Avantajele și dezavantajele folosirii energiei nucleare - grupa 2. Ionita, Paroiu, Roata, Grecu by Alexandru Mădălina

I. Urmăriți cu atenție filmul atașat, care vă prezintă fisiunea stimulată.

alexandrucmadalina — 2018-03-15 05:55:37 UTC

Reluați vizionarea, dacă este cazul, a filmului atașat și reflectați în scris la următoarele subiecte:

alexandrucmadalina — 2018-03-15 05:59:03 UTC

1. Când și de către cine a fost descoperită fisiunea stimulată?

alexandrucmadalina — 2018-03-15 05:59:13 UTC

2. Scrieți reacția nucleară care descrie fisiunea stimulată și verificați dacă sunt respectate legile conservării sarcinii electrice și a numărului de nucleoni.

alexandrucmadalina — 2018-03-15 05:59:58 UTC

3. Prezintă importanță energetică reacția de fisiune stimulată? Argumentați (determinați prin calcul energia de reacție Q în cazul fisiunii stimulate).

alexandrucmadalina — 2018-03-15 06:00:29 UTC

4. Cum s-ar putea utiliza fisiunea stimulată - reacția în lanț și condițiile în care s-ar putea produce aceasta.

alexandrucmadalina — 2018-03-15 06:00:58 UTC

II. Urmăriți cu atenție filmul atașat, care vă prezintă reactorul nuclear.

alexandrucmadalina — 2018-03-15 06:02:17 UTC

1. Ce este reactorul nuclear și care sunt principalele sale componente?

alexandrucmadalina — 2018-03-15 06:03:14 UTC

2. Descrieți pe scurt principiul de funcționare al reactorului nuclear.

alexandrucmadalina — 2018-03-15 06:03:41 UTC

3. Enumerați câteva din aplicațiile reactorului nuclear.

alexandrucmadalina — 2018-03-15 06:04:38 UTC

III. În grupa voastră discutați despre avantajele și dezavantajele utilizării energiei nucleare. Pentru a argumenta investigați utilizând diferite resurse: Internetul, bibloteca școlii etc. avantajele și dezavantajele. Colaborați pentru a realiza o schemă logică a avantajelor și dezavantajelor.

alexandrucmadalina — 2018-03-15 06:06:41 UTC

1. Când și de către cine a fost descoperită fisiunea stimulată?

2018-03-28 03:56:18 UTC

Fisiunea nucleară stimulată a fost descoperită de Otto Hahn, Fritz Strassman şi Liese Meitner în 1939.

2. Reacția nucleară care descrie fisiunea stimulată

2018-03-28 04:00:33 UTC

3.Importanță energetică a reacția de fisiune stimulată

2018-03-28 04:27:44 UTC

Typical fission events release about two hundred million eV (200 MeV) of energy, the equivalent of roughly >2 quadrillion Kelvin, for each fission event. The exact isotope which is fissioned, and whether or not it is fissionable or fissile, has only a small impact on the amount of energy released.

4.Reacția în lanț și condițiile în care s-ar putea produce aceasta.

2018-03-28 04:31:34 UTC

Prima condiţie pentru utilizarea neutronilor într-un nou proces de fisiune este încetinirea lor, deoarece probabilitatea de captură a neutronilor de către nucleele de uraniu este cu atât mai mare cu cât viteza lor este mai mică. Pentru încetinirea neutronilor se utilizează un mediu moderator format din nuclee uşoare care preiau prin ciocniri o mare parte din energia cinetică a neutronilor (ca moderatori se utilizează apa, apa grea, grafitul sau beriliul care au atomi cu masă atomică mică).
O altă condiţie pentru a se putea continua reacţia în lanţ este ca neutronii să nu se piardă prin alte procese care nu conduc la fisiune. Cel mai important proces de captură fără fisiune este reacţia :

4.Continuare

2018-03-28 04:34:55 UTC

Neutronii pot fi captaţi şi de alte nuclee, în particular de nucleele moderatorului.
Datorită proceselor care conduc la pierderea neutronilor, întreţinerea reacţiei în lanţ se poate face numai dacă masa combustibilului de uraniu este suficient de mare. Cantitatea de material fisionabil, la care reacţia de fisiune se întreţine, se numeşte masă critică.
Dacă această cantitate este mai mare decât masa critică, numărul de neutroni se multiplică rapid deci se multiplică şi procesele de fisiune, putând să ducă la explozie.

