Цепные ядерные реакции. Применение энергии атома общеобразовательный 11 б класс Учитель физики Н.К.Фахартынова. - презентация

1 Цепные ядерные реакции. Применение энергии атома общеобразовательный 11 б класс Учитель физики Н.К.Фахартынова

2 Структура урока Повторение изученного материала /тест/. Рефлексия. Самостоятельная работа с текстом. Маркировка. Разъяснение. Просмотр слайдов. Заполнение итоговой таблицы, составление синквейнов Актуализация знаний. Подведение итогов. Домашнее задание

3 Цели и задачи урока Сформировать понятие о цепной ядерной реакции; повторить ранее изученный материал, развивать навыки самостоятельной работы с текстом, формировать умение разбивать, получаемую информацию на части и оформлять в виде таблиц. Сформировать представление о условиях протекания ЦЯР, познакомить с применением атомной энергии в народном хозяйстве

4 Виды деятельности Повторение изученного материала. Тест Самостоятельная работа с текстом, маркировка: «З»-знаю, знакомо, «Н»-новое, не знал; «!»-думал иначе; «?»- не понял, есть вопросы; Разъяснения Просмотр слайдов Заполнение таблицы и составление синквейнов Актуализация знаний. Подведение итогов. Домашнее задание

5 Тест 1 вариант Зарядовое число-это а) число протонов и нейтронов б)число протонов в ядре в)число электронов в оболочке г)масса протонов в ядре 2 вариант Атом любого вещества состоит из: а)ядра и электронной оболочки б)нуклонов в)протонов и нейтронов г)ионов и электронов

6 Тест 1 вариант 2. Чем отличается естественный радиоактивный распад от ядерной реакции? а) ничем; И в том и в другом случае образуются ядра других элементов б) при радиоактивном распаде выделяется энергия, а при ядерной реакции нет в) радиоактивный распад происходит самопроизвольно, а ядерная реакция при поглощении частиц 2 вариант 2. Можно ли считать, что искусственная радиоактивность возникает в результате ядерной реакции а) Нет, нельзя, радиоактивный распад и ядерная реакция - разные процессы б) Да, можно, так как радиоактивный процесс происходит в результате поглощения частицы в) нет, нельзя, так как в результате искусственного радиоактивного распада образуются частицы, а в результате ядерной реакции – ядра

7 Ответы на вопросы теста Вариант 1 Правильные ответы: вариант 1 1-бв, 2-ав Вариант 2 Правильные ответы:; вариант 2 1-а, 2-б

8 Механизм деления ядер урана

9 Наиболее оптимальные способы высвобождения внутренней энергии ядер: - деление тяжелых ядер; - синтез легких ядер.

10 10 Е уд = Е св А Удельная энергия связи - энергия связи, приходящаяся на один нуклон ядра

11 Ядерные реакции – искусственные преобразования атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом 11

12 Отношение количества нейтронов в каком - либо « поколении » к количеству нейтронов в предыдущем « поколении » называют коэффициентом размножения нейтронов k

13 Если k < 1, реакция быстро затухает, Если k = 1, то реакция протекает с постоянной интенсивностью (управляемая), Если k >1, то реакция развивается лавинно (неуправляемая) и приводит к ядерному взрыву

14 Для осуществления цепной реакции необходимо, чтобы среднее количество освобожденных нейтронов с течением времени не уменьшалось. Деление происходит под действием кулоновских сил

15 При бомбардировке нейтронами ядер урана образуется 80 различных ядер. Наиболее вероятное деление на криптон и барий в соотношении 2/3

16 Деление ядер урана Открытие в 1938 г. О. Ган, Ф. Штрассман Объяснение в 1939 г. О. Фриш, Л. Мейтнер

17

18 Условия протекания реакции : 1) Частицы вплотную приближаются к ядру и попадают в сферу действия ядерных сил ; 2) Частицы должны обладать большой кинетической энергией (… с помощью ускорителей элементарных частиц и ионов )

19 Чтобы уменьшить вылет нейтронов из куска урана увеличивают массу урана (масса растет быстрее, чем площадь поверхности, если форма – шар). Минимальное значение массы урана, при которой возможна цепная реакция, называется критической массой. В зависимости от устройства установки ЦЯР и типа горючего критическая масса изменяется от 250 г до сотен кг

20

21 Образование нептуния После захвата нейтронов ядрами изотопа урана 238 U образуется радиоактивный изотоп урана с периодом полураспада 23 минуты. Распад происходит с испусканием электрона и возникновением трансуранового элемента – нептуния. Нептуний β-радиоактивен с периодом полураспада около двух дней.В процессе распада нептуния образуется следующий трансурановый элемент – плутоний: Период полураспада плутония лет. Он делится под влиянием медленных нейтронов. С помощью плутония также может осуществляться цепная реакция, которая сопровождается выделением громадной энергии.

