Номер 6, страница 307 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. § 64. Ядерный реактор. Преобразование внутренней энергии атомных ядер в электрическую энергию. Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер - номер 6, страница 307.

6. Какие преобразования энергии происходят при получении электрического тока на атомных электростанциях?

Какие процессы происходят во втором контуре реактора?

Второй контур ядерного реактора (например, в распространённых реакторах типа ВВЭР — водо-водяной энергетический реактор) является ключевым звеном, которое передает тепловую энергию от реактора к турбине и одновременно служит барьером, предотвращающим попадание радиоактивных веществ за пределы гермооболочки.

Основные процессы, циклически происходящие во втором контуре, включают:

• Нагрев и парообразование: Вода второго контура (теплоноситель) с помощью насосов подается в парогенератор. Внутри парогенератора она протекает по трубкам, которые снаружи омываются горячим радиоактивным теплоносителем из первого контура. За счет теплообмена вода второго контура нагревается и превращается в пар высокого давления. Важно, что среды первого и второго контуров не смешиваются.
• Работа пара в турбине: Образовавшийся нерадиоактивный пар по паропроводам поступает в паровую турбину. Под действием высокого давления пар расширяется и устремляется на лопатки турбины, заставляя ее ротор вращаться с большой скоростью. В этом процессе внутренняя энергия пара преобразуется в механическую работу.
• Конденсация пара: Пройдя через турбину и отдав ей свою энергию, пар поступает в конденсатор. Здесь он охлаждается водой третьего, технического контура (которая может забираться из реки, озера или охлаждаться в специальных башнях-градирнях). В результате охлаждения пар конденсируется и снова переходит в жидкое состояние (конденсат).
• Возврат конденсата в цикл: Полученный конденсат собирается и с помощью конденсатных и питательных насосов снова подается в парогенератор для повторения цикла.

Ответ: Во втором контуре реактора происходит циклический процесс: вода нагревается в парогенераторе за счет тепла от первого контура и превращается в пар; этот пар вращает турбину, затем охлаждается в конденсаторе, снова становясь водой, которая возвращается в парогенератор.

6. Какие преобразования энергии происходят при получении электрического тока на атомных электростанциях?

На атомной электростанции (АЭС) для получения электричества осуществляется последовательная цепь преобразований энергии, которая начинается с энергии, заключенной в атомных ядрах.

Основные этапы преобразования энергии:

1. Ядерная энергия $\rightarrow$ Тепловая энергия. В активной зоне реактора протекает управляемая цепная реакция деления ядер урана или плутония. При каждом акте деления высвобождается значительная энергия связи атомных ядер (ядерная энергия). Эта энергия выделяется в виде кинетической энергии осколков деления и нейтронов. Эти быстрые частицы тормозятся в материале топливных элементов (ТВЭЛов) и в теплоносителе, в результате чего их кинетическая энергия преобразуется во внутреннюю (тепловую) энергию. Теплоноситель первого контура сильно нагревается.
2. Тепловая энергия $\rightarrow$ Механическая энергия. Нагретый теплоноситель передает тепло воде второго контура в парогенераторе. Вода закипает, и ее внутренняя тепловая энергия преобразуется во внутреннюю энергию пара. Далее пар под высоким давлением направляется на лопатки турбины. Расширяясь, пар совершает работу, раскручивая ротор турбины. Таким образом, внутренняя энергия пара преобразуется в механическую энергию (кинетическую энергию вращения турбины и соединенного с ней генератора).
3. Механическая энергия $\rightarrow$ Электрическая энергия. Вращающийся ротор турбины приводит в движение ротор электрического генератора. В генераторе, основанном на явлении электромагнитной индукции, механическая энергия вращения преобразуется в электрическую энергию.

Таким образом, общая цепочка преобразований энергии на АЭС выглядит так:

$E_{\text{ядерная}} \rightarrow E_{\text{тепловая}} \rightarrow E_{\text{механическая}} \rightarrow E_{\text{электрическая}}$

Ответ: На АЭС происходит следующая последовательность преобразований энергии: ядерная энергия, высвобождающаяся в реакторе, преобразуется в тепловую энергию теплоносителя; тепловая энергия преобразуется в механическую энергию вращения паровой турбины; механическая энергия в генераторе преобразуется в электрическую.