УРОК 12 «Ядерная энергия. Компьютеризация»
Ещё с древних времен люди были озабочены поиском источников энергии, а с развитием цивилизации энергия стала играть всё возрастающую роль. И уже к середине XX столетия были освоены почти все ее природные источники, причем использование их в промышленных масштабах привело к значительному загрязнению окружающей среды, особенно в крупных, промышленно развитых городах. Надежным же и чистым поставщиком большого количества энергии стал сам атом (энергия, заключённая внутри его ядра). Но для освоения этого вида энергии
человечеству суждено было пройти долгий путь поисков, преодолеть множество препятствий, отвергнуть прежние представления о природе вещей, для чего понадобились долгие годы упорной и самоотверженной работы ученых многих поколений из разных стран. Проникновение в природные кладовые тайн строения материи и высвобождение внутренней энергии, содержащейся в атоме, превзошло все ожидания человечества. Новый источник энергии огромной мощности сулил богатейшие неоценимые возможности.
Все началось 2500 лет назад. Исходной точкой познания строения вещества стали основанные на интуиции идеи древних греков, в частности Демокрита и Эпикура, о том, что любое тело состоит из специфически соединённых, невидимых и неделимых элементарных частиц – атомов - «атом» по-гречески означает «нечто»
ЯВЛЕНИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ.
Одним из первооткрывателей радиоактивности был французский физик Анри Беккерель, который в 1896 г. обнаружил, что урановые соединения испускают глубоко проникающее излучение. В отличие от рентгеновского, открытого в 1895 г. Вильгельмом Рёнтгеном, излучение Беккереля было не результатом возбуждения от внешнего источника энергии, например от света, а внутренним свойством самого урана. Он обратил внимание на то, что эти лучи заставляют чернеть фотопластинку даже в том случае, если она заворачивалась в черную бумагу. Беккерель назвал это явление радиацией.
Очарованная этим загадочным явлением, Мария Складовская-Кюри решила заняться изучением данного излучения и в 1898 году приступила к исследованиям. Она с мужем исследовали радиоактивные вещества, изучала их применение в медицине. Усовершенствовала рентгеновский аппарт, применяла его для обнаружения пуль в теле пациента. Она открыла химический элемент, названный РАДИЙ, ПОЛОНИЙ.
Мария К. обнаружила, что соединения тория испускают лучи, подобные лучам урана и обладают интенсивностью такого же порядка. Новое свойство вещества, присущее элементам урану и торию, Кюри предложила назвать радиоактивностью. Дважды лауреат Нобелевской премии, сын – лауреат Нобелевской премии.
Умерла вследствие хронической лучевой болезни.
Ядерная энергия (атомная нергия) — энергия, содержащаяся в атомных ядрах и выделяемая при ядерных реакцих и радиоактивном распаде. Атомные электростанции, использующие эту энергию, в 2012 году производили 13 % мировой электроэнергии. На 2013 год насчитывается 436 действующих ядерных энергетических реакторов в 31 стране мира. В настоящее время в мире имеется также около 140 действующих надводных кораблей и подводных лодок, использующих в общей сложности около 180 реакторов. Несколько ядерных реакторов были использованы в советских и американских космических аппаратах, часть из них всё ещё находится на орбите.
Противники ядерной энергетики (в частности, такие организации, как «Гринпис») считают, что использование ядерной энергии угрожает человечеству и окружающей среде. Защитники ядерной энергетики в свою очередь, утверждают, что этот тип энергетики позволяет снизить выбросы парниковых газов в атмосферу и при нормальной эксплуатации несёт значительно меньше рисков для окружающей среды, чем другие типы энергогенерации.
В настоящее время из всех источников ядерной энергии наибольшее практическое применение имеет энергия, выделяющаяся при делении тяжёлых ядер. В условиях дефицита энергетических ресурсов ядерная энергетика на реакторах деления считается наиболее перспективной в ближайшие десятилетия. На атомных электрических станциях ядерная энергия используется для получения тепла, используемого для выработки электроэнергии и отопления. Ядерные силовые установки решили проблему судов с неограниченным районом плавания (атомные ледоколы, атомные подводные лодки, атомные авианосцы).
