Содержание

Окружающий мир. Мир растений. (3 класс)

МБОУ Ялкынская средняя общеобразовательная школа
Алексеевского муниципального района РТ
422908, РТ, Алексеевский район, ул.Советская, д.33
Телефон/факс: (8-84341) 33 -2-70 E-mail: [email protected]
Окружающий мир
«Мир растений»
3 класс
Бочкарева Людмила Николаевна
учитель начальных классов
учитель 1 категории
Программа «Перспектива»
Раздел
Мир как дом
Тема урока
Мир растений
I. Организационный момент.
Готовы ли начать урок?
Всё ль на месте, всё ль в порядке:
Дневник, книжки и тетрадки?
Садитесь! И с усердием трудитесь!
радость, равнодушие, грусть
КРАСОТА
II. Актуализация знаний.
Проверка домашнего задания
Из чего же состоит почва?
*Какие живые существа живут в почве?
*Как образуется почва?
*Назовите главное свойство почвы.
*Как живые существа влияют на
плодородие почвы?
*Что нужно делать, чтобы поддерживать
плодородие почвы?
*
Тест
1.Выберите правильное определение
понятия «почва»
1)верхний слой земли, где есть песок и глина;
2)верхний слой земли, где есть песок, глина,
воздух, вода;
3)верхний плодородный слой земли
2.Назовите главную часть почвы
1)перегной
2)песок
3)глина
3.Что образуется из перегноя под действием
микробов?
1)вода
2)воздух
3)соли
4.Что используют растения для питания?
1)микробы
2)соли
3)перегной
5)Что образуется из остатков умерших растений
и животных под действием микробов?
1)песок
2)глина
3)перегной
6)В лесу слой почвы толщиной 18 см вода
сможет смыть за 500 тыс.лет, на лугу -за
3225 лет, а там, где нет растений ,-всего за
15 лет. О чем говорят эти расчеты ученых?
1)большие слои почвы, тем они быстрее смываются водой ,какие бы растения на этой почве
ни росли
2)чем больше и разветвленнее корневая
система растений, тем сильнее корни
удерживают почву
3)чем меньше корни растений, тем сильнее
они удерживают почву
7.Выберите правильное утверждение
1)там, где нет растений , ветер и вода не смогут
развеять и смыть все почву или ее часть
2) если употреблять
больше
нормы, почва потеряет свое плодородие
3)при внесений большого количества
удобрений в почву в ней накапливается избыток
солей, что приводит к повышению урожайности
III. Самоопределение к деятельности.
Из под снега расцветает,
Раньше всех
Весну встречает.
Две сестры летом зелены,
К осени одна краснеет,
Другая чернеет.
Её всегда в лесу найдёшь –
Пойдём гулять и встретим:
Стоит колючая, как ёж,
Зимою в платье летнем.
IV. Работа по теме урока.
«Мир растений»
Что мы узнаем?
-познакомимся с основной
классификацией растений;
-научимся распределять растения
по группам;
-рассмотрим особенности
каждой группы;
-почему растения называют удивительными «поварами»;
-какую роль растения играют в
природе и в жизни людей;
-охрана растений
На какие группы делятся все растения?
Деревья
Кусты
Травы
А) цветы
Б) лишайники
В) мхи

10. Растения

Выращивает
специально
человек.
Никто не сажает,
они растут сами по
себе. Их можно
встретить в лесу,
на лугу, на водоеме.
Культурные
Дикорастущие

11. Какие части растений ты знаешь?

Растения
Водоросли
Мхи
Папоротники
Хвойные растения
Цветковые растения
Водоросли
Водоросли — жители
воды.
Это простейшие
из растений,
которые не имеют
корней,
стеблей и листьев.
Мхи
Мхи растут во
влажных местах.
У них нет корней,
не бывает цветков
и плодов.
Мох имеет стебли
и листья.
Папоротники
Папоротники растут
во влажных местах.
Они имеют красивые,
ажурные листья.
Есть корни и стебли.
Цветков, плодов и
семян у папоротников
не бывает.
Хвойные растения
У хвойных растений
не бывает цветков
и плодов.
На месте плодов
у них шишки,
в которых созревают
семена.
Цветковые растения
Цветковые растения
имеют все части:
Корень
Стебель
Листья
Цветки
Плоды с семенами
По каким признакам ученые разделили
все растения на разные группы?
СТЕБЛИ
ЛИСТЬЯ
ЦВЕТЫ
КОРНИ
ПЛОДЫ И
СЕМЕНА
цветковые
+
+
+
+
+
водоросли
+
+
мхи
+
+
папоротники
хвойные
+
+
+
+
+
+
хвоинк
и
+
шишк
и
Кормят человека
Одевают человека
Дают много
полезных веществ.
Лечат человека

25. БЕРЕГИ!

