Ядролық реактор. Ядролық энергетика. - Физика, 11 - сынып, 64 - сабақ

Сабақтың мақсаты:

1. Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау. Ядролық реактор мен ядролық энергетикамен  таныстырып солар туралы түсінік қалыптастыру.
2. Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау.
3. Тәрбиелік мақсаты: Адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, табиғатты аялауға, сыйластық пен әдептілікке баулу.

Сабақтың түрі: жаңа білімді қалыптастыру, жалпылау
Сабақтың әдіс-тәсілдері:  Әңгіме, лекция, дискуссия, кітаппен жұмыс.
Сабақтың көрнекіліктері: плакаттар, суреттер, 

Сабақтың барысы:

І.ДКҰйымдастыру кезеңі:
Сәлемдесу; Оқушыларды түгендеу;Оқушылардың назарын сабаққа аудару.
ІІ. ДК. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау.
А)теориялық білімдерін тексеру. Ә)практикалық тапсырмаларын тексеру. Б)есептерін тексеру. 
ІІІ.ДК Білімді жан-жақты тексеру./ ІV. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою.  
Бүгінгі негізгі мақсатымыз оқулық бойынша ядролық реактор мен ядролық энергетикамен  танысамыз. 

1. Тізбекті бөліну реакциясы қалай жүзеге асады?
2. Энергияларындағы айрмашылықтарына қарап нейтрондарды қандай топқа бөледі?
3. Неге табиғи уранда тізбекті реакция жүзеге аспайды?
4. Нейтрондардың көбею коэффициенті дегеніміз не?
5. Қандай массаны сындық масса дейміз?
6. Атомдық бомбаның адамзатқа қаупі қандай?

V. ДК.Жаңа материалды меңгерту: 
Ядролық реакторлардың негізгі элементтері
Суретте ядролық реакторы   бар энергетикалық қондырғының сүлбесі келтірілген.
Ядролық реактордың негізгі элементтері мыналар: ядролық отын (, ) және т.б. нейтрондарды баяулатқыш (ауыр су немесе кәдімгі су, графит т.б.) реактор жұмыс істеген кезде пайда болатын энергияны әкетуге арналған жылу тасымалдағыш (су, сұйық натрий т.б.) реакциялардың  жылдамдығын реттеуші құрылғылар (реактордың жұмыстық кеңістігіне ендірілетін нейтрондарды жақсы жұтатын кадмий немесе бор сияқты заттары бар стерженьдер).
Реакторды сыртынан - сәулесі мен нейтрондарға тосқауыл болатын қорғаныс қабықшамен қоршайды. Қабықшаны темір толтырғыш бар бетоннан жасайды.
Ауыр су  ең жақсы баяулатқыш болып табылады. Кәдімгі судың өзі нейтрондарды қармап алып,  ауыр суға айналдырады. Сондай-ақ ядролары нейтрондарды жұтпайтын графит те жақсы баяулатқыш болып табылады. 
Шапшаң нейтрондардағы реакторлар
Баяулатқышсыз, шапшаң нейтрондарда жұмыс істейтін реакторлар жасалған. Шапшаң нейтрондар туғызатын бөліну ықтималдылығы аз болатындықтан, мұндай реакторлар табиғи уранда жұмыс істей алмайды.
изотопты 15%-тен кем емес байытылған қоспа арқылы ғана реакцияны үздіксіз ұстап тұруға болады. Шапшаң нейтрондардағы реакторлардың артықшылығы сол, олардың жұмысы кезінде едәуір мөлшерде плутоний түзіледі, оны кейін адролық отын ретінде пайдалануға болады. Бұл реакторларды көбейткіш-реакторлар деп атайды, себебі олар бөлінетін материалдарды қайта өндіреді. Қайта өндіру коэффициенті 1,5-ке жететін реакторлар салынып жатыр. Бұл реакторлар 1 кг  изотоп бөлінгенде 1,5 кг-ға дейін плутоний алынады деген сөз. Әдеттегі реакторларда қайта өндіру коэффициентті 0,6 - 0,7-ге жетеді.
Алғашқы ядролық реакторлар. Уран бөлінуінің тізбегі ядролық реакциясын алғаш рет АҚШ-та 1942 жылы желтоқсанда Энрико Ферми бастаған ғалымдар тобы жүзеге асырған.
Кеңес Одағында бірінші ядролық реакторды 1946 жылы 25 желтоқсанда ғалым Игорь Васильевич Курчатов басқарған физиктер ұжымы іске қосқан.
Қазіргі кезде өздерінің қуаты бойынша, сондай-ақ атқаратын жұмысы жөнінен де айырмашылығы бар түрлі реакторлар жасалған.
Ядролық реакторларда, ядролық жанармайдан өзге, нейтрондарды баяулатқыштар мен басқарушы стерженьдер бар. Бөлінетін энергияны жылу тасымалдағыштар альш кетеді.