Энергия деления ядер урана или плутония применяется в ядерном и термоядерном оружии.
Существовали экспериментальные ядерные ракетные двигатели, но испытывались они исключительно на Земле и в контролируемых условиях, по причине опасности радиоактивного загрязнения в случае аварии.
Энергия, выделяемая при радиоактивном распаде, используется в долгоживущих источниках тепла и бета-гальванических элементах. Автоматические межпланетные станции типа «Пионер» и «Вояджер», а также марсоходы и другие межпланетные миссии используют радиоизотопные термоэлектрические генераторы. Изотопный источник тепла использовали советские лунные миссии «Луноход-1» и «Луноход-2».
Работы над атомными проектами в СССР и США начались одновременно. В августе 1942 года начала работать секретная «Лаборатория №2». Её руководителем был назначен Игорь Курчатов. В августе же 1942 в здании бывшей школы в городке Лос-Аламос заработала секретная «Металлургическая лаборатория». Руководителем лаборатории был назначен Роберт Оппенгеймер.
- Первый ядерный реактор был запущен в Чикаго в конце 1942 года.
- Впервые ядерное оружие было применено в 1945 году для атаки на японские города Хиросима и Нагасаки. Последствия этой атаки были катастрофичными. Как известно, это было первое и последнее применение ядерной энергии в войне. Количество умерших по состоянию на 31 августа 2013 составляет порядка 450 тысяч
- В 1949 году СССР взорвало в Семипалатинске свою первую ядерную бомбу, разрушив монополию США
- в 1954 году в СССР построили первую в мире атомную станцию. После взрыва Чернобыльской АЭС многие страны вообще отказались от использования ядерной энергии.
- 1961 год – «Царь-бомба». 57 мегатонн. Сброшена и подорвана на высоте 4000 м. Самолёт-носитель успел улететь на расстояние 39 километров, а самолёт-лаборатория — на 53,5 километра. Самолёт-носитель был сброшен ударной волной в пике и потерял 800 м высоты, до восстановления управления.
Результаты его впечатляли:
- Огненный шар взрыва достиг радиуса примерно 4,6 километра. Теоретически он мог бы вырасти до поверхности земли, однако этому воспрепятствовала отражённая ударная волна, подмявшая низ шара и отбросившая шар от земли.
- Световое излучение потенциально могло вызывать ожоги третьей степени на расстоянии до 100 километров.
- Ядерный гриб взрыва поднялся на высоту 67 километров; диаметр его двухъярусной «шляпки» достиг (у верхнего яруса) 95 километров.
- Ощутимая сейсмическая волна, возникшая в результате взрыва, три раза обогнула земной шар.
- Звуковая волна, порождённая взрывом, докатилась до острова Диксон на расстоянии около 800 километров.
· Впервые ядерный реактор в космосе применили американцы в 1965 году. В качестве топлива использовался уран-235. Проработал он 43 дня.
Атомные ледоколы. Транспортные суда. Авианосцы. Подводные лодки. Крейсеры. Атомные подводные лодки.
Самую большую опасность представляет отработанное топливо, его переработка и хранение. Потому что на сегодняшний день не изобретен полностью безопасный способ утилизации ядерных отходов.
МИР КОМПЬЮТЕРА
Компью́тер — «вычислитель» — устройство или система, способное выполнять заданную, чётко определённую изменяемую последовательность операций. Это чаще всего операции численных расчётов и манипулирования данными, однако сюда относятся и операции ввода-вывода. Описание последовательности операций называется программой.
Электро́нная вычисли́тельная маши́на, ЭВМ — комплекс технических средств, где основные функциональные элементы (логические, запоминающие, индикационные и др.) выполнены на электронных элементах, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.
Впервые трактовка слова компьютер появилась в 1897 году в Оксфордском словаре английского языка. Его составители тогда понимали компьютер как механическоевычислительное устройство. В 1946 году словарь пополнился дополнениями, позволяющими разделить понятия цифрового, аналогового и электронного компьютера.
