Атомный реактор
методическая разработка по физике (9 класс) на тему

Задачи урока: научить выяснять положительные и отрицательные стороны научных открытий и технологических достижений; продолжить формировать интерес к научным знаниям; закрепить, повторить и расширить знания учащихся по темам “Радиоактивность”. “Атомная энергия и её использование”; выработать навыки работы с дополнительной литературой; показать возможные области применения атомной энергии; воспитывать гражданскую активность; учить грамотно и кратко излагать свои мысли.

Оборудование: проектор, компьютер презентация “ Атомная энергия” самодельные плакаты; электронный учебник физика 7-11 “Библиотека наглядных пособий, (видеофрагмент - атомный реактор, взрыв атомной бомбы. )

Подготовка к уроку. За несколько дней сообщается тема и вид урока. К нему готовятся все. С помощью учителя они подбирается дополнительную литературу, готовится презентация, используя современную информацию и средства (диаграммы, графики, таблицы).

Организационный этап

Объяснение хода урока: ребятам раздаётся лист участника конференции, прослушав докладчиков, учащиеся должны заполнить таблицу и в конце урока сдают учителю и получают оценку.

Презентация.

Учитель. Мы сегодня проведём конференцию на тему “Атомная энергия - "за" и "против” слайд 1 История природы и история человечества неразрывно связаны и влияют друг на друга. Как писал древнегреческий комедиограф Аристофан, живший в V-IV вв. до н.э.

Прежде чем встать за кормило,
Уметь стать нужно гребцом.
А затем и лоцманом зорким, чтобы
Природу ветров своевольных вонять.
И тогда уж искусной рукой самому
Свой корабль направлять и нести”.
Слайд 2

(Cлайд 3) Люди всегда относились к природе прагматически. Именно этот подход привёл к тому, что во второй половине, а особенно к концу XX в. произошли глобальные изменения, которые сделали реальной угрозу самоуничтожения человечества. Одно на них - овладение атомной анергией. Сегодня мы постараемся обсудить положительные и отрицательные стороны её применения.

(Слайд 4 ) Это очень широкая тема, поэтому мы выбрали три направления:

“Атомная энергетика”, “Использование радиоактивности” и “Ядерный терроризм”.

Слово предоставляется первому докладчику, который является сторонником продолжения использования атомной энергии.

Сообщение 1. С развитием человеческого общества непрерывно увеличивалось потребление энергии. Так. если миллион лет назад оно составляло на душу населения примерно 0,1 кВт в год, а 100 тыс. лет назад - 0,3 кВт, то в XV в. - 1,4 кВт, в начале XX в. -3,9 кВт, а к концу XX в. - уже 10 кВт. Хотя сейчас почти наполовину используется органическое топливо), ясно, что его запасы вскоре будут исчерпаны. Необходимы другие источники, и один и наиболее реальных - ядерное топливо.

Процесс получения энергии всегда связан с вредными для человека последствиями независимо от вида топлива, но степень вредности разная... Ядерное топливо наиболее безопасно, да и запасы его велики. В настоящее время ядерная энергия вырабатывается в основном в реакторах на тепловых нейтронах, уже получили развитие бридеры (реакторы на быстрых нейтронах). Ядерные реакторы постоянно совершенствуются, уровень безопасности повышается. Предельной дозой считается такая, когда равномерное облучение в течение 70 лет не вызывает ухудшения здоровья, обнаруживаемого современными методами . Ежегодная доза излучений, которые приходят к нам из космоса и от других природных источников, составляет 2 мЗв. Персонал АЭС получает в год дозу облучения 1.1 мЗв. Излучение, выделяемое всеми АЭС, будет значительным.

Радиационную защиту реактора обеспечивают многие факторы: толстые стены и корпус из железобетона, замкнутый цикл и др. Стабильно работающий реактор не выбрасывает никаких радиоактивных изотопов в окружающую среду, тогда как из труб тепловых электростанций выбрасывается достаточно большое количество радиоактивных изотопов (и других загрязняющих элементов), а очистка от них не предусматривается

Схема ядерного производственного цикла Наибольшую проблему представляет переработка и хранение отработанного топлива. Со временем эта проблема будет решена. Сейчас в нашей стране твёрдые радиоактивные отходы в стальных бочках или в соляные пласты. Защитные средства от ионизирующего излучения представлены на

Пути попадания радиоактивных частиц в организм человека показаны на плакате (висит на доске).

