Урок-конференция: "Ядерная энергетика: проблемы и перспективы"

Разделы: Физика

“...радиофобией, может быть, вылечим мир от
беспечности, алчности, сытости, от бездуховности,
бюрократизма, чтоб не пришлось нам по чьей-либо
милости в нечеловечество переродиться”
(Любовь Сирота, г. Припять)

Использованные сокращения:

  • ЯР - ядерный реактор;
  • ТЯС - термоядерный синтез;
  • АЭС – атомная электростанция;
  • ТРО – твердые радиоактивные отходы;
  • ЯЭУ – ядерная энергетическая установка;
  • ЯЭ – ядерная энергетика.

Ведущие - учащиеся (2 человека) помогают учителю при подведении итогов. Они же готовят вопросы рефлексии, среди которых:

  • Загрязняют ли АЭС окружающую среду?
  • Может ли АЭС стать атомной бомбой?
  • Как мог бы выглядеть мир после атомной войны?
  • Как вы относитесь к развитию ЯЭ? и т. д.

Научно-техническая конференция по теме “ядерная энергетика; проблемы и перспективы” проводится традиционно во время декады физики по окончании изучения темы “атомная физика” в апреле в 11-х классах (на 2 уроках). Реализация целей конференции служит становлению гражданственности, толерантности; учит оценке не только потенциальных преимуществ, но и опасности при сбоях в работе ЯР. Учащиеся убеждаются в неограниченных возможностях применения ядерной энергии, не впадая в технические грезы либо в тотальный парализующий страх перед будущим,

Цели конференции:

  1. обобщение знаний по курсу "Атомная физика" (ядерная модель строения атома, ядерные силы, изотопы, энергетический выход ЯР и т.д.);
  2. сравнение и анализ возможностей использования атомной энергией, управления термоядерным синтезом; связь с курсом биологии;
  3. показать роль отечественной науки в создании ЯЭ, устранении угрозы ядерной войны, глобальных экологических проблем.

Используемые ТСО: Видеомагнитофон, видеокамера, учебные фильмы, дозиметр бытовой, счетчик Гейгера.

План конференции

  1. Технологии получения атомной энергии.
  2. Проблемы и последствия эксплуатации ЯР.
  3. Биологическое воздействие РИ на организмы человека, животного, растений.
  4. Чернобыль. Дни испытаний.
  5. Кольский полуостров-зона активного ядерного воздействия.
  6. Положительно об атоме.
  7. Термоядерный синтез.

1. Технологии получения атомной энергии

  • Энергия, единицы измерения, первичная и вторичная энергия, источники энергии.
  • Истощаются ли энергоресурсы Земли?
  • Расщепление ядра урана, цепная реакция.
  • Энергия Солнца.
  • Термоядерный синтез.
  • Регенерация и ликвидация отработанного ядерного топлива; обеспечение безопасного хранения радиоактивных отходов.

2. Про6лемы и последствия эксплуатации ЯР

  • Рост атомной энергетики неизбежно ведет к нагреву, а затем перегреву атмосферы и катастрофическим изменениям климата.
  • Даже при идеальной работе АЭС загрязнение среды, пусть незначительное, неизбежно.
  • Проблема захоронения возрастающего количества шлаков радиации не имеет надежного решения.
  • Не существует надежного и безвредного способа добычи и переработки ядерного горючего и гарантированных безопасных способов его транспортирования.
  • Накопление в атмосфере радиоактивных изотопов представляет угрозу для обитателей планеты.
  • Закрытая сфера радиационной медицины не выполняет своих гражданских и профессиональных функций, скрывает региональные и глобальные последствия.

З. Биологическое воздействие РИ на организм человека, животных, растений

  • Механизм разрушения хромосом, ядер, клеток, клеточных мембран под действием ионизирующего излучения.
  • Прекращение регенерации клеток костного мозга, лимфатических желез, щитовидной железы, полости рта, кишечника, половых органов и т.д. в процессе РИ.
  • Дозиметрия излучения.
  • Техногенные источники радиации.
  • Последствия облучения, мутация.
  • Пути предотвращения, лечения последствий РИ.
  • Здоровье и среда обитания.
  • Глобальные проблемы изменения климата планеты.

