Исследовательская работа Мирный атом

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «СРЕДНЯЯ ШКОЛА №2 ГОРОДА ДИМИТРОВГРАДА УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ»













ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Мирный атом: вчера, сегодня, завтра








Выполнил:
ученик 2 класса В
Аксёнов Роман

Руководитель:
Бессчётнова Л.А.







Димитровград

2014 г.



СОДЕРЖАНИЕ

Введениестр. 3

1. Мирный атом вчера..стр. 4
1.1. Что такое атом?...........................................................................................стр. 4
1.2. Что такое атомная энергия?.......................................................................стр. 4
1.3. Ученые-первооткрыватели в освоении атомной энергии...стр. 5

2. Мирный атом сегодня..стр. 8
2.1. Мирный атом в производстве электроэнергиистр. 8
2.2. Мирный атом во флоте...стр. 9
2.3. Мирный атом в медицинестр. 10
2.4. Другие сферы применения мирного атома.стр. 10

3. Мирный атом завтра......стр. 12
3.1. Причины развития атомной энергетики.стр. 12
3.2. Перспективы развития атомной энергетики в Димитровградестр. 12
3.3. Проблемы использования мирного атома..стр. 12

4. Практическая частьстр. 14

Заключение.стр. 15

Список используемых источниковстр.16






















ВВЕДЕНИЕ

Использование мирного атома - одно из развивающихся направлений в современной науке.
Тема «Мирный атом - вчера, сегодня, завтра» была выбрана мной не случайно. Я живу в городе Димитровграде. Сейчас уже многие знают о планах создания в нашем городе ядерного инновационного кластера. Также в Димитровграде располагается известный не только в нашей стране, но и за ее пределами государственный научный центр НИИАР. Само название центра - Научно-исследовательский институт атомных реакторов заставляет задуматься о том, а что же такое атом и атомная энергия, где ее применяли раньше и используют сейчас и есть ли у нее будущее.
Кроме того, на торжественной линейке, посвящённой Дню Знаний, директор нашей школы объявила о том, что в этом году наше учреждение будет вести совместную исследовательскую работу с ГНЦ НИИАР.
Цель моего исследования выявить, а что же такое мирный атом и где он применяется.
Объектом моего исследования является «работа атома» на человечество.
В ходе работы мне предстояло решить следующие задачи:
Изучить источники по данной теме, используя соответствующую литературу и Интернет-ресурсы.
Проанализировать все плюсы и минусы использования мирного атома и сделать вывод.
Проблема состоит в том, что материал по данной теме мало освещается в детской литературе, поэтому моя работа поможет учащимся младшего возраста узнать об использовании энергии атома в мирной жизни.
При решении поставленных задач мне необходимо было ответить на ряд вопросов:
Что такое атом?
Почему люди начали его изучать?
Кто сделал важные открытия при его изучении?
Где применяли энергию атома раньше?
Как используют ее сейчас?
Какие перспективы ее ожидают?
Почему некоторые люди против развития атомной энергетики?
Для достижения поставленных задач мною были использованы следующие методы:
Исследовательский метод.
Метод опроса.
Метод тестирования.
Поиск информации с помощью соответствующей литературы и Интернет-ресурсов.
Проведение опыта.


1. МИРНЫЙ АТОМ ВЧЕРА

1.1. Что такое атом?

Атомы - это мельчайшие частицы, из которых состоят все вещества.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]Понятие атом (в переводе с греческого - «неделимый») возникло ещё в античном мире. В V в. до н.э. древнегреческим ученым Демокритом была выдвинута идея, что все в мире состоит из атомов. По легенде, эта мысль пришла ему в голову, когда он разрезал яблоко. У него возник вопрос, а до каких пор можно рассекать яблоко на части? Мысль о том, что такое деление когда-нибудь закончится, и побудила его назвать мельчайшие частицы атомами (в буквальном переводе с языка древних греков слово «атом» означает «неразрезаемый», «нерассекаемый»).










Рис. 1. Демокрит

На сегодняшний же день нам известно, что атом - это не самая маленькая частичка, что существуют частицы и меньше, которые находятся внутри самого атома. Атом состоит из ядра и окружающих его частиц. Ядро атома включает в себя протоны и нейтроны, а электроны движутся вокруг ядра по определенным орбитам (их движение напоминает движение планет вокруг Солнца).








Рис. 2. Строение атома

Атомы настолько малы, что их нельзя увидеть невооруженным глазом.