Сообщение 2: Использование атомной энергии сейчас решает часть энергетических проблем. Но вреда от использования атомной энергия больше, чем пользы. Весь технологический процесс добычи изготовления атомного горючего на каждом этапе связан с вероятностью радиоактивного заражения окружающей среды и облучения людей.

Ежегодно АЭС заменяют около трети “ядерного горючего” новым. Из АЭС мощностью 1300 МВт каждый год извлекают 30т отработанного урана. Причём уровень его радиоактивности в сотни и тысячи раз выше естественного фона. Также в отработанном топливе содержится чрезвычайно токсичный плутоний (количество 0.0001 г смертельно для человека). "Что делать с очень Опасными отходами? Вопрос не решён До СИХ пор Эти отходы имеют большой период полураспада и поэтому опасны па протяжении жизни многих поколений. Остаётся очень мною и жидких радиоактивных отходов, которые подлежат переработке.

Но это умеют делать только в нашей стране ,что создаёт дополнительную угрозу.

Использование радиоактивности

Сообщение 3: Обойтись без использования явления радиоактивности и изотопов человечество не может. Мы используем это явление практически во всех областях деятельности: медицине, археологии, дефектоскопии, селекции сельскохозяйственных культур

Например, использование меченых атомов позволяет провести диагностику многих заболеваний: с помощью радиоактивного изотопа йода диагностируют заболевания щитовидной железы на ранней стадии, раковые новообразования сначала облучают радиоактивным кобальтом, а затем уже удаляют больные ткани, заболевания легких распознают на ранней стадии благодаря флюорографии - моментальному рентгеновскому снимку.

Но количеству радиоактивного изотопа углерода в органических остатках (дерево, угли из костра, кости животных) археологи достаточно точно определяют возраст своих находок, в промышленности с помощью радиоактивных изотопов определяют качество изделия, однородность составляющих (например, в бетоне), степень механического износа трущихся и вращающихся поверхностей и многое другое. Современная селекция просто не может обойтись без радиоактивного облучения, с ею помощью получают новые сорта уже через несколько поколений.

И ещё одно использование - ядерные взрывные технологии.

К настоящему времени выполнено 113 мирных ядерных взрывов глубинное сейсмозондирование земной коры с целью поиска полезных ископаемых, интенсификация нефтяных и газовых месторождений, создание подземных ёмкостей для хранения газа и конденсата, пишите аварийных газовых фонтанов многое другое. Достоверные данные о нанесении при этом ущерба жизни и здоровью хотя бы одного человека отсутствуют. Надо помнить, что абсолютно безопасных технологий не бывает.

Сообщение 4 :Человек очень широко использует явление радиоактивности, но постепенно накапливаются данные о его вредном влиянии, а также о повышении естественного фона в результате деятельности человека.

Использование радиоактивных изотопов также небезопасно, они могут вызвать как внешнее, так и внутреннее облучение

Например, на часовых заводах стрелки и точки на циферблатах когда-то покрывали светящейся краской, которая содержала радиоактивные соединения фосфора. Работницы делали это с помощью беличьих кисточек, которые они буквально облизывали, вещество попадало внутрь и вызывало внутреннее облучение, развивался рак горла. 

 Достаточно часто человек за год получает дозу, которая значительно превышает допустимую. Особенно эта опасность возросла в нашей стране после аварии на Чернобыльской АЭС, к нам попадают радиоактивно-заражённые продукты и материалы. Мы знаем, что радиоактивность - убийца невидимый, не вызывающи и болезненных реакций во время облучения, но проявляющийся потом, когда излечение уже невозможно.

О возможности ядерного терроризма:

Одним из наиболее опасных противоречий современного мира является увеличивающийся разрыв между степенью развития технологий и уровнем жизнеобеспечения, культуры, морали и основной части человечества. На этой основе возник технологический терроризм.

Существуют национальные границы и национальные интересы, жёсткая экономическая и торговая конкуренция на мировых сырьевых и технологических рынках. Одним из опаснейших видов технологического терроризма является ядерный.