2.1&3 Ce este reactorul nuclear și care sunt principalele sale componente? + Aplicatii!

2018-03-28 04:35:57 UTC

Un reactor nuclear este o instalație tehnologică în care are loc o reacție de fisiune nucleară în lanț în condiții controlate, astfel încât să poată fi valorificată căldura generată sau utilizate fascicolele de neutroni . [1]

Reactoarele nucleare au trei tipuri de aplicații.

Cea mai semnificativă aplicație comercială este producerea de energie electrică sau de căldură (termoficare, procese industriale).
O altă aplicație este propulsia navală (în special pentru scopuri militare).
Există și reactoare nucleare pentru cercetare unde fascicolele de neutroni se folosesc pentru activități științifice sau pentru producerea de radioizotopi destinați utilizărilor civile (medicină, industrie, cercetare), sau militare (arme nucleare).
Componente!
Reactoarele nucleare de fisiune, indiferent de destinația lor, au următoarele elemente comune:

Combustibilul nuclear Reacția de fisiune în lanț are loc în combustibilul nuclear. Aproape toate reactoarele nucleare utilizează uraniul drept combustibil. Reactoarele comerciale, cu câteva excepții, utilizează uraniul îmbogățit 2-5% în izotopul U235. Unele reactoare utilizează un combustibil ce conține pe lângă uranium și plutoniu MOX), un alt element fisionabil. Combustibilul și structura mecanică în care este acesta așezat formează zona activă (inima) reactorului.

Moderatorul Moderatorul este necesar pentru încetinirea neutronilor rezultați din fisiune (neutron termici) pentru a le crește eficiența de producere a unor noi reacții de fisiune. Moderatorul trebuie să fie un element ușor care permite neutronilor să se ciocnească fără a fi capturați. Ca moderatori se utilizează apa obișnuită, apa grea (deuterium) sau grafitul.

Agentul de răcire Pentru a menține temperatura combustibilului în limite tehnic acceptabile (sub punctul de topire) căldura eliberată prin fisiune sau prin dezintegrarea radioactivă trebuie extrasă din reactor cu ajutorul unui agent de răcire (apa obișnuită, apa grea, dioxid de carbon, heliu, metale topite, etc). Căldura preluată și transferată de agentul de răcire poate alimenta o turbină pentru a genera electricitate.

Barele de control Barele de control sunt realizate din material ce absorb neutronii precum: borul, argintul, indiul, cadmiul si hafniul. Ele sunt introduse în reactor pentru a reduce numărul de neutroni și a opri reacția de fisiune când este necesar, sau pentru a regla nivelul și distribuția spațială a puterii din reactor.

Alte componente Unele reactoare au zona activă învelită cu un reflector care are scopul de a returna neutronii ce părăsesc reactorul și a maximiza utilizarea lor eficientă. Adesea agentul de răcire și/sau moderatorul au și rolul de reflector. Zona activă și reflectorul sunt dispuse în interiorul unui vas rezistent la presiune (vasul reactorului). Pentru reducerea nivelului radiațiilor produse prin fisiune, zona activă este înconjurată de ecrane groase ce absorb radiațiile: beton, apă obișnuită, plumb, etc. Controlul și reglarea funcționării reactorului se realizează cu ajutorul a numeroase instrumente și sisteme de suport logistic care monitorizează (urmăresc) temperatura, presiunea, nivelul de radiație, nivelul de putere și alți parametri. Un reactor nuclear de fuziune încălzește combustibilul compus din Deuteriu și Tritiu până acesta se transformă în plasmă foarte fierbinte în care are loc reacția de fuziune. În exteriorul camerei în care se formează plasma se află o manta din Litiu care absoarbe neutronii energetici din fuziune pentru a produce combustibilul Tritiu. În manta neutronii produc și căldură care este evacuată cu o buclă de răcire cu apă și transferată unui schimbător de căldură pentru a produce abur. Aburul acționează o turbină producând electricitate.
Schema simplificata:

bară pentru oprire de urgență
bare de control
combustibil
protecție radiologică
ieșirea vaporilor
intrarea apei
protecție termică

2.2 Principiul de funcționare al reactorului nuclear.

2018-03-28 04:42:43 UTC

Funcționarea reactorului nuclear se bazează pe reacția de fisiune indusă de neutroni prin care se eliberează energie, iar procesul poate fi controlat prin controlul numărului de neutroni disponibili.

U235 + n → 2 fragmente de fisiune + 2 sau 3 neutroni + β, γ + energie

Deoarece neutronii eliberați prin fisiune pot induce alte fisiuni apare posibilitatea perpetuării reacției (fisiune în lanț). În condiții optime reacția de fisiune se menține la nivel constant și avem o reacție în lanț controlată.

Neutronii expulzați prin fisiune au o energie cinetică ce corespunde unei viteze de circa 13 800 km/s (neutroni rapizi). Pentru a produce fisiunea uraniului 235neutronii trebuie să aibă energii mult mai mici, adică să fie în echilibru termic cu mediul înconjurător (neutroni termici). Neutronii rapizi sunt încetiniți prin ciocnirea cu atomii moderatorului. Hidrogenul (apa ușoară) cu masă egală cu cea a neutronului ar părea cel mai bun moderator dar el poate absoarbe ușor neutronii scăzând numărul lor. Deuteriul (apa grea) are avantajul că absoarbe mai puțini neutroni realizând mai ușor perpetuarea reacției în lanț.

În reactor numărul de neutroni este rezultatul competiției dintre procesul de fisiune (care generează neutroni) și a procesesele neproductive de absorbție în materialele reactorului sau de scurgere în afara reactorului. Autoîntreținerea reacției de fisiune depinde de vitezele proceselor menționate care determină constanta de multiplicare:

keff = Viteza de producere/(viteza de absorbție în materiale+ viteza de scurgere din reactor)

keff < 1 Numărul de neutroni scade în timp ș reactorul se oprește (reactor subcritic). keff = 1 Reacție în lanț auto întreținută (reactor critic în stare stațonară) keff > 1 Numărul de neutroni crește permanet (reactor supercritic). Viteza de scurgere a neutronilor din reactor este invers proporțională cu mărimea acestuia. Pentru a avea keff = 1 reactorul trebuie să aibă o dimensiune minimă respectiv o masă critică.

Sub3! Avantajele și dezavantajele utilizării energiei nucleare

2018-03-28 04:47:47 UTC

Energia nucleară asigură astăzi aproape o treime din producţia de electricitate a Uniunii Europene (31%). In unele ţări membre, precum Lituania, ponderea centralelor nucleare în producţia de electricitate este de 85%.

În prezent aproximativ 10% din electricitatea produsă în România este produsă de către CNE Cernavodă, urmând ca această pondere să crească la peste 18% anul viitor, după darea în folosinţă a Unităţii 2.
Energia nucleară contribuie la reducerea emisiilor de CO2 – principalul gaz responsabil pentru schimbările climatice. Tot această tehnologie duce la reducerea dependenţei de combustibili fosili: cărbune, ţiţei şi gaze naturale.
Pro: Poate asigura independenta energetica.
Nu polueaza la fel de mult ca sursele alternative de obtinere a energiei.
Contra: Energia nucleară este foarte scumpă.
Necesita amenajarea unui spatiu special pentru depozitarea deseurilor.
Riscul unor dezastre naturale sau al unor atentate teroriste.