26. VI. Рефлексия. Что лишнее в каждой группе?

ЯБЛОНЯ
ПОДСОЛНЕЧНИК
МОРСКАЯ
КАПУСТА
АСТРА
СОСНА
ЕЛЬ
ЛИПА
КЕДР
КЛЕВЕР
ПАПОРОТНИК
ОДУВАНЧИК
ПОДОРОЖНИК
Пронумеруйте рисунки

28. РАЗНООБРАЗИЕ РАСТЕНИЙ

VII.Подведение итогов урока
Проверь себя
-На какие группы делятся все растения?
-Какая группа растений самая
многочисленная? Почему, как вы думаете?
-Чем питаются растения?
Что при этом образуют?
-Как дышат растения?
Моё настроение в конце урока
радость, равнодушие, грусть
Домашнее задание
*подготовить сообщение об одном
из видов растений любой группы,
используя дополнительные источники
Используемые ресурсы
*Учебник «Окружающий мир», 3 класс,
автор А.А.Плешаков,
Москва «Просвещение» 2013
*Интернет-ресурсы

Конспект урока по окружающему миру «Мир растений». 3 класс

Предмет: Окружающий мир

Класс: 3

Тема: «Мир растений».

Подготовила: Зеленова Людмила Николаевна, учитель начальных классов

Цели:

— познакомить учащихся с основной классификацией растений; рассмотреть особенности каждой группы растений;

— воспитывать чувства бережного  отношения  к природе, её значимости в жизни человека;

— развивать познавательный интерес;  умение наблюдать, характеризовать, анализировать, обобщать.

Методы обучения: частично – поисковый

 Планируемые результаты: учащиеся должны научиться классифицировать растения, аргументированно отвечать, доказывать свое мнение.

 Оборудование:  компьютер и мультимедийный проектор, распечатки с изображениями разных видов растений, таблички, распечатки таблицы.

Ход урока.

I.Организационный момент.

Готовы ли начать урок?

Всё ль на месте, всё ль в порядке:

Дневник, книжки и тетрадки?

Садитесь! И с усердием трудитесь!

-Я рада вновь видеть ваши лица, глаза. Думаю, что сегодняшний урок принесёт нам всем радость общения друг с другом.

-С каким настроением вы начинаете наш урок сегодня? «Просигнальте» мне, пожалуйста, (дети поднимают карточку «настроение» в виде личика). Я рада. Спасибо.

II.Актуализация знаний.

1.Проверка домашнего задания.

 — Ребята! Все это красивейшее царство растений произрастает где? (На  земле. Растения растут в почве) О почве мы с вами говорили на прошлом уроке и прежде чем отправиться в царство растений давайте вспомним все, что мы знаем о почве.

1.1.Фронтальный опрос.

А)- Из чего же состоит почва?

(воздух, вода, перегной, песок, глина, минеральные соли)

— Какие живые существа живут в почве?

(Дети перечисляют)

— Как образуется почва? (за счет разрушения горных пород )

— Назовите главное свойство почвы. (плодородие)

— Как живые существа влияют на плодородие почвы? (Делают в ней ходы, туда легко проникает вода и воздух, перемешивают почву, измельчают остатки растений)

— Что нужно делать, чтобы поддерживать плодородие почвы? ( чередовать культуры, правильно вспахивать, препятствовать росту оврагов, не вырубать леса, правильно применять удобрения).

Б) Давайте проверим, правы ли вы.

(Используется электронное приложение к учебнику, дети прослушивают, сравнивают свои ответы и зрительно запоминают пройденный материал).

В)Далее выполняется задание, предложенное в электронном приложении ( Что растения получают из почвы ?)

1.2.Индивидуально.

Выполните тест. 5 мин.

1.Выберите правильное определение понятия «почва»

1)верхний слой земли, где есть песок и глина;

2)верхний слой земли, где есть песок, глина, воздух, вода;

3)верхний плодородный слой земли

2.Назовите главную часть почвы

1)перегной

2)песок

3)глина

3.Что образуется из перегноя под действием микробов?