Привлечение к разработке и созданию ядерных взрывных устройств информации из Интернета или полученных в результате промышленного и научного шпионажа, владение огромными финансовыми возможностями делает вероятность ядерного терроризма достаточно высокой. Более вероятным является радиационный терроризм. Это подтверждает относительная простота нанесения с помощью радиоактивных материалов огромного материального ущерба при минимальной непосредственной угрозе здоровью и жизни людей. Вероятность поражения людей в помещении достаточно низка из-за чёткой организации дезактивации. Более уязвимыми являются воздух и вода. В этом случае происходит внутреннее облучение, а это обнаруживается не сразу, поэтому и является вероятным событием.

Также вероятны “утечки” радиоактивных материалов из научных лабораторий и институтов. Средства информации утверждают, что число неучтённых и безвозвратно утерянных изотопных источников излучения (особенно устаревших) значительно. Значит, велика вероятность того, что они могут попасть в плохие руки. А путь от получения радиоактивных материалов до практической возможности проведения террористической радиационной атаки, к сожалению, довольно короток.

Также вероятны “утечки” радиоактивных материалов из научных лабораторий и институтов. Средства информации утверждают, что число неучтённых и безвозвратно утерянных изотопных источников излучения (особенно устаревших) значительно. Значит, велим вероятность тою, что они могут попасть в плохие руки. А путь от получения радиоактивных материалов до практической возможности проведения террористической

Сообщение 6 Изготовление ядерных взрывных устройств - это сложнейший технологический процесс. Несмотря на то, что находятся желающие уничтожать других именно этим способом, ядерный терроризм невозможен. Во-первых, создание ядерных взрывных устройств - длительный процесс. Получить готовый плутоний-239, материал чисто “бомбовый”, очень нелегко с учётом того, как организована охрана складов, арсеналов и перевозок. Здесь злодеям можно только посочувствовать.

Принцип действия ядерных взрывных устройств в наши дни общеизвестен, но без знания деталей и подробностей он невозможен. Даже если удастся раздобыть плутоний, первую пёод-ножку подставит химия: создать давление с помощью химических взрывчатых веществ невозможно из энергетических соображений.

Тут же ставит подножку нейтронная физика: для создания малогабаритного ядерною взрывного устройства придётся захватить “на дело” как минимум грузовик с лазерной аппаратурой плюс не редвижную электростанцию.

Урановое взрывное устройство проще, намного компактнее, но для него требуется 4045 кг урана-235 (в чистом виде). Кроме того, существует достаточное количество “подводных камней”, которые не дадут террористам его создать. Специалисты вряд ли пойдут на сотрудничество с террористами не только по моральным причинам, ведь они прекрасно понимают, что их в живых не оставят. Да учёные такого профиля и не работают в одиночку, обычно это сплочённый коллектив.

Обо всём этом следует помнить, когда в газетах или в эфире появляются жуткие рассказы о сборке ядерных взрывных устройств “двумя гениальными студентами в старом сарае по соседству с собачьей будкой под надзором террористов”. На лицо вполне реальная, часто очень агрессивная радиофобия, охватывающая многие развитые страны. Именно такое положение дел является питательной средой психологического терроризма в сочетании с угрозой радиационного терроризма.

Но главное, что мы должны иметь в виду при анализе проблем радиационного терроризма, - существенная замедленность негативных последствий воздействия радиации на человеческий организм. Техническое обеспечение условий быстрого уничтожения человечества лежит за пределами возможностей террористов.

Учитель. Итак, мы выслушали мнения обеих сторон, кто из них прав - покажет время. Каждый участник сегодняшней конференции должен заполнить таблицу. Две таблицы зачитываются вслух.

