расходятся в оценках ее безопасности, надежности и экономической эффективности. Широко распространено мнение о возможной утечке ядерного топливаЯдерная энергетика остается предметом острых дебатов. Сторонники и противники ядерной энергетики резко расходятся в оценках ее безопасности, надежности и экономической эффективности. Широко распространено мнение о возможной утечке ядерного топлива из сферы производства электроэнергии и его использовании для производства ядерного оружия.

Ядерная энергетика

природных энергоресурсов — во ФранцииЯдерный сектор энергетики наиболее значителен в промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов — во Франции, БельгииЯдерный сектор энергетики наиболее значителен в промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов — во Франции, Бельгии, ФинляндииЯдерный сектор энергетики наиболее значителен в промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов — во Франции, Бельгии, Финляндии, ШвецииЯдерный сектор энергетики наиболее значителен в промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов — во Франции, Бельгии, Финляндии, Швеции, БолгарииЯдерный сектор энергетики наиболее значителен в промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов — во Франции, Бельгии, Финляндии, Швеции, Болгарии и ШвейцарииЯдерный сектор энергетики наиболее значителен в промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов — во Франции, Бельгии, Финляндии, Швеции, Болгарии и Швейцарии. Эти страны производят от 20 до 50 % электроэнергии на АЭСЯдерный сектор энергетики наиболее значителен в промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов — во Франции, Бельгии, Финляндии, Швеции, Болгарии и Швейцарии. Эти страны производят от 20 до 50 % электроэнергии на АЭС. США производят на АЭС только восьмую часть своей электроэнергии, но это составляет около одной пятой её мирового производства.
Почти 50% составляет вклад ядерной энергетики в выработку электроэнергии на Украине.
Абсолютным лидером по использованию ядерной энергии остаётся Литва. Она имеет единственную Игналинскую АЭС, которая обеспечивает 100% всей электроэнергии страны и ещё продаёт её соседним странам. Сейчас решается вопрос о продолжении эксплуатации станции после 2009 года, а также о строительстве по соседству энергоблока нового типа (Игналинская станция использует энергоблоки того же типа, что и Чернобыльская АЭС).

Экономическое значение

мест добычи урана. Ядерное топливо компактно, срок его использования довольно длителен. АЭС ориентированы на потребителя и становятся востребованы в тех местах, где существует острая нехватка органического топлива, а потребности в электроэнергии сильно эпохальны.
Вновь одним их достоинством является небольшая стоимость полученной энергии, относительно незначительные затраты на строительство. На предоставленный момент перед учеными стоит задача повысить эффективность использования урана. Ее решают со помощью реакторов-размножителей на скоростных нейтронах (РБН). Совместно со реакторами на тепловых нейтронах они повышают энерговыработку со тонны натурального урана в 20-30 дружно. При развернутом использовании натурального урана становится рентабельной его добыча из сильно многострадальных руд и даже извлечение его из морской воды.
Использование АЭС со РБН ведет к неизвестным инженерным трудностям, которые в переданный момент пытаются решить. В качестве топлива Россия может использовать высокообогащенный уран, освободившийся в результате сокращения численности ядерных боеголовок. В сравнении со тепловыми электростанциями ядерные электростанции не выделяют в атмосферу такового великого количества недоброжелательных веществ, и их работа не приводит к усилению парникового эффекта.
Обеспечение безопасности ядерных реакторов
Уже при проектировании первых энергетических реакторов на скоростных нейтронах массивное внимание уделялось вопросам обеспечения безопасности как при их здоровой работе, так и при аварийных ситуациях. Направления поиска согласных проектных решений определялись требованием исключить недопустимые воздействия на охватывающую среду и население за счет скрытой самозащищенности реактора, применения производительных систем локализации допустимо мыслимых аварий, ограничивающих их последствия.
Самозащищенность реактора основана в основную очередь на действии негативных других связей, стабилизирующих процесс деления ядерного топлива при повышении температуры и мощности реактора, а также на свойствах используемых в реакторе материалов. Для иллюстрации внутренне свойственной стремительным реакторам безопасности укажем неизвестные их особенности, обвязанные со использованием в них натриевого теплоносителя. Здоровенная температура кипения натрия (883oСо при обычных сексуальных условиях) позволяет поддерживать в корпусе реактора давление, аналогичное к атмосферному. Настоящее упрощает конструкцию реактора и повышает его надежность. Корпус реактора не подвергается в процессе работы громадным машинальным нагрузкам, оттого его разрыв вновь меньше правдоподобен, чем в здравствующих реакторах со водой под давлением, где он относится к классу гипотетических.
Но даже такая авария в прытком реакторе не представляет опасности со точки зрения безопасного охлаждения ядерного топлива, поскольку корпус окружен герметичным страховочным кожухом, а объем мыслимой утечки натрия в него незаметен. Разгерметизация трубопроводов со натриевым теплоносителем в скором реакторе интегральной конструкции также не приводит к рискованной ситуации. Поскольку теплоемкость натрия довольно гигантская, даже при неограниченном прекращении отвода горячая в пароводяной контур температура теплоносителя в реакторе будет повышаться с скоростью ориентировочно 30 градусов в час. При средней работе температура теплоносителя на выходе из реактора составляет 540oСо. Немалый запас температуры до закипания натрия дает резерв времени, достаточный, чтобы принять меры, ограничивающие последствия аналогичной сомнительной аварии.