1)вода

2)воздух

3)соли

4.Что используют растения для питания?

1)микробы

2)соли

3)перегной

5)Что образуется из остатков умерших растений и животных под действием микробов?

1)песок

2)глина

3)перегной

6)В лесу слой почвы толщиной 18 см вода сможет смыть за 500 тыс.лет, на лугу -за

3225 лет, а там, где нет растений,-всего за15 лет. О чем говорят эти расчеты ученых?

1)большие слои почвы, тем они быстрее смываются водой, какие бы растения на этой почве ни росли

2)чем больше и разветвленнее корневая система растений, тем сильнее корни удерживают почву

3)чем меньше корни растений, тем сильнее они удерживают почву

7.Выберите правильное утверждение

1)там, где нет растений, ветер и вода не смогут развеять и смыть все почву или ее часть

2) если употреблять ядохимикаты больше нормы, почва потеряет свое плодородие

3)при внесений большого количества удобрений в почву в ней накапливается избыток

солей, что приводит к повышению урожайности

-Молодцы! Пришла пора отправляться в царство растений.

III.Самоопределение к деятельности.

-Отгадайте загадки.

Из под снега расцветает,
Раньше всех
Весну встречает. (подснежник)

Две сестры летом зелены,

К осени одна краснеет,

Другая чернеет.(смородина)

Её всегда в лесу найдёшь –
Пойдём гулять и встретим:
Стоит колючая, как ёж,
Зимою в платье летнем. (Ель)

Что общего между всеми этими словами? (Это растения.)

Верно. А как назвать эти слова-отгадки одним словом? (растения). Правильно, молодцы!

Вы, наверное, слышали выражение: «Растения – зелёная одежда Земли»? Как вы это понимаете?(высказывания ребят)

И действительно, на Земле почти повсюду есть представители этого царства живой природы. Зеленый наряд Земли делает нашу планету удивительно красивой.

Кто догадался, о чём пойдёт сегодня речь? Попробуйте сформулировать тему нашего урока. (высказывания ребят).

IV. Работа по теме урока.

Тема урока «Мир растений»

-На какие группы делятся все растения?

(Деревья, кустарники,травы. Культурные и дикорастущие.)

-Какие части растения вы знаете?

-Сегодня на уроке мы отправимся в царство растений и познакомимся с новой классификацией растений.

1.Работа по учебнику. (Прием «Инсерт»).

Ученые делят их на группы. Давайте узнаем об этом поподробнее. Прочитайте текст в учебнике на стр. 78-79. Во время чтения делайте пометки на полях карандашом.

V – я так и думал! Я это знаю!

+ — новая информация.

– не очень понятно, я удивлен.

Учащиеся осмысленно читают текст и делают пометки.

Ребята, обсудите в парах, на какие группы делятся растения. Назовите главные отличительные свойства растений. (Далее учитель спрашивает по каждой группе отличительные особенности). (Работа в парах).

Минутка для релаксации глаз.

* Быстро поморгать, закрыть глаза и посидеть, медленно считая до пяти.

* Крепко зажмурить глаза, считая до трёх, открыть и посмотреть вдаль, считая до пяти.

* Круговые движения глазами в правую сторону (3 раза), столько же в левую сторону.

2.Практическая работа.

2.1.- Как вы считаете, какая группа растений наиболее разнообразна?

 — Давайте посмотрим на представителей каждой группы ( используется электронное приложение к учебнику).

Цветковые растения – самая большая группа растительного мира. Их насчитывают 250 тысяч видов. Они населяют сушу от берегов Арктики до Антарктиды. У цветковых растений есть корень, стебель, листья, цветы, плоды с семенами.

2.2.-Мы, узнали признаки различных групп и видов растений, и теперь можем проанализировать и обобщить новые знания. У каждого на столе таблица. Сейчас вам нужно будет, опираясь на учебник, и полученные знания на уроке, заполнить её. Подумайте, какие признаки отличают растения каждой группы.

Индивидуальная работа. Заполните таблицу, пользуясь текстом учебника.  ( Учитель раздает распечатки таблиц)

-Чем похожи водоросли, мхи и папоротники? (Размножаются спорами.)

-У каких растений нет корня? (У водорослей и мхов.)

-Что общего у хвойных и травянистых растений? (Корневая система.)

Физкультминутка

На лужайке. На ромашке

Жук летал в цветной рубашке.

