Автор: Пользователь скрыл имя, 16 Декабря 2011 в 19:40, курсовая работа
Место курса физики в школьном образовании определяется значением физической науки в жизни современного общества, в решающем ее влиянии на темпы развития научно-технического прогресса. Обучение физике в школе служит целям образования и воспитания личности: вооружать учащихся знаниями и умениями, необходимыми для их развития, подготовки к работе и продолжения образования. В задачи обучения физике входит:
Введение………………………………………………………….....……...2
Структура содержания курса физики атомного ядра ………………..4
Основные понятия физики атомного ядра, изучаемые в школе….....7
3. Демонстрационные и компьютерные эксперименты при изучении ядерной физики........................................................................................….….....10
4. Методика применения компьютерных моделей в структуру преподавания атомной физики…………………………………………….13
5. Особенности методики изучения ядерной физики …………….......17
5.1. Физика атомного ядра. Состав атомного ядра……………..….....17
5.2. Энергия связи атомных ядер. Ядерные силы ………………….…..18
5.3. Особенности ядерного реактора как источника теплоты………….21
5.4. Устройство энергетических ядерных реакторов ………………..…23
5.5. Классификация реакторов…………………………………..……….24
Заключение………..…………………………………….………..……….31
Список литературы………………………………………..…………….33
В реакторе на тепловых нейтронах большая часть деления ядер происходит при поглощении ядрами делящихся изотопов тепловых нейтронов. Реакторы, в которых деление ядер производится в основном нейтронами с энергией больше 0,5 МэВ, называются реакторами на быстрых нейтронах. Реакторы, в которых большинство делений происходит в результате поглощения ядрами делящихся изотопов промежуточных нейтронов, называются реакторами на промежуточных (резонансных) нейтронах.
В настоящее время наибольшее распространение получили реакторы на тепловых нейтронах. Для тепловых реакторов характерны концентрации ядерного топлива 235U в активной зоне от 1 до 100 кг/м3 и наличие больших масс замедлителя. Для реактора на быстрых нейтронах характерны концентрации ядерного топлива 235U или 239U порядка 1000 кг/м3 и отсутствие замедлителя в активной зоне. [9]
В реакторах на промежуточных нейтронах в активной зоне замедлителя очень мало, и концентрация ядерного топлива 235U в ней от 100 до 1000 кг/м3.
В
реакторах на тепловых нейтронах
деление ядер топлива происходит
также при захвате ядром
В
активной зоне теплового реактора должен
находиться замедлитель — вещество,
ядра которого имеют малое массовое
число. В качестве замедлителя применяют
графит, тяжелую или легкую воду,
бериллий, органические жидкости. Тепловой
реактор может работать даже на естественном
уране, если замедлителем служит тяжелая
вода или графит. При других замедлителях
необходимо использовать обогащенный
уран. От степени обогащения топлива
зависят необходимые
В
реакторах на промежуточных нейтронах,
в которых большинство актов
деления вызывается нейтронами с
энергией, выше тепловой (от 1 эВ до 100 кэВ),
масса замедлителя меньше, чем
в тепловых реакторах. Особенность
работы такого реактора состоит в
том, что сечение деления топлива
с ростом энергии нейтронов в
промежуточной области
В качестве теплоносителей в промежуточных реакторах используется вещество, слабо замедляющие нейтроны. Например жидкие металлы. Замедлителем служит графит, бериллий т.д. [9]
В активной зоне реактора на быстрых нейтронах размещаются твэлы с высокообогащенный топливом. Активная зона окружается зоной воспроизводства, состоящей из твэлов, содержащих топливное сырье (обедненный уран. торий). Вылетающие из активной зоны нейтроны захватываются в зоне воспроизводства ядрами топливного сырья, в результате образуется новое ядерное топливо. Особым достоинством быстрых реакторов является возможность организации в них расширенного воспроизводство ядерного топлива, т.е. одновременно с выработкой энергии производить вместо выгоревшего ядерного топлива новое. Для быстрых реакторов не требуется замедлитель, а теплоноситель не должен замедлять нейтроны.
Для
обеспечения высокой
В зависимости от способа размещения топлива в активной зоне реакторы делятся на гомогенные и гетерогенные.