Преимущество атомных электростанций

распространения, авторы доклада рекомендуют предоставить Интернациональному Агентству по Ядерной Энергии (МАГАТЭ) больше мешковатые полномочия, со которыми эта надзорная организация могла бы сосредоточить характеристические усилия на обеспечении гарантий безопасности - в главном, установке мониторинговых устройств на ядерных предприятиях, - а также автоматическое право проводить кроме предупреждения инспекции не лишь на заявленных ядерных предприятиях, но также и на тех, которые подозреваются в ядерных разработках. Заключительное МАГАТЭ временно что не имеет права делать помимо разрешения государства, на объектах которого агентство хотело бы провести проверку.
На доставленный момент разрешение проводить кроме предварительного уведомления инспекции на нечужих ядерных предприятиях дали МАГАТЭ 37 членов этой организации, включая Канаду и Великобританию, подписавшие так называемый “Специальный протокол”, приложение к “Договору о Ядерном Нераспространении”. Но Иран, например, несмотря на трудное давление интернациональной общественности, отказывается подписывать сей договор, что в немалой степени является источником той напруженной обстановки, которая складывается круг ядерной программы Исламской Республики.
Для того, чтобы исключить из уравнения глобальный ядерной энергетики риск ядерного распространения, авторы доклада рекомендуют предоставить Интернациональному Агентству по Ядерной Энергии (МАГАТЭ) сильнее раздольные полномочия, со которыми эта надзорная организация могла бы сосредоточить характеристичные усилия на обеспечении гарантий безопасности - в главном, установке мониторинговых устройств на ядерных предприятиях, - а также автоматическое право проводить кроме предупреждения инспекции не лишь на заявленных ядерных предприятиях, но также и на тех, которые подозреваются в ядерных разработках. Концевое МАГАТЭ покуда что не имеет права делать помимо разрешения государства, на объектах которого агентство хотело бы провести проверку.
На сей момент разрешение проводить помимо предварительного уведомления инспекции на неординарных ядерных предприятиях дали МАГАТЭ 37 членов этой организации, включая Канаду и Великобританию, подписавшие так называемый “Добавочный протокол”, приложение к “Договору о Ядерном Нераспространении”. Но Иран, например, несмотря на деловитое давление интернациональной общественности, отказывается подписывать настоящий договор, что в немалой степени является источником той неспокойной обстановки, которая складывается круг ядерной программы Исламской Республики.

Ядерное распространение

области развития ядерной энергетики по многим параметрам. Конечно, от ядерной энергетики можно всегда отказаться. Тем самым будет устранена опасность облучения людей и угроза ядерных аварий. Но позже для удовлетворения потребностей в энергии придется наращивать строительство ТЭЦ и ГЭС.
А данное неизбежно приведет к колоссальному загрязнению атмосферы нездоровыми веществами, к накоплению в атмосфере избыточного количества углекислого газа, изменению климата Земли и нарушению теплового баланса в масштабах целой планеты. Меж тем призрак энергетического голода начинает реально угрожать человечеству.
Радиация - грозная и угрожающая сила, но при повинном отношении со ней всесторонне можно работать. Характерно, что меньше целого боятся радиации те, кто непрерывно имеет со ней дело и достойно знает целое стреноженные со ней опасности. В настоящем смысле занятно сравнить статистику и слепую оценку степени опасности разнородных факторов повседневной жизни. Так, установлено, что наибольшее число гуманных жизней уносят курение, алкоголь и автомобили. Меж тем, по оценке людей из групп населения, всевозможных по возрасту и образованию, наибольшую опасность жизни несут ядерная энергетика и огнестрельное оружие (урон, приносимый человечеству курением и алкоголем, очевидно недооценивается).
Специалисты, которые могут особенно квалифицированно оценить достоинства и возможности использования ядерной энергетики, считают, что человечеству уже не обойтись кроме энергии атома. Ядерная энергетика - один из особо перспективных путей утоления энергетического голода человечества в условиях энергетических проблем, скрученных со использованием ископаемого горючего топлива.