Жу-жу-жу, жу-жу-жу,

Я с ромашками дружу.

Тихо по ветру качаюсь.

Низко-низко наклоняюсь.

V.Питание растений. Работа по учебнику.

1.Рассмотрите схему «Питание растений».

-Как же растения питаются? Что растения получают из почвы через корни? (Они всасывают из почвы воду с растворенными в ней минеральными солями?

-Что показывают красные стрелки? (Растения забирают из воздуха углекислый газ и выделяют кислород.)

Оказывается, листья растений – это удивительные «повара», которые из частиц воды и углекислого газа «готовят» пищу- сахар,крахмал. Работает эта чудесная «кухня» только на свету,т.к. солнечный свет несет энергию, без которой работа чудесной «кухни» освободилась бы. Энергия нужна для жизни любого живого существа…

1.2.Рассмотрите схему «Дыхание растений».

-Что вы можете сказать? (Растения, как и человек, дышат кислородом, выделяя углекислый газ.)

2.Какое значение для человека имеют растения?(Продукты питания, чистый воздух, помогают охранять воду и почву.)

3.Охрана растений.

-Что же делает человек для охраны растений? (Создает заповедники. Красная Книга.)

VI.Рефлексия.

1)Приём «Синквейна»

-Заканчивая разговор о мире растений, я предлагаю вам написать об этой части природы синквейн. Вспомним, что такое синквейн, как он строится? (Высказывания детей, ребята пишут свои мысли, озвучивают).

Пример синквейна

Растения.

Разнообразные, прекрасные.

Украшают, радуют, восхищают.

Зелёный наряд Земли.

Красота!

2)Задание по выбору. Индивидуальная работа.

1.Что лишнее в каждой группе? (Работа по таблице)

2.Проверь себя. Пронумеруй рисунки.

VII.Подведение итогов урока.

1. -На какие группы делятся все растения?

-Какая группа растений самая многочисленная? Почему, как вы думаете?

-Чем питаются растения? Что при этом образуют?

-Как дышат растения?

2.-Итак, наш урок завершается. Я прошу вас, ребята, оцените свои итоги работы на уроке.

— Что нового вы узнали сегодня на уроке?

— Кому работать в группе было легко?

— Кто испытывал трудности?

— Кто остался доволен своей работой на уроке?

 — Мне хочется поблагодарить вас за активность, инициативность.

-Ребята, в начале урока вы «просигналили» своё настроение. Я вас попрошу это сделать и в конце урока. «Просигнальте» карточками, с каким настроением вы заканчиваете урок (поднимают карточки – сигналы).

3.Домашнее задание

подготовить сообщение об одном из видов растений любой группы, используя дополнительные источники.

Я всех благодарю за урок!

Используемые ресурсы

*учебник «Окружающий мир», 3 класс, автор А.А.Плешаков, Москва «Просвещение» 2013

*Интернет-ресурсы

Разнообразие растений. Окружающий мир. 3 класс. Разработка урока

УМК «Окружающий мир. 3 класс» Е. В. Саплиной, А. И. Саплина, В. И. Сивоглазова.

Тип урока: изучение нового материала.

Цели урока:

I. Познавательные: формировать представления о многообразии растений.

II Развивающие:

  1. Развитие наблюдательности при  работе с иллюстративными материалами.
  2. Развитие логического мышления на основе отработки логических операций:
  • анализ при выделении признаков и видов растений, и отнесении их к определенной группе;
  • классификация при выделении групп растений;
  • синтез при формулировке вывода.
  1. Развитие самостоятельности при организации работы в группах.

III Воспитательные:

  1. Воспитание  познавательного интереса.
  2. Воспитание умения общаться:
  • учитель – ученик
  • ученик – ученик

Задачи:

  1. Расширить кругозор и знания учащихся о природе.
  2. Сформировать представление о многообразии растений.

Оборудование: для учителя:  раздаточный материал, для учащихся: книжка-раскладушка, карточки, иллюстрации.

Использованные источники

Саплина Е. В., Саплин А. И., Сивоглазов В. И. Окружающий мир. 3 класс. Учебник. Издательство «Дрофа», 2010 г.

C использованием технологии критического мышления.

Ход урока

1. Орг. момент

– Здравствуйте, ребята. Садитесь. Сейчас у нас урок «Окружающего мира». Посмотрите друг на друга – улыбнитесь. Будьте внимательны.

