Атомные электростанции
Коваленко Ю.А., учитель УО «Новкинская государственная общеобразовательная школа Витебского района»
Цель урока: рассмотреть принцип дейстаия атомных электростанций; развивать устойчивый интерес к предмету через создание проблемных ситуаций, используя форму дидактической игры.
Средства обучения: мультимедийный проектор, индивидуальные карточки с заданиями.
План
Вступительное слово учителя
Сообщения учеников
Выполнение практических заданий
Подведение итогов урока
Ход урока
1. На начальном этапе урока учитель сообщает ученикам тему урока, цель, ставит перед учениками вопрос о целесообразности использования атомных электростанций.
2. Сообщения учеников:
Использование энергии атома
Атомные электростанции используют реакцию расщепления урана, для преобразования тепла, которое затем улавливается в теплообменниках и используется, чтобы получить пар, приводящий в действие турбины и электрогенераторы. Этот паровой цикл и элементы выработки электричества - точно такие же, как и в обычной станции на ископаемом топливе. Атомные реакции происходят в полностью экранированном и полностью автоматизированном ядре реактора. Уран выпускает нейтроны, которые сталкиваются и порождают дальнейшие цепные реакции. Скорость реакции управляется вставкой замедлителей (обычно графитовых стержней), которые поглощают свободные нейтроны. Сгенерированное реакцией тепло, извлекается через цепь обмена тепла, которая в свою очередь поднимает температуру воды в паре высокого давления и используется для приведения в действие турбин.
Для демонстрации принципа действия атомной электростанции я использовала мультимедийные обучающий курс «Открытая физика 2.5»
Большинство существующих атомных станций используют обогащенное урановое топливо и воду в качестве охлаждающего агента.
Водные реакторы под давлением (PWR или BBEP) используют воду как замедлитель реакции,
Графитные реакторы на легкой воде (LWGR или PBMK) используют для замедления графит
CANDU, разработанный в Канаде, использует в качестве замедлителя и хладагента природное урановое топливо и тяжелую воду. На этот тип реактора приходится только около 10% мировых мощностей по выработке атомной энергии
Атомная энергия в мире
В настоящее время в мире эксплуатируется около 430 атомных реакторов, которые совокупно обеспечивают 17% общей мировой выработки электричества. Это представляет менее 5% общих потребностей в энергии. В то время как общая зависимость от атомной энергии составляет менее пятой части мощностей по выработке электричества, некоторые страны проводят крупные инвестиции в атомную энергетику. Например, 76% мощностей во Франции являются ядерными, а в Литве этот показатель даже выше и равен 85%. Следующие страны, которые имеют более 40% установленных атомных мощностей: Бельгия, Швеция, Болгария, Словацкая Республика, Венгрия, Швейцария. В ННГ - Украина имеет около 38%, а Россия - 12%. Эти страны имеют высокую зависимость от производства энергии атомным способом, и переход на другой, не атомный, источник будет сложным и дорогим.
Радиация и ядерная безопасность
Атомные электростанции не излучают опасную радиацию в нормальном режиме работы, и было всего лишь несколько инцидентов, которые действительно вредили человеческому здоровью. Тем не менее, излучение может быть чрезвычайно опасным и необходимо предпринимать очень тщательные меры предосторожности для рабочих в пределах атомных электростанций, при переработке радиоактивных отходов и выполнении ремонта и остановки реакторов.
Излучение невозможно увидеть или почувствовать, и работники-ядерщики используют чувствительную пленку и счетчики Гейгера, чтобы обеспечить нахождение в пределах обоснованной безопасной дозы излучения за период жизни.
На атомных станциях произошли две большие аварии:
Электростанция Тримайл Айленд в Пенсильвании, США (28 марта 1979)
Чернобыль, Украина (26 Апреля 1986), где погибло несколько десятков людей, и по оценкам радиоактивные осадки причинили вред здоровью более 10 000 человек. Эти аварии, и прежде всего Чернобыль, повлияли на формирование мирового мнения о реальной опасности, которую может представлять атомная энергия. Чернобыльская катастрофа усилила осознание важности международного диалога для контроля над ядерной энергией и крайнюю необходимость введения адекватных мер безопасности.
Проблема долгосрочного избавления от отходов
Возможно наиболее значительный вопрос, остающийся без ответа - безопасное хранение радиоактивных отходов. Радиоактивные отходы высокого уровня, как например, использованные топливные стержни или компоненты из ядра остановленного реактора, могут не распадаться до безопасного уровня радиоактивности несколько тысяч лет и, вероятно, еще значительное время будут оставаться очень горячими (вплоть до 400 0C). Отходы низкого уровня, включающие инструменты, одежду и т. п. могут потребовать защищенное хранение в течение несколько сот лет прежде, чем их можно будет счесть безопасными.