Перспективы ядерной энергетики

эксплуатация неизбежно ведет к накоплению радиоактивных веществ. Оттого людям приходится решать сильно авторитетную проблему, имя которой — безопасное хранение отходов.
Отходы любой отрасли промышленности при солидных масштабах производства энергии, непохожих изделий и материалов создают крупной проблемой. Загрязнение соседней среды и атмосферы в многих районах своей планеты внушает тревогу и опасения. Речь идет о возможности сохранения животного и растительного мира уже не в первозданном виде, а хотя бы в пределах минимальных экологических норм.
Газы и загрязненную воду пропускают сквозь отдельные фильтры, ныне они не достигнут чистоты атмосферного воздуха и питьевой воды. Ставшие радиоактивными фильтры перерабатывают совместно со упертыми отходами. Их смешивают со цементом и превращают в блоки или вкупе со пылким битумом заливают в стоические емкости. Труднее целого подготовить к долговременному хранению высокоактивные отходы. Лучше целого таковой “мусор” превращать в стекло и керамику. Для настоящего отходы прокаливают и сплавляют со веществами, образующими стеклокерамическую массу. Рассчитано, что для растворения 1 мм поверхностного слоя таковой массы в воде потребуется не меньше 100 лет.
Радиоактивные отходы образуются практически на целых стадиях ядерного цикла. Они накапливаются в виде разведенных, упертых и газообразных веществ со всяким уровнем активности и концентрации. Большинство отходов являются низкоактивными: сие вода, используемая для очистки газов и поверхностей реактора, перчатки и обувь, загрязненные инструменты и перегоревшие лампочки из радиоактивных помещений, отработавшее оборудование, пыль, газовые фильтры и многое иное.
Необходимо учитывать, что высокоактивные отходы нескончаемое время выделяют солидное количество теплоты. Оттого чаще целого их удаляют в глубинные зоны земной коры. Круг хранилища устанавливают контролируемую зону, в которой вводят ограничения на деятельность человека, в том числе бурение и добычу благотворных ископаемых.
В отличие от многих ненатуральных отходов, опасность радиоактивных отходов с временем снижается. Большая часть радиоактивных изотопов имеет период полураспада около 30 лет, оттого уже сквозь 300 лет они практически вконец исчезнут. Так что для финального удаления радиоактивных отходов необходимо строить таковые долговременные хранилища, которые позволили бы надежно изолировать отходы от их проникновения в соседнюю среду до круглого распада радионуклидов. Таковые хранилища называют могильниками.
Предлагался вновь один способ решения проблемы радиоактивных отходов - отправлять их в космос. Фактически, объем отходов невелик, оттого их можно удалить на таковые космические орбиты, которые не пересекаются со орбитой Земли, и навечно избавиться радиоактивного загрязнения. Однако сей путь был отвергнут из-за опасности случайного возвращения на Землю ракеты-носителя в случае возникновения каких-либо неполадок.

Радиоактивные отходы

различных видов энергии.
Как известно, в основе производства тепловой и электрической энергии лежит процесс сжигания ископаемых энергоресурсов -
угля
нефти
газа
а в атомной энергетике - деление ядер атомов урана и плутония при поглощении нейтронов.
Масштаб добычи и расходования ископаемых энергоресурсов, металлов, потребления воды, воздуха для производства необходимого человечеству количества энергии огромен, а запасы ресурсов, увы, ограничены. Особенно остро стоит проблема быстрого исчерпания запасов органических природных энергоресурсов.
1 кг природного урана заменяет 20 т угля.
 
Мировые запасы энергоресурсов оцениваются величиной 355 Q, где Q - единица тепловой энергии, равная Q=2,52*1017 ккал = 36*109 тонн условного топлива /т.у.т/, т.е. топлива с калорийностью 7000 ккал/кг, так что запасы энергоресурсов составляют 12,8*1012 т.у.т.
Из этого количества примерно 1/3 т.е. ~ 4,3*1012 т.у.т. могут быть извлечены с использованием современной техники при умеренной стоимости топливодобычи. С другой стороны современнные потребности в энергоносителях составляют 1,1*1010 т.у.т./год, и растут со скоростью 3-4% в год, т.е. удваиваются каждые 20 лет.
Легко оценить, что органические ископаемые ресурсы, даже если учесть вероятное замедление темпов роста энергопотребления, будут в значительной мере израсходованы в будущем веке.
Отметим кстати, что при сжигании ископаемых углей и нефти, обладающих сернистостью около 2,5 %, ежегодно образуется до 400 млн.т. сернистого газа и окислов азота, т.е. около 70 кг. вредных веществ на каждого жителя земли в год.

