Термоядролық реакциялар - Физика, 11 - сынып, 65 - сабақ

Сабақтың мақсаты:

1. Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау. Термоядролық реакциялармен  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 термоядролық реакциялармен  танысамыз. 

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?

V. ДК.Жаңа материалды меңгерту: 
ТЕРМОЯДРОЛЫҚ РЕАКЦИЯЛАР
Жеңіл ядролар энергия бөле отырып бірігуі мүмкін.
Тыныштықтағы уран ядросының массасы, ядро бөлінетін жарықшақтардың тыныштықтығы массалары қосындысынан артық. Жеңіл ядролар үшін жағдай керісінше. Мысалы, гелий ядросының тыныштықтағы массасы гелий ядросының құрамды бөлігі екі ауыр сутегі ядросының тыныштық массаларының косындысынан аз.
Бұл -- екі жеңіл ядро біріккенде тыныштық массасы азаяды, ендеше, көп мөлшерде энергия бөлініп шығады деген сөз. Жеңіл ядролардың бірігуіндегі мұндай реакциялар термоядролық реакциялар деп аталады, себебі олар тек өте жоғары температураларда ғана жүре алады.
Термоядролық реакциялар - бұл жеңіл ядролардың өте жоғары температураларда бірігу реакциясы.
Ядролардың бірігуі үшін олардың 10-12 см шамасына жақындауы, яғни олардың ядролық күш әсерінің сферасына түсуі қажет. Мұндай жақындауға ядролардың кулондық тебілуі кедергі жасайды, оны тек ядроның жылулық қозғалысының өте зор кинетикалық энергиясының есебінен ғана жеңуге болады.
Термоядролық реакцияларда бөлініп шығатын бір нуклонға есептелген энергия, ядролардың тізбекті реакциясы кезінде бөлініп шығатын меншікті энергиядан артьш кетеді. Мысалы, ауыр сутегі - дейтерий сутегінің аса ауыр изотопы - тритиймен біріккенде бір нуклонға 3,5 МэВ-қа жуық энергия бөлінеді. Уранның бөлінуі кезінде бір нуклонға шамамен 1 МэВ энергия бөлінеді.
Термоядролық реакциялар Әлемнің эволюциясьшда шешуші рөл атқарады. Күн мен жүлдыздардың сәуле шығару энергиясының термоядролық тегі бар. Қазіргі болжамдар бойынша, алғашқы даму кезінде жұлдыздар негізінде сутегінен құралған. Жұлдыздың ішіндегі температураның жоғары болатыны сонша, оның ішінде протондардың бірігуінің реакциясы гелий түзілуімен қатар жүреді. Бұдан кейін гелий ядроларының бірігуі кезінде неғұрлым ауыр элементтер де түзіледі. Осы реакциялардың бәрі энергия бөліп шығарумен қабаттаса өтеді, ол миллиардтаған жылдар бойынша жұлдыздардың жарық шығаруын қамтамасыз етеді.
Жерден басқарылатын термоядролық реакцияны пайдалану мәселесін шешу адамзатқа іс жүзінде таусылмайтын энергияның көзін береді. Бұл бағытта ең перспективті болып есептелетін реакция - дейтерийдің тритиймен бірігу реакциясы:

Бұл реакцияда 17,6 МэВ энергия бөлінеді. Тритий табиғатта жоқ болғандықтан, ол термоядролық реактордың өзінде литийден өндірілуі тиіс.
Есептеулер көрсеткендей, экономикалық жағынан тиімді реакция, реакцияға түсетін заттарды жүз миллиондаған градус шамасына дейін қыздырғанда ғана заттың үлкен тығыздығында (1 см³-де бөлшек 10¹⁴ - 10¹⁵) жүре алады. Мұндай температураларды плазмада қуатты электр разрядтарын туғызу арқылы алуға болады. Бұл бағыттағы негізгі қиыншылық - осындай жоғарғы температурадағы плазманы қондырғының ішінде 0,1-1 с бойы ұстап тұру.
Бұған ешбір заттан жасалған қабырғалар жарамайды, себебі соншалықты жоғары температурада олар бірден буға айналып кетеді. Жоғары температурадағы плазманы шектеген көлемде ұстап тұрудың бірден-бір мүмкін болатын әдісі өте күшті магнит өрістерінің әсерін пайдалану болып табылады. Бірақ әлі күнге дейін бұл мәселені толық шешу плазманың тұрақсыздығынан мүмкін болмай келеді. Бұл тұрақсыздық зарядталған бөлшектердің бір бөлігін магниттік "қабырғалардан" өтетін диффузияға әкеліп соғады.
Қазіргі уақытта таяудағы 10-20 жылдың ішінде термоядролық реакторлар жасалады деген сенім бар. Басқарылатын термоядролық реакцияны алу жолында ғалымдар үлкен табыстарға қол жеткізді. Бұл жұмыстар Л.А.Арцимович пен М.А. Леонтовичтің басшылығымен басталған және олардың шәкірттері жалғастырып жүргізіп жатыр.
Әзірше қопарылыс түріндегі басқарылмайтын синтез реакциясын ғана сутегі (немесе термоядролық) бомбасында жүзеге асыруға мүмкін болды.
Басқарылатын термоядролық реакцияларды жүзеге асыру адамзаттың энергетикалық проблемасын шешуге қабілетті. Сутегі бомбаларындағы басқарылмайтын термоядролық реакциялар адамзатты жойып жібере алады.     
VІ. ДК. Оқытылып отырған  оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.
§8.11   дайындық сұрақтарын талдау.

1. Термоядролық синтез дегеніміз не?
2. Жұлдыздар сөне ме?
3. Реакциядағы энергетикалық шығу  қай жағдайда артық болады: ядролардың бөлінуінде ме әлде синтезінде ме?
4. Неліктен жұлдыздарда термоядролық реакция өздігінен жүре алмайды?
5. Термоядролық энергетиканың неліктен болашағы зор?

VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.
Есептер   шығару. 8.11.1-8.11.2
VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §8.11 Есептер   шығару. 8.11.3