Кейсовые практики в профориентационной работе. Материал для учителя
методическая разработка по физике (9, 10, 11 класс)

Кейсовые практики в профориентационной работе

методическая разработка

Сафонова Н.В., учитель физики высшей категории,  МАОУ – гимназия №13

Коломеец У.Ю., учитель физики высшей категории, МАОУ – гимназия №13

ПАСПОРТ ИДЕИ

Приложение 1

Кейс по тепловой энергетике

ТЭК Свердловской области

Топливно-энергетический комплекс объединяет нефтегазовые и смежные отрасли промышленности и является основой экономики РФ.

Первая задача ТЭК – обеспечить население и экономику всеми видами энергии, вторая – обеспечить бюджет страны за счет экспорта энергоресурсов, в первую очередь нефти и газа. 

Функциональное использование энергетических ресурсов является одним из показателей уровня развития цивилизации. Без электроэнергии и топлива невозможно развитие экономики и финансов любого государства.

Свердловская область – один из крупнейших регионов Российской Федерации, входящий в состав Уральского федерального округа. По большинству основных социально-экономических показателей развития Свердловская область входит в первую десятку регионов Российской Федерации.

Структура установленной мощности электрических станций, расположенных на территории энергосистемы Свердловской области, по состоянию на 1 февраля 2021 года

В Свердловской области имеются собственные топливно-энергетические ресурсы, но они незначительны.

ЗАДАНИЕ №1 Используя карты атласа Свердловской области (стр. 9 «Тектоника и полезные ископаемые» и стр. 12 «Природные воды и их использование») и Программу развития электроэнергии Свердловской области, оцените топливные и энергетические запасы региона. Ответ запишите в виде таблицы

Программа развития электроэнергии Свердловской области на период 2022-2026 гг.:  https://energy.midural.ru/wp-content/uploads/2021/04/gaz_22-26.pdf 

ЗАДАНИЕ №2 В настоящее время более 60% электростанций Свердловской области работают на газе. Как вы считаете, с чем это связано? Ведь уголь, как и природный газ, является дешевым топливом. Приведите географический и физический аргумент.

ЗАДАНИЕ №3 Рефтинская ГРЭС — это крупнейшая в России тепловая электростанция, работающая на твёрдом топливе. Сейчас её установленная электрическая мощность составляет 3800 МВт, а тепловая - 350 Гкал/ч. При этом ежегодно она вырабатывает около 20 000 млн кВт·ч. электроэнергии. Главная изюминка станции - комплекс сухого золошлакоудаления. Его торжественно презентовали 29 сентября 2015 года. Важно отметить, что на данный момент подобных комплексов, нет ни на одной российской электростанции. Полученная здесь сухая зола может быть широко использована в таких областях как дорожное строительство, сельское хозяйство, производство строительных материалов (для изготовления бетона, растворов, кирпича, керамической массы и т.д.). Более того, в посёлке Рефтинский уже построены несколько домов с применением золы с ГРЭС. Внедрение Системы сухого золошлакоудаления (СЗШУ) позволило сохранить сотни гектаров леса от вырубки, а также существенно снизило потребление воды для складирования золы.

Какие свойства золы позволяют улучшить свойства бетонных и строительных смесей?  С какой целью золошлаковые материалы применяются в дорожном строительстве?

ЗАДАНИЕ №4 При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность. Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше. Значения коэффициента теплопроводности материалов указываются для толщины материала в 1 метр. Чтобы определить теплопроводность материала для любой другой толщины, надо коэффициент теплопроводности разделить на нужную толщину, выраженную в метрах. Проанализируйте таблицу физических свойств различных видов кирпича:

Будет ли зависеть максимальная высота здания, построенная из керамического и известково-зольного кирпича? Ответ пояснить.

Из какого кирпича лучше строить стены дома, которые выходят на улицу? Почему?

Какой теплопроводностью будет обладать стена из известково-зольного кирпича размером 250x120x88 мм?

Приложение 2

Кейс по атомной энергетике

Белоярская АЭС

Белоярская АЭС им. И. В. Курчатова – первенец большой ядерной энергетики СССР. 

Объем вырабатываемой Белоярской АЭС электроэнергии составляет порядка 16 % от общего объема электроэнергии Свердловской энергосистемы.

Станция сооружена в три очереди: первая очередь – энергоблоки № 1 и № 2 с реактором АМБ, вторая очередь – энергоблок № 3 с реактором БН-600, третья очередь – энергоблок №4 с реактором БН-800.

После 17 и 22 лет работы энергоблоки № 1 и № 2 были остановлены соответственно в 1981 и 1989 гг., сейчас они находятся в режиме длительной консервации с выгруженным из реактора топливом и соответствуют, по терминологии международных стандартов, 1-й стадии снятия с эксплуатации АЭС.

В настоящее время на Белоярской АЭС эксплуатируется два энергоблока - БН-600 и БН-800. Это крупнейшие в мире энергоблоки с реакторами на быстрых нейтронах. По показателям надежности и безопасности «быстрый» реактор входит в число лучших ядерных реакторов мира.

Рассматривается возможность дальнейшего расширения Белоярской АЭС энергоблоком № 5 с быстрым реактором мощностью 1200 МВт – головного коммерческого энергоблока для серийного строительства.

По итогам ежегодного конкурса Белоярская АЭС в 1994, 1995, 1997 и 2001 гг. удостаивалась звания «Лучшая АЭС России».

1. Используя карты Свердловской области, отметьте примерное расположение Белоярской АЭС, а также обоснуйте выбор расположения станции с точки зрения различных факторов (физико-географических, социальных, экономических).
2. На данный момент в России действует 11 атомных электростанций.

Используя информацию в интернет, определите, по какому принципу размещены все действующие АЭС в России, в какой части страны они сконцентрированы и почему?

Карта АЭС России: http://www.statdata.ru/aes-rossii-spisok 

На официальном сайте «Росатома» (https://rosatom.ru/) найдите информацию, в каких еще государствах Россия строит (или построила недавно) атомные электростанции?

3. С помощью сети интернет определите преимущества атомных электростанций над электростанциями других типов. Ответ запишите в таблицу:

4. Белоярская атомная станция уникальна не только типом реакторов, но и тем, что у нее отсутствуют градирни. Что выполняет роль градирен на БАЭС? Возможно ли построить 5-й энергоблок БН-1200 без строительства градирни?
5. В январе 2020 года впервые было загружено МОКС топливо в реактор БН-800. В 2022 году планируется 100% переход на данный вид топлива на БАЭС. Используя сайт http://www.innov-rosatom.ru/search/?tags=МОКС-ТВС объясните, почему данный вид топлива приводит к замыканию ядерно-топливного цикла?
6. Особенностью реакторов-размножителей является трёхконтурная схема: Na первичного контура передаёт тепло из реактора в теплообменнике натрию второго контура. Последний же в парогенераторе нагревает воду третьего контура, которая превращается в пар и поступает на турбину. Почему теплоноситель первого и второго контура является натрий?