SCENARIUSZ LEKCJI – ŹRÓDŁA ENERGII
Istotą lekcji jest poznanie istoty energetyki jądrowej i innych źródeł alternatywnych oraz wybór źródła najmniej uciążliwego dla środowiska.
Jest jednostką metodyczną dwugodzinną, którą zrealizowałam na zajęciach warsztatowych klasy III przyrodniczo-medycznej w grudniu 2001 roku.
Dotyczy współczesnych problemów ekologicznych.
Cele lekcji:
uczeń zna:
- różne źródła energii elektrycznej,
- źródła odnawialne i nieodnawialne,
- wpływ produkcji energii na środowisko,
- zasady pracy elektrowni jądrowej,
- wybiera źródło najmniej uciążliwe dla środowiska.
Metody:
Problemowe, aktywizujące, dyskusja.
Środki dydaktyczne:
Komputer podłączony do Internetu
problemów ekologicznych.
Pojęcia i terminy:
źródła nieodnawialne, odnawialne, rozszczepienie jądrowe, odpady promieniotwórcze.
Przebieg lekcji:
- Część nawiązująca - ok. 5 min.
Nauczyciel zapoznaje z tematem lekcji i sposobem jego realizacji.
W pierwszej części lekcji, przygotowani wcześniej uczniowie odegrają role w „Randce ze źródłami energii”, pozostała część klasy gra rolę widowni i zapoznaje się z treścią odgrywających ról. Jeden z uczniów jest prowadzącym program, drugi wybierającym, a trzej reprezentują źródła energii konwencjonalnej, jądrowej i odnawialnej.
- Część postępująca – ok. 65 min.
Prowadzący przedstawia uczestników programu „Randka ze źródłami energii”.
Wybierający chce dokonać wyboru źródła najmniej uciążliwego dla środowiska. Wybierani są zasłonięci ekranem.
Przykładowe pytania prowadzącego:
„jakie masz wątpliwości?”, „podaj swoje walory”, „jak wpływasz na środowisko?”
Pierwsze źródło to węgiel, drugie to energia jądrowa, a trzecie to energia wodna.
Oto możliwe odpowiedzi na pytania:
Pytanie pierwsze:
Energia jądrowa- wytwarzana w reaktorach, w których wykorzystuje się uran. Rozszczepienie jądra uranu powoduje wydzielenie się ciepła, które zamienia wodę w parę. Najczęściej przygotowuje się uran w formie ceramicznych pastylek wielkości ziarna grochu, wkłada do długich rur, które układa się w pęczki i umieszcza pionowo w „ kotle” elektrowni, czyli w rdzeniu reaktora. Tam właśnie zachodzi rozszczepienie atomów uranu. Podczas pracy reaktora neutrony uderzają w jądra atomów uranu. Niektóre z nich ulegają rozszczepieniu, uwalniają się neutrony i wydziela ogromna ilość energii. Uwolnione elektrony uderzają w kolejne jądra rozszczepiając je: wydziela się ciepło i uwalniane są następne generacje neutronów. W ten sposób następuje reakcja łańcuchowa.
W naturalnym uranie znajdują się dwa rodzaje atomów; uran- 235 ( mniej niż 1% ) oraz uran- 238 ( 99 % ) . W reaktorach stosuje się paliwo lekko wzbogacone, czyli zawierające 3 – 4 % uranu – 235.
Pytanie drugie
Energia jądrowa- wymyślono i zastosowano wiele rozwiązań technicznych, dzięki którym reaktory obecnie pracujące budowane są bardzo bezpiecznie. Paliwo przygotowane w formie ceramicznych spieków gwarantuje odporność na wysoką temperaturę i korozję podczas eksploatacji elektrowni. Ciekawą cechą paliwa jest tzw. efekt ujemnego sprzężenia zwrotnego: im wyższa temperatura, tym wolniej zachodzi reakcja rozszczepienia. Rury, w których umieszcza się pastylki, zrobione są ze stopu cyrkonowego, który jest odporny na przegrzanie, uszkodzenie radiacyjne i korozję. Woda obmywa pręty paliwowe, unosząc ze sobą ciepło powstałe w reakcji łańcuchowej. Służy też do spowolnienia neutronów, co zwiększa ich „szanse” na rozbicie kolejnych jąder uranu. Ta rola wody w reaktorze jest następną ważną cechą wpływającą na bezpieczeństwo reaktora. Elektrownie jądrowe zaopatrzone są również w wiele dodatkowych systemów bezpieczeństwa.
http://energiack.w.interia.pl/page8.html
Pytanie trzecie
Węgiel- zanieczyszczenia wód powierzchniowych; zniszczenie ekosystemu; zmiany w
użytkowaniu terenu; zużycie tlenu i emisja CO2 powoduje efekt cieplarniany prowadzący do globalnych zmian klimatu, a emisja SO2 i NOx zakwaszenie jezior, degradację lasów, choroby ludzi, emisja pyłów, skażenie gleby i wody przez odpady stałe, wypadki w kopalniach i pylica płuc u górników.