Использование энергии атомного ядра, развитие атомной энергетики снимает остроту этой проблемы.

Действительно, открытие деления тяжелых ядер при захвате нейтронов, сделавшее наш век атомным, прибавило к запасам энергетического ископаемого топлива существенный клад ядерного горючего. Запасы урана в земной коре оцениваются огромной цифрой 1014 тонн. Однако основная масса этого богатства находится в рассеяном состоянии - в гранитах, базальтах. В водах мирового океана количество урана достигает 4*109 тонн. Однако богатых месторождений урана, где добыча была бы недорога, известно сравнительно немного. Поэтому массу ресурсов урана,которую можно добыть при современной технологии и при умеренных ценах, оценивают в 108 тонн. Ежегодные потребности в уране составляют, по современным оценкам, 104 тонн естественного урана. Так что эти запасы позволяют, как сказал академик А.П.Александров, "убрать Дамоклов меч топливной недостаточности практически на неограниченное время".

воды, воздушного бассейна.
Известна озабоченность ученых по поводу "парникового эффекта", возникающего из-за выбросов углекислого газа при сжигании органического топлива, и соответствующего глобального потепления климата на нашей планете. Да и проблемы загазованности воздушного бассейна, "кислых" дождей, отравления рек приблизились во многих районах к критической черте.
Атомная энергетика не потребляет кислорода и имеет ничтожное количество выбросов при нормальной эксплуатации. Если атомная энергетика заменит обычную энергетику, то возможности возникновения "парника" с тяжелыми экологическими последствиями глобального потепления будут устранены.
Чрезвычайно важным обстоятельством является тот факт, что атомная энергетика доказала свою экономическую эффективность практически во всех районах земного шара. Кроме того, даже при большом масштабе энергопроизводства на АС атомная энергетика не создаст особых транспортных проблем, поскольку требует ничтожных транспортных расходов, что освобождает общества от бремени постоянных перевозок огромных количеств органического топлива.

нейтронов - на быстрые, промежуточные и тепловые;
по конструктивным особенностям активной зоны - на корпусные и канальные;
по типу теплоносителя - водяные, тяжеловодные, натриевые;
по типу замедлителя - на водяные, графитовые, тяжеловодные и др.


Для энергетических целей, для производства электроэнергии применяются:
водоводяные реакторы с некипящей или кипящей водой под давлением,
уран-графитовые реакторы с кипящей водой или охлаждаемые углекислым газом,
тяжеловодные канальные реакторы и др .
В будущем будут широко применяться реакторы на быстрых нейтронах, охлаждаемые жидкими металлами (натрий и др.); в которых принципиально реализуем режим воспроизводства топлива, т.е. создания количества делящихся изотопов плутония Pu-239 превышающего колич ество расходуемых излотопов урана U-235. Параметр, характеризующий воспроизводство топлива называется плутониевым коэффициентом. Он показывает, сколько актов атомов Pu-239 создается при реакциях захвата нейтронов в U-238 на одмин атом уU-235, захва тившег о нейтрон и претерпевшего деление или радиационное превращение вU-2356ю .

Классификация ядерных реакторов

энергетических реакторов. Кроме того, они широко используются на флоте в качестве источников энергии как для надводных судов, так и для подводных лодок. Такие реакторы относительно компактны, просты и надежны в эксплуатации. Вода, служащая в таких реакторах теплоносителем и замедлителем нейтронов, относительно дешева, неагрессивна и обладает хорошими нейтронно- физическими свойствами.
Реакторы с водой под давлением называются иначе водоводяными или легководными. Они выполняются в виде цилиндрического сосуда высокого давления со сьемной крышкой. В этом сосуде (корпусе реактора) размещается активная зона, составленная из топливных сборок (топливных кассет) и подвижных элементов системы управления и защиты. Вода входит через патрубки в корпус, подается в пространство под активной зоной, двигается вертикально вверх вдоль топливных элементов и отводится через выходные патрубки в контур циркуляции. Тепло ядерных реакций передается в парогенераторах воде второго контура, более низкого давления. Движение воды по контуру обеспечивается работой циркуляционных насосов, либо, как в реакторах для станций теплоснабжения, - за счет движущего напора естественной циркуляции.

Реакторы с водой под давлением.