1.2. Что такое атомная энергия?

Атомная энергия - это энергия, которая выделяется при делении ядра атома.
Как правило, чтобы расщепить ядро атома, человеку самому нужно затратить очень много энергии. Но есть вещества, ядра атомов которых могут делиться самостоятельно. К ним, например, относится уран. При делении ядер его атомов выделяется колоссальное количество энергии.
Процесс деления ядра атома называют ядерной реакцией. Все ядерные реакции являются цепными, т.е. деление одного ядра приводит к делению других ядер. Очень важно, чтобы эти реакции были управляемыми человеком, т.к. при неуправляемом процессе мгновенно выделяется такое большое количество энергии, что приводит к взрыву. При ядерном взрыве первый разрушающий фактор - это ядерная волна, которая сносит все на своем пути. После же взрыва частички атомов способны проникать в органы человека и вызывать различные заболевания. Такое воздействие называется радиацией и оно может проявляться многие десятилетия. Воздействию радиации может быть подвержен не только человек, но и все живое на Земле.

1.3. Ученые-первооткрыватели в освоении атомной энергии

Строение веществ изучали многие ученые из разных стран.
Первым, кто начал исследовать строение атомов вещества, был Джон Дальтон, английский химик, живший в начале XIX века.
В конце XIX века эту работу продолжил Эрнест Резерфорд. Он первым предположил, что в центре атома находится ядро и первое искусственное деление ядер провел в 1919 году именно он.
В начале XX века Нильс Бор первым создал теорию строения веществ.








Рис. 3. Джон Дальтон, Эрнест Резерфорд и Нильс Бор (слева направо)

В нашей стране работа по исследованию атома и атомной энергии началась в 1932 году в Ленинграде под руководством Игоря Васильевича Курчатова - основателя советской атомной отрасли.












Рис. 4. Игорь Васильевич Курчатов
С началом Великой Отечественной войны работа была приостановлена, но только до тех пор, пока в 1942 году Советское правительство не получило сведения о том, что в США и Германии ведутся работы по созданию атомного оружия.
Осенью 1942 года Курчатов был вызван из Казани, где он возглавлял эвакуированную лабораторию, в Москву. Группа ученых под руководством Курчатова работала в очень тяжелых условиях. Однако 25 декабря 1946 года И.В. Курчатов с помощниками впервые в Европе осуществили управляемую цепную реакцию деления урана. А уже 29 августа 1949 года прошло испытание атомной бомбы.
Мы видим, что фактически использование атомной энергии началось с создания ядерного оружия. Однако десятилетия спустя, вспоминая события того памятного дня, Курчатов писал, что он надеется на торжество здравого смысла, на то, что атомная энергия не будет расходоваться на изготовление разрушительного оружия, а будет использована лишь в мирных целях: на мирных кораблях и самолётах, на электростанциях, производящих свет и тепло для людей.
Началом мирного использования ядерной энергии принято считать день 26 июля 1954 г., когда в г. Обнинске под Москвой заработала первая в мире атомная электростанция (АЭС). Мощность её была всего 5000 Киловатт!









Рис. 5. Обнинская АЭС в 50-е годы XX века и в настоящее время

Атомная энергетика развивалась благодаря самоотверженному и нелегкому труду ученых. Я хочу отметить некоторых из них.
Александров Анатолий Петрович (1903-1994) - выдающийся советский ученый-физик. Являясь директором Института атомной энергии им. И. В. Курчатова, внес большой вклад в развитие атомной науки и техники.











Рис. 6. Александров Анатолий Петрович
Африкантов Игорь Иванович (1916-1969) - выдающийся конструктор и организатор работ по созданию ядерных реакторов и оборудования для атомной промышленности, гражданского и военно-морского флота.









Рис. 7. Африкантов Игорь Иванович

Доллежаль Николай Антонович (1899-2000) - академик РАН, главный конструктор первых советских реакторов.









Рис. 8. Доллежаль Николай Антонович

Харитон Юлий Борисович (1904-1996) - выдающийся конструктор ядерных боеприпасов. Под его непосредственным руководством созданы реакторы для первых атомной электростанции, атомной подводной лодки и атомного ледокола.

















Рис. 9. Харитон Юлий Борисович

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]Таким образом, понятие мирный атом зародилось в 50-х годах XX века и подразумевает использование атомной энергии в мирных целях на благо человечества.

