Zagadnienia
- Rozszczepienie jądra atomowego
- Fizyka jądrowa
- Reakcja łańcuchowa
- Jądra atomowe
Opis
Obserwuj rozszczepienie jądra atomowego w przypadku zbioru jąder lub pojedynczego jądra.
Źródło: OpenStax GitHub, na licencji GNU Affero General Public License Version 3.0 (na podstawie PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, https://phet.colorado.edu Na licencji CC BY 4.0).
W opracowaniu niniejszego poradnika wykorzystano materiały PhET: Strona źródłowa symulacji, Teacher Tips (Sam McKagan, Noah S Podolefsky, czerwiec 2012)
W szablonie strony wykorzystano kod html/css: phydemo.app.
Poziom
Szkoła podstawowa, szkoła średnia
Przykładowe cele nauczania
- Opisz, w jaki sposób neutron może przekazać energię jądru i spowodować jego rozszczepienie.
- Wyjaśnij, jakie są produkty uboczne rozszczepienia.
- Wyjaśnij, jak działa reakcja łańcuchowa i opisz wymagania dla utrzymującej się reakcji łańcuchowej, wystarczająco dużej, aby wyprodukować bombę (reakcja lawinowa).
- Wyjaśnij, jak działa reaktor jądrowy i jak można wykorzystać pręty kontrolne do spowolnienia reakcji.
Przykładowe materiały teoretyczne
- Przemiany jądrowe (ZPE)
- Reakcje jądrowe (ZPE)
- Rozszczepienie jąder (ZPE)
- Reakcja rozszczepienia jądra uranu-235 (ZPE)
- Reakcja łańcuchowa (ZPE)
- Działanie elektrowni jądrowej (ZPE)
- Podsumowanie wiadomości z fizyki jądrowej (ZPE)
- Fizyka jądrowa (OpenStax)
Sterowanie symulacją
Zainicjuj reakcję łańcuchową lub wprowadź stabilne izotopy, aby temu zapobiec. Kontroluj produkcję energii w reaktorze jądrowym!
Wystrzel neutron w jądro uranu, aby spowodować rozszczepienie tego jądra. Po rozszczepieniu jądra uranu naciśnij Resetuj jądro, aby rozpocząć od nowa.
Dodaj osłonę zabezpieczającą, wypełnij zbiornik U-235 i U-238, a następnie odpal działo neutronowe, aby wywołać reakcję łańcuchową. Chwyć krawędź zbiornika i przeciągnij ją do środka lub na zewnątrz, aby zmienić jego rozmiar.
Wystrzel neutrony, aby wywołać reakcję łańcuchową. Wysunięcie prętów kontrolnych poza reaktor pozwoli na szybsze rozprzestrzenianie się reakcji.
Złożone sterowanie
- Można wstrzymać symulację, a następnie użyć funkcji Krok do stopniowej analizy.
- Pamiętaj, aby wypróbować wszystkie karty w górnej części symulacji.
Spostrzeżenia na temat korzystania z aplikacji przez uczniów
- W przeprowadzonych rozmowach okazało się, że nawet uczniowie bez doświadczenia w naukach ścisłych byli w stanie zrozumieć podstawy fizyki jądrowej, korzystając z tej symulacji. Jednak sami bez instrukcji nie byli w stanie zrozumieć wykresów.
- Na karcie Reakcja łańcuchowa uczniowie szybko dowiadują się, że U-235 przyczynia się do reakcji łańcuchowej, a U-238 nie. Zastanawiają się wówczas, dlaczego w symulacji uwzględniamy U-238. Potrzebne są dalsze instrukcje, aby wyjaśnić, że uran w realnym świecie to głównie U-238.
- Uczniowie zazwyczaj potrafią zrozumieć, co dzieje się w zakładce Reaktor jądrowy, ale mogą nie zdawać sobie sprawy, że przedstawia to zasadę działania elektrowni jądrowej, chyba że im to wskażesz.
Sugestie dotyczące wykorzystania
Wskazówki dotyczące wszystkich symulacji zawarte są w informacjach ogólnych.
Więcej porad dotyczących korzystania z symulacji z uczniami można znaleźć na stronach PhET w sekcji Wskazówki dotyczące korzystania z PhET.
Przykładowe polecenia
- Opisz, w jaki sposób neutron może przekazać energię do jądra i spowodować jego rozszczepienie.
- Wyjaśnij czym są produkty rozszczepienia.
- Wyjaśnij, jak działa reakcja łańcuchowa i opisz wymagania dotyczące ciągłej reakcji łańcuchowej wystarczająco dużej, aby stworzyć bombę.
- Co dzieje się z reakcją, gdy wzrasta udział jąder U-238? Wyjaśnij, dlaczego tak się dzieje.
- Wyjaśnij, jak działa reaktor jądrowy i w jaki sposób pręty kontrolne mogą być używane do spowolnienia reakcji.
- Diagramy słupkowe po prawej stronie pokazują moc wyjściową i wyprodukowaną energię. Jaka jest różnica między tymi dwiema wielkościami?
Zobacz wszystkie opublikowane na stronach PhET aktywności dla Rozszczepienie jądra atomowego tutaj (dostęp do materiałów wymaga zalogowania).
Symulacje zbliżone tematycznie