Сообщение 1. С развитием человеческого общества непрерывно увеличивалось потребление энергии. Так. если миллион лет назад оно составляло на душу населения примерно 0,1 кВт в год, а 100 тыс. лет назад - 0,3 кВт, то в XV в. - 1,4 кВт, в начале XX в. -3,9 кВт, а к концу XX в. - уже 10 кВт. Хотя сейчас почти наполовину используется органическое топливо), ясно, что его запасы вскоре будут исчерпаны. Необходимы другие источники, и один и наиболее реальных - ядерное топливо.Процесс получения энергии всегда связан с вредными для человека последствиями независимо от вида топлива, но степень вредности разная... Ядерное топливо наиболее безопасно, да и запасы его велики. В настоящее время ядерная энергия вырабатывается в основном в реакторах на тепловых нейтронах, уже получили развитие бридеры (реакторы на быстрых нейтронах). Ядерные реакторы постоянно совершенствуются, уровень безопасности повышается. Предельной дозой считается такая, когда равномерное облучение в течение 70 лет не вызывает ухудшения здоровья, обнаруживаемого современными методами . Ежегодная доза излучений, которые приходят к нам из космоса и от других природных источников, составляет 2 мЗв. Персонал АЭС получает в год дозу облучения 1.1 мЗв.

Радиационную защиту реактора обеспечивают многие факторы: толстые стены и корпус из железобетона, замкнутый цикл и др. Стабильно работающий реактор не выбрасывает никаких радиоактивных изотопов в окружающую среду, тогда как из труб тепловых электростанций выбрасывается достаточно большое количество радиоактивных изотопов (и других загрязняющих элементов), а очистка от них не предусматривается

Сообщение 2: Использование атомной энергии сейчас решает часть энергетических проблем. Но вреда от использования атомной энергия больше, чем пользы. Весь технологический процесс добычи изготовления атомного горючего на каждом этапе связан с вероятностью радиоактивного заражения окружающей среды и облучения людей.

Ежегодно АЭС заменяют около трети “ядерного горючего” новым. Из АЭС мощностью 1300 МВт каждый год извлекают 30т отработанного урана. Причём уровень его радиоактивности в сотни и тысячи раз выше естественного фона. Также в отработанном топливе содержится чрезвычайно токсичный плутоний (количество 0.0001 г смертельно для человека). "Что делать с очень Опасными отходами? Вопрос не решён До СИХ пор Эти отходы имеют большой период полураспада и поэтому опасны па протяжении жизни многих поколений. Остаётся очень мною и жидких радиоактивных отходов, которые подлежат переработке.

Но это умеют делать только в нашей стране ,что создаёт дополнительную угрозу.

Сообщение 3: Обойтись без использования явления радиоактивности и изотопов человечество не может. Мы используем это явление практически во всех областях деятельности: медицине, археологии, дефектоскопии, селекции сельскохозяйственных культур

Например, использование меченых атомов позволяет провести диагностику многих заболеваний: с помощью радиоактивного изотопа йода диагностируют заболевания щитовидной железы на ранней стадии, раковые новообразования сначала облучают радиоактивным кобальтом, а затем уже удаляют больные ткани, заболевания легких распознают на ранней стадии благодаря флюорографии - моментальному рентгеновскому снимку.

Но количеству радиоактивного изотопа углерода в органических остатках (дерево, угли из костра, кости животных) археологи достаточно точно определяют возраст своих находок, в промышленности с помощью радиоактивных изотопов определяют качество изделия, однородность составляющих (например, в бетоне), степень механического износа трущихся и вращающихся поверхностей и многое другое. Современная селекция просто не может обойтись без радиоактивного облучения, с ею помощью получают новые сорта уже через несколько поколений. И ещё одно использование - ядерные взрывные технологии.К настоящему времени выполнено 113 мирных ядерных взрывов глубинное сейсмозондирование земной коры с целью поиска полезных ископаемых, интенсификация нефтяных и газовых месторождений, создание подземных ёмкостей для хранения газа и конденсата, пишите аварийных газовых фонтанов многое другое. Достоверные данные о нанесении при этом ущерба жизни и здоровью хотя бы одного человека отсутствуют. Надо помнить, что абсолютно безопасных технологий не бывает

Сообщение 4 :Человек очень широко использует явление радиоактивности, но постепенно накапливаются данные о его вредном влиянии, а также о повышении естественного фона в результате деятельности человека.

Использование радиоактивных изотопов также небезопасно, они могут вызвать как внешнее, так и внутреннее облучение

Например, на часовых заводах стрелки и точки на циферблатах когда-то покрывали светящейся краской, которая содержала радиоактивные соединения фосфора. Работницы делали это с помощью беличьих кисточек, которые они буквально облизывали, вещество попадало внутрь и вызывало внутреннее облучение, развивался рак горла. 