2. Актуализация имеющихся знаний

–  Сегодня д/з. я буду проверять по-разному. По карточкам будут  работать: Саша, Сережа и Ира.

А) Индивидуально-письменный опрос
Карточка № 1

1. Почва – это … .

2. Какие составные элементы почвы можно обнаружить в результате данных опытов. Подпиши.


 

Карточка № 2

1. Запиши главное свойство почвы.

2. Впиши составные элементы почвы.


 

Карточка № 3

1.  Впиши пропущенные слова.

Почва – это верхний … слой земли.

… – главное  … почвы.

2. Почва состоит из кислорода, … , минеральных солей,  … , … , песка.

Б) Фронтально-устный опрос

– Итак, ребята, посмотрели все на меня. А теперь я бы хотела проверить как остальные ребята готовы к уроку.

– С какой темой мы познакомились на прошлом уроке?

– Что такое почва?

– Какой состав имеет почва?

– Как доказать, что в почве есть воздух, вода, перегной, песок и глина, минеральные соли?

– Какие живые существа есть в почве?

– Как образуется почва?

– Почему, сажая растения, мы одновременно и охраняем почву?

Сейчас я вам буду читать вопросы, а вы должны записать в тетрадь буквы правильных ответов:

  1. Выберите правильное определение почвы
    я) верхний слой земли, где есть песок и глина;
    е) верхний слой земли, где есть песок, глина, воздух, вода;
    о) верхний плодородный слой земли.
  2. Какая главная часть почвы?
    т) перегной;
    д) песок;
    б) глина.
  3. Что образуется из перегноя под действием микробов?
    м) вода;
    н) воздух;
    д) соли.
  4. Что используют растения для питания?
    е) микробы;
    и) соли;
    ю) перегной.
    5. Что образуется из остатков умерших растений и животных под действием микробов?
    ш) песок;
    щ) глина;
    ч) перегной.
  5. Слой почвы в 18 см вода сможет смыть за 500 тысяч лет, на лугу – за 3225 лет, а там, где нет растений – всего за 15 лет! О чем говорят эти расчеты ученых?
    м) Чем больше слой почвы, тем он быстрее смывается водой, какие бы растения на этой почве не росли;
    н) Чем больше и разветвленнее корневая система растений, тем сильнее они удерживают почву;
    л) Чем меньше корни растений, тем сильнее они удерживают почву.
  6. Какое утверждение верно?
    а) Там, где нет растений, ветер и вода не могут развеять и смыть всю почву и ее часть;
    о) Если употреблять ядохимикатов больше нормы, почва потеряет свое плодородие;
    я) При внесении большого количества удобрений в почву, в ней накапливается избыток солей, что приводит к повышению урожайности.

– У того, кто правильно ответил на все вопросы, должно получиться слово «ОТЛИЧНО».

– Ребята, а зачем мы так долго изучали, повторяли все сведения про почву?

– К какой природе можно отнести почву?

– Почву нельзя отнести только к живой или только к неживой природе. Живая и неживая природа в ней как бы соединяются.

– Для чего нужна нам почва?

– В почве нуждаются растения.

– Вот сегодня мы с вами и будем изучать растения.

3. Изучение нового материала. Постановка проблемы

Как называется наука, которая изучает живую природу?

– Биология.

– На какие царства ученые-биологи делят живую природу?

На доске появляется таблица.


На доске иллюстрации с изображением  растений  (водоросли, мхи, папоротники, хвойные растения, цветковые растения).


 


    


    

 

 

 


– На какие группы можно распределить эти растения?

– Деревья, кустарники, травы.

– Какие части растения вы знаете?

– Выделите все части у данного растения.

– Мы не знаем.

– Как вы думаете, чем мы сегодня будем заниматься на уроке?

– Мы узнаем на какие группы можно разделить все растения.

– Правильно, ребята. Сегодня мы познакомимся с группами растений и отнесем наши растения к каждой группе.

– Откройте  учебник на стр.72. Прочтите текст, обозначая условные знаки.

– не знал

✓ знал

+ понятно

? непонятно

– Какие группы растений вы узнали?

– Мы с вами говорили что все растения имеют корень, стебель, листья, цветок, плод с семенами.

– Давайте найдем отличительные признаки каждой группы растений. (Составление таблицы.)