Использованные топливные стержни можно перерабатывать, что помогает уменьшать количество производимых отходов высокого уровня. Разработка пригодных средств хранения является сложнейшей задачей для ядерщиков-технологов. Варианты включают витрификацию (стеклование) и заключение в глубокие бетонные камеры хранения под землей, а также захоронение в океане. Проходят исследования и дискуссии, а радиоактивные отходы в настоящее время содержатся долгое время во временных хранилищах.
3. Выполнение практичеких заданий:
Предлагаемые действия:
|
|
Класс подготовливает список преимуществ и недостатков решения вывести из эксплуатации атомные электростанции по соображениям безопасности в стране, в которой атомной энергии принадлежит большая доля (например, Франция) или в странах, где устаревает используемая технология. Итог упражнения можно представить в виде телевизионного документального фильма с игровыми интервью и дискуссиями. Если у вас есть видеокамера - запишите его. Либо я попросила, чтобы учащиеся написали письма как будто бы в правительственные или национальные газеты. Можно поручить группам учащихся принять точки зрения различных групп интересов, например, группы защитников окружающей среды, экономистов, работников атомных электростанций и других |
Предлагаемые методы обучения - Атомная энергия:
|
|
Игровой этюд предполагающий расположение в окрестности атомной электростанции. Учащиеся представляют себе, что вблизи школы должна строиться атомная электростанция. Тем не менее, до принятия окончательного решения будет проведено собрание общественности, в котором возможность представить свои взгляды получат три группы людей. Это группа инженеров и ученых, которые спроектировали электростанцию, группа местных жителей и группа местных политиков. Можно разделить класс на эти три группы и дать им время до конца урока, чтобы подготовить свою позицию. Игра должна пройти на следующем уроке в форме собрания общественности. Учащимся надо раздать информационные листки, разъясняющие будущее место строительства и экономическое обоснование электростанции. Можно предоставить учащимся другие источники информации, например, базы данных, пособия, библиотеку, местные газеты, статьи из журналов или видеоматериалы. Участникам каждой группы также необходимо выдать карточку соответствующую приведенным ниже группам. Группа A: Инженеры и ученые Вы хотите построить электростанцию потому, что вы думаете, что ядерная энергия является чистым и эффективным способом достичь процветания региона. Если построить эту станцию, у вас появится возможность продолжения своей работы, а вероятность строительства в будущем других станций повысится. Вы убеждены, что были преодолены любые проблемы безопасности. Вы ожидаете, что местные политики поддержат вас, поскольку именно они убедили вас поставить электростанцию в этом месте. Тем не менее, вам также известно, что они захотят публично проверить вас по вопросам, интересующим их избирателей. Участники других групп вероятно спросят вас о:
Вам необходимо тщательно проработать эти вопросы. Группа B: Местные жители Вы хотите знать, принесет ли новая электростанция какую-нибудь пользу вашему городу, сколько рабочих мест создаст электростанция? Будут ли привлекаться местные жители или рабочие места будут отдаваться высококвалифицированным специалистам из других частей страны? Принесет ли станция богатство в данную местность, которое пойдет на пользу местному бизнесу? Возможно, она будет дешевле. Возможно, она будет содействовать улучшению местных услуг, например, дорог и связи. С другой стороны, она может привести к загрязнению окружающей среды, риску возникновения аварий и опасности роста числа раковых заболеваний. Вы хотите, чтобы вас убедили, что преимущества перевешивают недостатки. Основные вопросы:
Вам необходимо тщательно проработать эти вопросы. Группа С: Местные политики С точки зрения местных политиков рассматривается вопрос в аспекте местной и национальной обстановки. Вы знаете, что для того, чтобы развиваться, области необходимо больше энергии и то, что атомная энергия дешева и эффективна. Электростанцию надо где-нибудь размещать, так почему бы не здесь. Вы упорно работали для того, чтобы заполучить этот проект, поскольку он принесет в область рабочие места и процветание. Тем не менее, вас избрал народ, так что вы должны прислушиваться к его беспокойству. Вам придется жить с этим решением еще долго после того, как ученые и инженеры уедут на строительство следующей электростанции. Так что, с одной стороны, вам нужно получить заверения от ученых и инженеров, а с другой стороны, вы стремитесь успокоить местных жителей. Основные вопросы:
Вам необходимо тщательно проработать эти вопросы На заключительном этапе с учащимися была проведена дискуссия о том, что они чувствовали бы, если бы им пришлось жить поблизости от атомной электростанции. Учащиеся затем записали это в форме письма к другу, излагающего их чувства. |
Учитель: ребята, вы сегодня хорошо занимались. У каждого из вас сформировалось своё собственное мнение по поводу строительства атомных электростанций. Каждый из вас в будущем может стать инженером, политиком, учителем, и в своей будущей деятельности вы не должны забывать о тех знаний и сведениях, которые вы получили сегодня на уроке.