4. Черно6ыль. Дни испытаний

Авария на Чернобыле еще раз высветила, какая бездна разверзнется, если на человечество обрушится ядерная война. Ведь наполненные ядерные арсеналы таят в себе тысячи и тысячи катастроф, куда страшнее Чернобыльской.

  • Картина аварии 26 апреля 1986 года.
  • Создание саркофага, ликвидация последствий аварии.
  • Уроки трагедии.

5. Кольский полуостров - зона активного ядерного воздействия

Арктический регион России подвергается опасности радиоактивного загрязнения и степень этой опасности постоянно возрастает. Во многом это связано с наличием в регионе большого количества военных объектов, но испытаниям ядерного оружия и атомных военно-морских баз. В настоящее время отдельные территории Арктического региона России относятся к числу экологически неблагоприятных. Особое внимание при этом следует обратить на радиационную обстановку, которая на Кольском полуострове и в других областях Арктики грозит стать катастрофической. Можно выделить следующие источники потенциальной опасности радиоактивного загрязнения окружающей среды:

  • энергетические ядерные установки КАЭС;
  • атомный ледокольный флот;
  • Северный флот (оснащенный подводными и надводными кораблями с ядерными энергетическими установками и несущий ядерное оружие);
  • судоремонтные и судостроительные заводы как гражданского, так и военного профиля;
  • испытания ядерного оружия на Новой Земле;
  • подземные ядерные взрывы в "мирных" целях;
  • предприятия, занимающиеся переработкой и утилизацией радиоактивны отходов и списанных подводных лодок;
  • пункты захоронения радиоактивных отходов;
  • затонувшие атомные корабли;
  • последствия выпадения радиоактивных осадков после аварии.

Мурманская область по количеству ядерных реакторов на душу населения превосходит все другие области и страны. Здесь широко распространены объекты, применяющие различные ядерные технологии. Из гражданских объектов - это, прежде всего, Кольская атомная электростанция, имеющая четыре энергоблока с водо-водяными реакторами под давлением типа ВВЭР-440 единичной электрической мощности 440 МВт (причем, два из них близки к выработке ресурса), а также планируется строительство Кольской ЛЭС-2 мощностью 640х2 МВт. На 58 предприятиях и учреждениях области используются различные радиоизотопные приборы технологического контроля. В Мурманске на РГ11 "Атомфлот" базируются 9 судов (8 ледоколов и 1 лихтеровоз) с 13 водо-водяными реакторами под давлением.

Добычу и переработку естественно-радиоактивного сырья (лопарит, беделлит, перовскит) ведут Ловозерекий и Ковдорский горно-обогатительный комбинаты на Кольском полуострове. Содержание радиоактивных веществ в руде, полупродуктах и готовой продукции - вблизи нижней границы интервала активностей, требующих специальной организации работ и радиационного контроля.

Отработанное ядерное топливо с Кольской АЭС хранится на станции, а затем отправляется на переработку в ПО "Маяк", "Нерпа". Низкоактивные отходы с гражданских предприятий хранятся в 30 километрах от Мурманска.

В результате эксплуатации военного и гражданского атомных флотов, базирующихся в Мурманской и Архангельской областях, ежегодно образуется до тысячи кубических метров твердых и 5 тысяч кубических метров жидких радиоактивных отходов. Доля высокоактивных отходов составляет не более 5-7%, а отходы с содержанием трансурановых элементов практически отсутствуют. Примерно 85% от всего объема отходов образуются на судоремонтных предприятиях. Указанный уровень ядерных отходов удерживается последние двадцать лет. В настоящее время принято решение Правительства РФ о создании для нужд Мурманской области и других районов регионального могильника твердых радиоактивных отходов (ТРО), который позволит утилизировать (т.е. навсегда выводить из сферы обращения) как уже накопленные отходы, так и те, которые будут образовываться при выводе из эксплуатации 1 очереди Кольской АЭС и судовых ЯЭУ. Рассматривается вариант строительства регионального могильника на Кольском полуострове в районе "Дальних Зеленцов" или на Новой Земле.