 Достаточно часто человек за год получает дозу, которая значительно превышает допустимую. Особенно эта опасность возросла в нашей стране после аварии на Чернобыльской АЭС, к нам попадают радиоактивно-заражённые продукты и материалы. Мы знаем, что радиоактивность - убийца невидимый, не вызывающи и болезненных реакций во время облучения, но проявляющийся потом, когда излечение уже невозможно.

О возможности ядерного терроризма:

Одним из наиболее опасных противоречий современного мира является увеличивающийся разрыв между степенью развития технологий и уровнем жизнеобеспечения, культуры, морали и основной части человечества. На этой основе возник технологический терроризм.

Существуют национальные границы и национальные интересы, жёсткая экономическая и торговая конкуренция на мировых сырьевых и технологических рынках. Одним из опаснейших видов технологического терроризма является ядерный.

Привлечение к разработке и созданию ядерных взрывных устройств информации из Интернета или полученных в результате промышленного и научного шпионажа, владение огромными финансовыми возможностями делает вероятность ядерного терроризма достаточно высокой. Более вероятным является радиационный терроризм. Это подтверждает относительная простота нанесения с помощью радиоактивных материалов огромного материального ущерба при минимальной непосредственной угрозе здоровью и жизни людей. Вероятность поражения людей в помещении достаточно низка из-за чёткой организации дезактивации. Более уязвимыми являются воздух и вода. В этом случае происходит внутреннее облучение, а это обнаруживается не сразу, поэтому и является вероятным событием.

Также вероятны “утечки” радиоактивных материалов из научных лабораторий и институтов. Средства информации утверждают, что число неучтённых и безвозвратно утерянных изотопных источников излучения (особенно устаревших) значительно. Значит, велика вероятность того, что они могут попасть в плохие руки. А путь от получения радиоактивных материалов до практической возможности проведения террористической радиационной атаки, к сожалению, довольно короток.

Также вероятны “утечки” радиоактивных материалов из научных лабораторий и институтов. Средства информации утверждают, что число неучтённых и безвозвратно утерянных изотопных источников излучения (особенно устаревших) значительно. Значит, велим вероятность тою, что они могут попасть в плохие руки. А путь от получения радиоактивных материалов до практической возможности проведения террористической

Сообщение 5 Изготовление ядерных взрывных устройств - это сложнейший технологический процесс. Несмотря на то, что находятся желающие уничтожать других именно этим способом, ядерный терроризм невозможен. Во-первых, создание ядерных взрывных устройств - длительный процесс. Получить готовый плутоний-239, материал чисто “бомбовый”, очень нелегко с учётом того, как организована охрана складов, арсеналов и перевозок. Здесь злодеям можно только посочувствовать.

Принцип действия ядерных взрывных устройств в наши дни общеизвестен, но без знания деталей и подробностей он невозможен. Даже если удастся раздобыть плутоний, первую пёод-ножку подставит химия: создать давление с помощью химических взрывчатых веществ невозможно из энергетических соображений.

Тут же ставит подножку нейтронная физика: для создания малогабаритного ядерною взрывного устройства придётся захватить “на дело” как минимум грузовик с лазерной аппаратурой плюс не редвижную электростанцию.

Урановое взрывное устройство проще, намного компактнее, но для него требуется 4045 кг урана-235 (в чистом виде). Кроме того, существует достаточное количество “подводных камней”, которые не дадут террористам его создать. Специалисты вряд ли пойдут на сотрудничество с террористами не только по моральным причинам, ведь они прекрасно понимают, что их в живых не оставят. Да учёные такого профиля и не работают в одиночку, обычно это сплочённый коллектив.

Обо всём этом следует помнить, когда в газетах или в эфире появляются жуткие рассказы о сборке ядерных взрывных устройств “двумя гениальными студентами в старом сарае по соседству с собачьей будкой под надзором террористов”. На лицо вполне реальная, часто очень агрессивная радиофобия, охватывающая многие развитые страны. Именно такое положение дел является питательной средой психологического терроризма в сочетании с угрозой радиационного терроризма.

Но главное, что мы должны иметь в виду при анализе проблем радиационного терроризма, - существенная замедленность негативных последствий воздействия радиации на человеческий организм. Техническое обеспечение условий быстрого уничтожения человечества лежит за пределами возможностей террористов.