ЯДРОЛЫҚ ЭНЕРГИЯНЫ ҚОЛДАНУ

Ядролық энергетиканың дамуы мен табыстары. Ядролық энергияны электр энергиясын алу үшін түрлендіру біздің елімізге тұңғыш рет 1954 жылы іске асырылды. Обнинск қаласында қуаты 5000 кВт алғашқы атом электр станциясы (АЭС) іске қосылды. Ядролық реакторда бөлініп шығатын энергия суды буға айналдыру үшін пайдаланылған, ал ол болса генератормен байланысты турбинаны айналдыратын болған.

Белоярск атом электр станциясына орнатылған қуаты 600 МВт шапшаң нейтрондағы атомдық реактор

Соңғы жиырма шақты жыл ішінде пайдалануға берілген Нововоронеж, Санкт-Петербург, Курск және Кольск атом электр станциялары осы принцип бойынша жұмыс істейді. Бұл станциялардың реаторларының қуаты 500-1000 МВт.
Органикалық отынмен жұмыс істейтін жылу электр станцияларына қарағанда атом электр станциясының артықшылығы бар. Ядролық реакторлар қолға түспейтін органикалық отынды пайдаланбайды және көмір тасу үшін темір жол көлігін пайдаланудың қажеті болмайды. Атом электр станциялары атмосфералық оттегін қажет етпейді, айналадағы ортаны күлмен және жану өнімдерімен ластамайды. Бұл артықшылықтары бұрынғы КСРО-ның еуропалық бөлігінде әсіресе маңызды, онда гидроэнергия мен органикалық отын ресурстары энергетикалық қуаттардың қажетті өсімін қамтамасыз ету үшін жеткіліксіз.
Жылулық (яғни баяу) нейтрондардағы реакторларда уран тек 1-2%-дай ғана пайдаланылады. Шапшаң нейтрондардағы реакторларда уран толық пайдаланылмады, оларда сондай-ақ плутоний түріндегі жаңа ядролық отын қайта өндіріледі. 1980 жылы Белоярск атом электр станциясында дүние жүзінде тұңғыш рет қуаты 600 МэВ шапшаң нейтрондағы реактор іске қосылды.

Атоммен жүретін дүниедегі тұңғыш «Ленин» мұзжарғышы Солтүстік Мұзды мұхитта

Өнеркәсіптің басқа салалары сияқты, ядролық энергетиканың қоршаған ортаға да зиянды әрі қауіпті әсерлері баршылық. Радиоактивтік ластау аса қауіпті болып саналады. Радиоактивтік қалдықтарды көму және өзінің қызметін атқарып болған атом электр станцияларын жабу кезінде күрделі проблемалар туындайды. Олардың қызмет істеу мерзімі 20 жыл шамасында, ол мерзім өткен соң конструкциясыңдағы материалдарға ұзақ жылдар бойы радиация әсер еткендіктен, станцияларды қайта қалпьша келтіру мүмкін емес.
АЭС-ті станцияда жұмыс істейтіндер мен тұрғындардың қауіпсіздігінің максимал шарттарын ескеріп жобалайды.
Бүкіл дүние жүзінде АЭС-ті пайдалану тәжірибесі мынаны көрсетті: ядролық энергетика кәсіпорындары қальшты тәртіпте жұмыс істесе, биосфера радиациялық әсерлерден сенімді қорғалады екен. Алайда Чернобылдегі АЭС-тің төртінші реакторында болған жарылыс көрсеткендей, станция қызметкерлері жіберген қателіктер мен оның конструкциясында кеткен ақаулардың кесірінен болатын реактордың белсенді аймағында бүліну қаупі жойылмайды, сондықтан осы қауіпті азайту үшін қатаң шаралар қолданылады.
Ядролық реакторлар атомдық сүңгуір қайықтар мен мұзжарғыштарға орнатылды.
VІ. ДК. Оқытылып отырған  оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.
§8.10  дайындық сұрақтарын талдау.

1. Ядролық реакторлардың негізгі бөліктері қандай?
2. Жылулық нейтронды реакторда не үшін нейтрондарды баяулатқыш қолданылады?
3. Тізбекті реакция қалай басқарылады?
4. Реактордағы уранның сындық массасын азайтуға болады ма?
5. Көбейткіш реакторлар деп қандай реакторларды айтады?
6. Ядролық энергия электр энергиясына қалай түрленеді?

VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.
Есептер  шығару. 8.10.1-8.10.2
VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §8.10 Есептер  шығару. 8.10.3