Другим источником ухудшения радиологической обстановки в Арктическом регионе России, который следует особо отметить, являются надводные и подводные ядерные испытания на шельфе Баренцева и Карского морей. При этом основное беспокойство приносит ядерный полигон на Новой Земле, где уже проведено 132 ядерных взрыва, из них 86 - в атмосфере и 8 - в Баренцевом и Карском морях.

Считается, что при наземных ядерных взрывах мощностью в 1 Мт образуется радиоактивный след протяженностью в несколько сот километров. При этом оседает до 80% образовавшейся радиоактивной пыли. В моменты ядерных взрывов или катастроф на АЭС уровни радиации за счет концентрата радионуклидов, особенно короткоживущих, значительно превышают так называемые среднемесячные и среднегодовые уровни. Часть загрязнения выпадает неподалеку от места испытания. Часть долгоживущих изотопов задерживается в нижнем слое атмосферы (тропосфере) и перемещается струями ветра на большие расстояния, постепенно выпадая на море и на суше.

Подавляющая часть радиоактивных осадков выпала в Северном полушарии, где проводилось большинство испытаний. Те люди, которые находились недалеко от испытательных полигонов, получили в результате значительные дозы облучения. Оленеводы и рыбаки в открытом море на Крайнем Севере получили дозу облучения от цезия-137, в 100-1000 раз превышающую среднюю индивидуальную дозу для остальной части населения.

Радионуклиды, выпадающие из атмосферы, постепенно накапливаются в почвенно-растительном покрове. В ходе накопления нуклидов происходит их радиоактивный распад, миграция в глубь почвы и частичный смыв поверхностными водами в реки, озера и моря. Важные исследования специфической цепочки "лишайник - олень - человек" в районах Крайнего Севера России провела группа ленинградских ученых. Они изучали содержание и динамику свинца-210, полония-210, цезия-137 и стронция-90 в лишайниках, оленине, организме людей, В 1965-1966 годах в Мурманской и Архангельской областях. Республики Коми, на Таймыре и Чукотке содержание цезия-137 в организме оленеводов было в 5 раз выше, чем в 1986 году, а по сравнению с жителями юга России - в 10-100 раз. Удельная активность стронция-90 в костной ткани оленеводов во много (до 60) раз превышает аналогичные значения у людей, не связанных с оленеводством. Доза внутреннего облучения за счет цезия-137 у коренного населения составляет основную долю искусственного облучения. Очень высокая смертность коренного населения во многом связана с раковыми опухолями кишечника и легких. Достаточно мощным является загрязнение радионуклидами морей при различного рода захоронениях РАО. Многие морские организмы способны накапливать в себе радиоактивные вещества, даже если они находятся в очень низкой концентрации. Следует заметить, что некоторые радионуклиды свинца-210 и полония-210, поступают в организм с пищей. Они концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтому люди, потребляющие много рыбы и других даров моря, могут получить относительно высокие дозы внутреннего облучения.

6. Положительно об атоме

  • применение в медицине(метод меченых атомов, метод фиброэндоскопии, плазматрон и т. д.);
  • повышение производительности газовых и нефтяных месторождений;
  • хранение газа и нефти в ядерных трубах;
  • аккумулятор электроэнергии;
  • геотермальная электростанция;
  • ядерно-физические способы отыскания природных ископаемых;
  • хронологическая маркировка ископаемых;
  • использование в криминалистике.

7. Термоядерный синтез

  • достижение условий управляемого ТЯС;
  • устройство "Токамак";
  • холодный ТЯС.

Литература

  1. Св. Алексиевич "Чернобыльская молитва"
  2. ж. "Мы" №3, ст. "Дети Чернобыля", 1990
  3. Чарушин П. "Пламя в отсеках".
  4. Ауст 3. "Атомная энергетика".
  5. Мухин К.Н. "Занимательная ядерная физика".
  6. Кузнецов В.М. "Российская атомная энергетика".
  7. "Мурманский вестник" от 7.05.1994 г.
  8. "Мурманский вестник" от 31.08.2000 г.
  9. "Аргументы и факты" №12, 2002 г.