Первый электронный компьютер – 1946 год, «ЭНИАК». Вес – 27 тонн.
Решающую роль в появлении персональных компьютеров сыграло изобретение микропроцессора, который мог воспроизводить в одной микросхеме все функции процессора большой ЭВМ. Первый микропроцессор i4004 был создан сотрудниками компании Intel 15 ноября 1971 года. В технических характеристиках:
Тактовая частота: 92,6 кГц, у современного компьютера - 3,6 гГц (в 300000 раз больше)
Память команд (ПЗУ): 4 килобайта у современного компьютера – 4 гБ (в 1 млн.раз больше)
1975 год Майкрософт разрабатывает Бейсик
1976 год - Apple I 1981 год – IBM 5150
1981 год – Электроника НЦ-8010 в СССР
В 1983 году Apple выпустила Apple Lisa, первый персональный компьютер использующий мышь и имевший интуитивный графический интерфейс
В 1984 был выпущен Apple Macintosh, положивший начало эпохе современных персональных компьютеров до 1995 года.
Развивается компания Майкрософт. Они выпускают свою операционную систему Windows. Графический интерфейс Windows 95 был скопирован с Mac OS, из-за чего с 1994 года Microsoft получили несколько судебных исков от Apple Computer Inc. В 1997 году конфликт был урегулирован и Билл Гейтс инвестировал в Apple, за что Apple сняли обвинения с компании Microsoft.
Продажа ежегодно – более 75 млн. штук.
Интерне́т — всемирная система объединённых компьютерных сетей для хранения и передачи информации. На основе интернета работает Всемирная паутина (World Wide Web, WWW) и множество других систем передачи данных.
К 30 июня 2012 года число пользователей, регулярно использующих интернет, составило более чем 2,4 млрд человек, более трети населения Земли пользовалось услугами интернета.
В 1957 году, после запуска Советским Союзом первого искусственного спутника Земли, Министерство обороны США посчитало, что на случай войны Америке нужна надёжная система передачи информации.
29 октября 1969 года в 21:00 между двумя первыми узлами сети ARPANET, находящимися на расстоянии в 640 км — в Калифорнийском университете Лос-Анджелеса (UCLA) и в Стэнфордском исследовательском институте (SRI) — провели сеанс связи. В первый раз удалось отправить всего два символа «LO» после чего сеть перестала функционировать. В рабочее состояние систему вернули уже к 22:30, и следующая попытка оказалась успешной. Именно эту дату можно считать днём рождения интернета.
К 1971 году была разработана первая программа для отправки электронной почты по сети. Эта программа сразу стала очень популярна.
В 1973 году к сети были подключены через трансатлантический телефонный кабель первые иностранные организации из Великобритании и Норвегии, сеть стала международной.
В 1970-х годах сеть в основном использовалась для пересылки электронной почты, тогда же появились первые списки почтовой рассылки, новостные группы и доски объявлений.
В 1984 году была разработана система доменных имён (англ. Domain Name System, DNS).
В 1991 году было зафиксировано первое подключение к интернету по телефонной линии
К 1997 году в интернете насчитывалось уже около 10 млн компьютеров, было зарегистрировано более 1 млн доменных имён. интернет стал очень популярным средством для обмена информацией.
В настоящее время подключиться к интернету можно через спутники связи, радио-каналы, кабельное телевидение, телефон, сотовую связь, специальные оптико-волоконные линии или электропровода. Всемирная сеть стала неотъемлемой частью жизни в развитых и развивающихся странах.
В течение пяти лет Интернет достиг аудитории свыше 50 миллионов пользователей. Другим средствам коммуникации требовалось гораздо больше времени для достижения такой популярности:
| Информационная среда | Время, лет |
| Радио | |
| Телевидение | |
| Кабельное телевидение | |
| Интернет |
С 22 января 2010 года прямой доступ в интернет получил экипаж Международной космической станции