22 Факторы, определяющие коэффициент размножения: 1) Захват медленных нейтронов ядрами 235 U с последующим делением и захват быстрых нейтронов ядрами 238U, а также с последующим делением (сопровождается увеличением числа нейтронов); 2) Захват нейтронов ядрами урана без деления (приводит к убыли числа нейтронов); 3) Захват нейтронов продуктами деления, замедлителем и конструктивными элементами установки (приводит к убыли числа нейтронов); 4) Вылет нейтронов из делящегося вещества наружу (приводит к убыли числа нейтронов). Для стационарного течения цепной реакции коэффициент размножения должен быть равен 1. Если k=1,01, то произойдет взрыв.

23 Применение атомной энергии Человек постиг тайны атома и смог поставить себе на службу неисчерпаемые запасы энергии, имеющиеся в атомном ядре. Атомные станции дают промышленный электрический ток, который передвигает электропоезда, вращает рабочие части станков, приводит в движение подъемные краны и массивные ледоколы

24 Атомная энергетика 24

25 Ядерная энергия в мирных целях

26 Итоговая таблица

27 Возможный вариант таблицы

28 Первая атомная бомба СССР «РДС–1» Ядерный заряд впервые испытан 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне. Музей РФЯЦ–ВНИИТФ г.Снежинск

29

30

31

32

33 Факторы, определяющие коэффициент размножения: Захват медленных нейтронов ядрами с последующим делением (сопровождается увеличением числа нейтронов); Захват нейтронов ядрами урана без деления (приводит к убыли числа нейтронов); Захват нейтронов замедлителем и конструктивными элементами установки (приводит к убыли числа нейтронов); Вылет нейтронов из делящегося вещества наружу (приводит к убыли числа нейтронов). Для стационарного течения цепной реакции коэффициент размножения должен быть равен 1. Если k=1,01, то произойдет взрыв.

34 Выработка электроэнергии Мировыми лидерами в производстве ядерной электроэнергии являются: США (836,63 млрд к Вт·ч/год), работает 104 атомных реактора (20 % от вырабатываемой электроэнергии)[2] Франция (439,73 млрд к Вт·ч/год), Япония (263,83 млрд к Вт·ч/год), Россия (177,39 млрд к Вт·ч/год),

35 Ядерный взрыв

36 В 1955 г. основано МАГАТЭ

37 МЕЖДУНАРОДНОЕ АГЕНТСТВО ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ (МАГАТЭ) МАГАТЭ является межправительственной организацией, которая на основе соглашения с ООН с 1956 г. входит в общую систему Объединенных Наций. МАГАТЭ уполномочено: поощрять и поддерживать изучение, развитие и практическое использование атомной энергии во всем мире в гражданских целях; обеспечивать использование материалов, услуг и оборудования для развития атомной энергетики в мирных целях; поощрять обмен научной и технической информацией в сфере мирного использования атомной энергии; предпринимать меры безопасности для предотвращения использования ядерных материалов в военных целях; системы ООН определять и устанавливать нормы в области безопасности и охраны здоровья.

38 Пример синквейна 1)Цепная ядерная реакция 2)Капельная модель 3)Коэффициент размножения нейтронов 4)Условия протекания цепной ядерной реакции 5) критическая масса Учащиеся составляют свои синквейны. При подведении итогов они обсуждаются и оцениваются

39 Ядерные реакции Ядерные реакции – искусственные преобразования атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом Цепной ядерной реакцией Цепной ядерной реакцией называется реакция, в которой частицы, вызывающие её (нейтроны), образуются как продукты этой реакции Ядерный реактор Ядерный реактор – установка, в которой осуществляется управляемая цепная реакция деления тяжелых ядер Коэффициент размножения нейтронов k - Коэффициент размножения нейтронов k - отношение количества нейтронов в каком-либо «поколении» к количеству нейтронов в предыдущем «поколении» Критическая масса - Критическая масса - минимальное значение массы урана, при которой возможна цепная реакция МАГАТЭ МАГАТЭ (Международное Агентство По Атомной Энергии), основано в 1955 г.

40 Литература Превращение элементов, Казаков Б. И., М., Знание, Ядерная энергетика ( вчера, сегодня, завтра ), Сивинцев Ю., М., Атомиздат, Мирные профессии нейтронов, Журбин Е. А., М., Знание,