Elektrownie jądrowe- są niemal zupełnie nieszkodliwe podczas normalnej eksploatacji, groźba skażeń w razie awarii, jeśli elektrownia nie ma właściwych układów bezpieczeństwa, problem ze składowaniem wypalonego paliwa.
Elektrownie wodne- konieczność budowy sztucznego zbiornika wód powoduje zalanie ogromnych terenów i zmiany stosunków wodnych często szkodliwe dla środowiska (np. obniżenie poziomu wód gruntowych), lokalne zmiany atmosferyczne, zniszczenie ekosystemu, pęknięcie tamy- groźne dla życia okolicznych mieszkańców.
http://energiack.w.interia.pl/page4.html
Wybierający prosi o podsumowanie „ głos”, którego rolę spełnia osoba wybrana wcześniej przez nauczyciela. Po dokonaniu wyboru nauczyciel omawia inne źródła energii.
Ropa naftowa- główne źródło energii w transporcie. Może być też spalana w elektrowniach, ale stanowi również źródło zanieczyszczeń atmosfery.
Gaz ziemny- jest najmniej szkodliwy spośród paliw kopalnych; podczas spalania emituje dwukrotnie mniej CO2 na jednostkę energii niż węgiel.
http://energiack.w.interia.pl/page9.html
Energia geotermiczna- czyli ciepło zawarte we wnętrzu Ziemi. Najłatwiej daje się je wykorzystać, wprowadzając na powierzchnię gorącą wodę lub parę z naturalnych złóż geotermicznych. Wyższa temperatura wód podziemnych (na stosunkowo niewielkiej głębokości) występuje w okolicach zwiększonej aktywności wulkanicznej.
http://energiack.w.interia.pl/page6.html
Energia słoneczna- docierająca na powierzchnię Ziemi jest ogromna, ale rozproszona. Aby uzyskać z niej energię elektryczną potrzeba dużej ilości materiałów do budowy ogniw fotowoltanicznych i ogromnych przestrzeni do ich zainstalowania. Energia słoneczna może być w większym stopniu wykorzystywana na obszarach o dużym nasłonecznieniu.
http://energiack.w.interia.pl/page2.html
Energia wiatrowa- wykorzystywana jest przede wszystkim w krajach Europy Północnej, gdzie są odpowiednie warunki klimatyczne m.in. wieją silne wiatry.
http://energiack.w.interia.pl/page3.html
Biomasa- energia z drewna, słomy, odpadów organicznych itp.- należy do najstarszych metod uzyskiwania energii. Może okazać się atrakcyjna również w kolejnym stuleciu, ze względu na nowe metody uprawy drzew, gazyfikacji i nowe generacje turbin gazowych.
http://energiack.w.interia.pl/page7.html
Energia pływów morskich i energia cieplna oceanów- może być wykorzystywana tylko w niektórych rejonach świata: tam, gdzie występują dostatecznie duże różnice poziomu morza w czasie odpływu i przypływu oraz w obszarach przyrównikowych.
http://energiack.w.interia.pl/page5.html
Wpływ źródła energii na środowisko:
Ropa naftowa- zanieczyszczenia atmosfery gazami CO2, SO2 i NOx powodującymi nieco mniejsze szkody niż w przypadku węgla, zanieczyszczenia wód, zniszczenie flory i fauny w razie katastrofy podczas transportu morskiego.
Gaz ziemny- stwarza najmniejsze zagrożenie dla środowiska spośród wszystkich paliw kopalnych.
Elektrownie wodne- konieczność budowy sztucznego zbiornika wód powoduje zalanie ogromnych terenów i zmiany stosunków wodnych, lokalne zmiany klimatyczne, zniszczenie ekosystemu, pęknięcie tamy.
Energia słoneczna i wiatrowa- w procesie produkcji urządzeń do wytwarzania energii elektrycznej z energii słonecznej następuje zanieczyszczenie atmosfery i wód, niebezpieczeństwo skażenia terenu podczas montażu i transportu, turbiny wiatrowe hałasują i zakłócają odbiór fal elektromagnetycznych.
- Część podsumowująca – ok. 20 minut.
Po tych informacjach nauczyciel wciela się w rolę pracownika Urzędu Rady Ministrów, który ma podjąć decyzję w sprawie budowy reaktora w Polsce. Prosi uczniów o pomoc w podjęciu właściwej decyzji. Wszystkich, którzy uważają, że ‘’tak’’, prosi na prawą stronę klasy, natomiast tych, którzy uważają, że „nie”- na lewą stronę. Obie strony przedstawiają swoje argumenty i zapisują na arkuszu szarego papieru. Po omówieniu argumentów przedstawionych przez liderów uczniowie mogą zmienić swoje dotychczasowe zdanie. Liczba głosów decyduje o podjęciu decyzji w sprawie budowy reaktora. Nauczyciel podsumowuje lekcję i prosi o zapisanie argumentów w zeszycie.