2. МИРНЫЙ АТОМ СЕГОДНЯ

2.1. Мирный атом в производстве электроэнергии

На сегодняшний день энергия атома широко используется во многих сферах: в биологии, сельском хозяйстве, медицине, в освоении космоса и др. Но наиболее очевидным мирным применением атомной энергии является производство электричества.
Все мы знаем, что такое электричество. Телевизоры, компьютеры, телефоны – все приборы, которые нас окружают, работают от электричества.
Количество электроэнергии, которую мы расходуем каждый день, постоянно растет и этому есть простое объяснение. Мы покупаем все больше бытовой техники и представляете, в некоторых местах уже не хватает электричества!










Рис. 10. Примеры использования электроэнергии

Чтобы получать энергию для производства электричества, люди используют разные виды топлива: уголь, нефть, газ. Запасы их на Земле достаточны, но вместе с тем они рано или поздно закончатся. К тому же их сжигание сильно загрязняет атмосферу.
Поэтому уже сегодня часть электричества в мире производится на атомных электростанциях. Вместо угля или газа на них используется ядерное топливо, которое изготавливается из урана, а запасов урана на Земле достаточно. Кроме того, при правильной эксплуатации АЭС не наносят никакого вреда окружающей среде.











Рис. 11. Влияние ТЭЦ, ГЭС и АЭС на окружающую среду
2.2. Мирный атом во флоте

Атомная энергия используется сейчас и во флоте, особенно подводном.
Атомный двигатель подводных лодок позволяет им месяцами находиться под водой и перемещаться на большие расстояния.
Первая российская АПЛ - «Ленинский комсомол» - была спущена на воду в августе 1956 г.








Рис. 12. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] из серии «Боевые корабли [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]», [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

Также в России есть атомные ледоколы, которые построены специально для использования в водах, круглогодично покрытых [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. В [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] г. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] стал первым надводным судном, достигшим [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].








Рис. 13. Ледокол «Арктика»

Одной загрузки ледокола ядерным топливом достаточно для проведения трех навигаций. Атомные ледоколы используются для сопровождения грузовых судов, а также в научных целях.








Рис. 14. Российский атомный ледокол «Ямал» с нарисованной на носу
акульей пастью
Атомные ледоколы используются сейчас и для туристических поездок на [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Круиз, длящийся три недели, стоит $25 000. Впервые для этих целей в 1989 году был использован [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].









Рис. 15. Ледокол «Сибирь», фото 1987 года

2.3. Мирный атом в медицине

Сегодня при диагностике и даже лечении многих заболеваний используется радиоактивное излучение, для этого изготовлена специальная аппаратура.









Рис. 16. Компьютерный томограф (слева) и аппарат для магнитно-резонансной
томографии

Многие операции проводятся с помощью радиоактивной технологии, как правило, без кровотечения и обезболивания.
Интересно, что те же самые расщепляющиеся вещества, которые при взрыве атомной бомбы способны погубить сотни тысяч жизней, в медицине спасают жизнь человека.

2.4. Другие сферы применения мирного атома

Сфера применения мирного атома, помимо человека, охватывает и животных. Ядерные технологии применяются для обеззараживания животноводческой продукции, а также для диагностики и лечения многих болезней скота. Кроме этого, уничтожаются бактерии и вирусы, поражающие растения и животных.
Также с помощью радиоактивного облучения избавляются от насекомых и паразитов, загрязняющих пищевые продукты.
Атомная энергия также нашла применение при разведке полезных ископаемых, обнаружении подземных вод и др.
Таким образом, атомная энергетика будет развиваться и дальше, безотказно поставляя столь необходимую людям энергию.



























3. МИРНЫЙ АТОМ ЗАВТРА

3.1. Причины развития атомной энергетики

Развитие атомной энергетики объясняется несколькими причинами.
Во-первых, ядерное топливо заменяет уголь, нефть и газ, запасы которых все ещё большие, но рано или поздно они закончатся. А вот запасов радиоактивного урана на Земле достаточно.
Вторая причина - возможность располагать АЭС вблизи населенных пунктов, что позволит снизить стоимость электроэнергии.
Наконец, третья причина - экологическая чистота работы АЭС. Атомные станции не потребляют кислород, необходимый при сжигании угля или газа, поэтому не выбрасывают в атмосферу вредные вещества.
Именно по этим причинам, в России к 2020 году планируется значительно увеличить использование атомной энергии.