В гомогенном реакторе ядерное топливо, теплоноситель и замедлитель (если они есть) тщательно перемешаны и находятся в одном физическом состоянии, т.е. активная зона полностью гомогенного реактора представляет жидкую, твердую или газообразную однородную смесь ядерного топлива, теплоносителя или замедлителя. Гомогенные реакторы могут быть как на тепловых, так и на быстрых нейтронах. В таком реакторе вся активная зона находится внутри стального сферического корпуса и представляет жидкую однородную смесь горючего и замедлителя в виде раствора или жидкого сплава (например, раствор уранилсульфата в воде, раствор урана в жидком висмуте), который одновременно выполняет и функцию теплоносителя.
Ядерная
реакция деления происходит в
топливном растворе, находящемся
внутри сферического корпуса реактора,
в результате температура раствора
повышается. Горючий раствор из реактора
поступает в теплообменник, где
отдает теплоту воде второго контура,
охлаждается и циркулярным
Однако
гомогенные реакторы имеют и серьезные
недостатки. Гомогенная смесь циркулирующая
по контуру, испускает сильное
В
гетерогенном реакторе топливо в
виде блоков размещено в замедлителе,
т.е. топливо и замедлитель
Гетерогенный реактор: 1-топливо, 2-замедлитель, 3-теплоноситель, 4-отражатель, 5-корпус и биологическая защита, 6-вход теплоносителя, 7-выход теплоносителя, 8-стержни регулирования
В
настоящее время для
В зависимости от замедляющего вещества гетерогенные реакторы делятся на графитовые, легководные, тяжеловодные и органические. По виду теплоносителя гетерогенные реакторы бывают легководные, тяжеловодные, газовые и жидкометаллические. Жидкие теплоносители внутри реактора могут быть в однофазном и двухфазном состояниях. В первом случае теплоноситель внутри реактора не кипит, а во втором - кипит.
Реакторы, в активной зоне которых температура жидкого теплоносителя ниже температуры кипения, называются реакторами с водой под давлением, а реакторы, внутри которых происходит кипение теплоносителя, - кипящими. [11]
В зависимости от используемого замедлителя и теплоносителя гетерогенные реакторы выполняются по разным схемам. В России основные типы ядерных энергетических реакторов - водо-водяные и водографитовые.
По
конструктивному исполнению реакторы
подразделяются на корпусные и канальные.
В корпусных реакторах давление
теплоносителя несет корпус. Внутри
корпуса реактора течет общий
поток теплоносителя. В канальных
реакторах теплоноситель
В зависимости от назначения ядерные реакторы бывают энергетические, конверторы и размножители, исследовательские и многоцелевые, транспортные и промышленные.
Ядерные энергетические реакторы используются для выработки электроэнергии на атомных электростанциях, в судовых энергетических установках, на атомных теплоэлектроцентралях ( АТЭЦ), а также на атомных станциях теплоснабжения (АСТ).
Реакторы,
предназначенные для
В реакторе-размножителе осуществляется расширенное воспроизводство ядерного топлива, т.е. его получается больше, чем было затрачено. [10]
Исследовательские
реакторы служат для исследований процессов
взаимодействия нейтронов с веществом,
изучения поведения реакторных материалов
в интенсивных полях
Реакторы
имеют различную мощность, стационарный
или импульсный режим работы. Наибольшее
распространение получили водо-водяные
исследовательские реакторы на обогащенном
уране. Тепловая мощность исследовательских
реакторов колеблется в широком
диапазоне и достигает
Многоцелевыми
называются реакторы, служащие для
нескольких целей, например для выработки
энергии и получения ядерного
топлива.
Заключение
Последний
раздел школьного курса физики открывает
большие возможности для
Материал раздела предоставляет большие возможности для организации самостоятельной деятельности учащихся. Полезно широко использовать периодическую систему Менделеева и предложить им на ее основе самостоятельно определить состав ядер некоторых элементов, рассчитать для них дефект масс, энергию связи, удельную энергию связи и т. п. Оценочные расчеты различных параметров микромира, широко используемые в этом разделе, могут стать содержанием самостоятельной деятельности учащихся в школе и дома, а анализ полученных в них результатов — хорошая школа развития мышления учащихся. Этой же цели служит решение задач, которые в данном разделе носят по преимуществу тренировочный характер и требуют акцента на анализе полученных данных: полезно сопоставлять энергии связи ядер с энергией связи других систем, например молекул; кинетическую энергию a-частиц с энергией теплового движения молекул; плотность ядерного вещества с известными плотностями различных веществ и т. п. Результаты этого анализа позволяют выпускникам школ лучше понять порядок величин в микромире, осмыслить его.
Информация о работе Методика преподавание физики атомного ядра в средней школе