3.2. Перспективы развития атомной энергетики в Димитровграде

В Димитровграде начато строительство Центра ядерной медицины, где будут оказывать помощь людям с онкологическими заболеваниями.
Препараты для лечения будут делать на основе материалов (изотопов), производимых на ГНЦ НИИАР, а диагностика позволит выявлять данные заболевания на ранних стадиях. Причем при лечении радиоактивный препарат будет действовать только на больную клетку, а не на весь организм.










Рис. 17. ГНЦ НИИАР

Димитровградский центр будет обслуживать пациентов со всей страны. Окончание строительства запланировано на 2016 год.

3.3. Проблемы использования мирного атома

К сожалению, атомная энергия используется не только в мирных целях. Она используется и в ядерном оружии. Оно относится к оружию массового поражения и обладает огромной разрушительной силой. Применение ядерного оружия в войне гибельно для всего человечества.













Рис. 18. Ядерный взрыв

Также существует повышенная опасность для людей и в случае аварий на АЭС.
Поэтому некоторые люди выступают против развития атомной энергетики. В связи с этим необходимо предупреждать аварии на АЭС, уменьшать радиоактивные выбросы и ни в коем случае не допускать применение ядерного оружия.

























ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В процессе своего исследования я много работал с информацией, изучая соответствующую литературу и Интернет-ресурсы по данной теме.
При изучении вопроса «Что такое атом?» я выяснил, что первым это понятие ввел древнегреческий ученый Демокрит. Натолкнуло его на эту мысль простое разрезание яблока. У него возник вопрос, а до каких пор можно рассекать яблоко на части? Он был убежден, что рано или поздно появится кусок яблока, который разрезать будет уже невозможно. Я решил повторить опыт Демокрита и на самом деле, наступает предел деления кусочков яблока. Вот такие неделимые частицы Демокрит и назвал атомами (в переводе с языка древних греков слово «атом» означает «неразрезаемый», «нерассекаемый»). Однако сейчас ученым известно, что и сам атом состоит из ядра и мельчайших частиц.
При выполнении своей работы мне также стало интересно, а какими знаниями по данной теме обладают мои одноклассники.
Вначале я провел опрос, который включал в себя следующие вопросы:
Знаете ли вы, что такое атом и из чего он состоит?
Знаете ли вы, что такое атомная энергия?
Кто занимался изучением атома и атомной энергии?
Где применяется атомная энергия?
Какие предприятия имеются в нашем городе, которые связаны с изучением атомной энергии?
Что вы знаете о создании в нашем городе ядерного кластера?
В ходе опроса выяснилось, что знания учеников моего класса по данным вопросам незначительные. Затем я выступил с докладом по данной теме, после чего провела тестирование. Итоги тестирования показали, что ребята стали лучше ориентироваться в данных вопросах, так как количество правильных ответов возросло.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Понятие мирного атома очень часто сейчас встречается в нашей жизни, поэтому я считаю, что тема моей работы актуальна на сегодняшний день.
Выбор данной темы был обусловлен рядом причин. Мой город является одним из научных центров России в сфере атомных исследований. Здесь расположен ГНЦ НИИАР, с которым наша школа ведет совместную исследовательскую работу. Кроме того, в Димитровграде начата работа по созданию ядерного инновационного кластера. Поэтому у меня возник ряд вопросов: что такое атом и атомная энергия, где ее применяли раньше и как ее используют сейчас в мирных целях и есть ли у нее будущее.
В своей исследовательской работе я указал ответы на эти вопросы, а также рассмотрел плюсы и минусы использования атомной энергии, перечислил перспективы развития атомной энергетики, в том числе и в нашем городе.
Считаю, что все задачи, которые я ставил в начале исследования, были мной решены, а цель работы - достигнута.
При работе над проектом мной были использованы энциклопедии, местная пресса и Интернет-ресурсы.





СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Энциклопедия для детей. Том 16. Физика. Ч. 1. Биография физики. Путешествие в глубь материи. Механическая картина мира/Глав. Ред. В.А. Володин. – М.: Аванта+, 2000. – 448 с.: ил.
2. Энциклопедия «Все обо всем»
3. Брошюра «Все ясно!» информационного центра по атомной энергии г. Ульяновска
4. Архив прессы г. Димитровграда
5. Интернет-ресурс [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
6. Интернет-ресурс http://images.yandex.ru
7. Интернет-ресурс http://ru.wikipedia.org
8. Интернет-ресурс http://www.education.ssti.ru/poisk/mir_atom.html