 

корень

стебель

листья

размножение

Особенности жизнедеятельности

водоросли

нет

нет

нет

спорами

живут в основном в воде

Мхи

нет

есть

есть

спорами

живут в сырых местах, очень жизнеспособны, не имеют цветков

Папоротники

есть

есть

есть

спорами

живут в сырых местах, очень жизнеспособны, не имеют цветков

Хвойные

стержневая
или
мочковатая
корневая система

одеревенелый

в виде
иголок
(хвоя)

семена образуются в шишках

почти все относятся к вечнозеленым

Цветковые

то же

травянистый или
одеревенелый

листовая
пластинка

цветы, из них образуются плоды с семенами

очень многообразны и многочисленны

– Опираясь на таблицу, разделим наши растения на группы.

На доске появляется схема.


У каждого ребенка на столе лежит конверт с иллюстрацией растения.

– Найдите место в схеме данному растению.

– Молодцы.

– Вот посмотрите какое многообразие растений существует в природе.

4. Д/з

– Напишите сообщение об одном представителе любой группы растений.

Конспект урока окружающего мира по теме «Мир растений», 3 класс, УМК «Перспектива»

Тема: «Мир растений».

Тип урока: открытие нового знания (ОНЗ)

Цель урока: знакомство с основной классификацией растений и особенностями каждой группы растений.

Планируемые результаты: учащиеся научатся распределять растения по группам, опираясь на заданные критерии, работать индивидуально и в группе, заполнять схему.

Оборудование: электронная презентация, таблица «Разнообразие растений», демонстрационные таблицы с изображением разных групп растений; гербарий; таблица для заполнения видов растений.

Ход урока

I. Мотивация (самоопределение к учебной деятельности).

— Сегодняшний урок мы проведём не только для себя, но и для наших родителей. Предлагаю показать им, на что вы способны и как вы умны и внимательны. Хорошо?

— Тогда начнём.

— Много в окружающем мире загадочного и интересного, вот и я хочу начать наш урок с загадок.

1)Из-под снега расцветает,

Раньше всех весну встречает. (Подснежник).

2) Куста чудесней нет,
Он славит день весенний,
Пахуч и нежен цвет
Красавицы … (сирени)

3) Что же это за девица –

Не швея, не мастерица,

Ничего сама не шьёт,

а в иголках круглый год. (Ель)

— Как мы назовём одним словом эти отгадки?

— Растения.

— Что такое растения?

Расте́ния (лат. Plantae) — биологическое царство, одна из основных групп многоклеточныхорганизмов.

— Как вы думаете, какой будет сегодня тема урока? Верно, «Мир растений».

— Я предлагаю отправиться в мир растений, чтобы вспомнить то, что вы уже знаете, и узнать новое об этих живых организмах. Согласны?

— Таким образом, цель нашего урока – это…

— В ходе урока мы с вами попробуем заполнять рабочий лист по теме «Мир растений» и поместим туда всё, что уже знаем о растениях, а также кое-что новое.

2. Актуализация знаний.

— Давайте вспомним, на какие группы делятся растения?

— У растений существует три жизненные формы: деревья, кустарники, травы. (заполняем в рабочем листе задание № 1).

— Ещё на какие группы можно поделить растения, вы вспомните, если посмотрите на картинки: 1) пшеница, картофель, томат, яблоня и 2) тимофеевка, крапива, подорожник, берёза.

— Культурные (выращивает человек) и дикорастущие (растут сами по себе).

— Приведите свои примеры культурных и дикорастущих растений.

— А как устроены растения? Из каких частей они состоят?

— У них есть корень, стебель, лист, цветок, плод, семя.

— Давайте заполним следующее задание в рабочем листе:

— Для чего растению необходима каждая его часть?

(Корень – минеральное питание, стебель – опора, лист – фотосинтез, цветок, плод, семя – размножение).

3. Изучение нового.

Работа с гербарием

— Я предлагаю вам рассмотреть растения из гербария и найти у них названные вами органы.

Вывод: не все растения имеют корни, стебли, листья, цветы, плоды и семена.Чтобы сказать, к какой группе они относятся, нужно знать их отличительные признаки.

— Верно. И учёные делят их на разные группы. Давайте узнаем, какие.

— Для этого обратимся к учебнику (с. 78 – 79). Ваша задача: прочитав текст учебника, найти и описать эти группы. В рабочем листе вас ждёт задание № 3.

Группа растений

Корень

Стебель

Листья

Цветок

Плод

Семя

Особенности

— Давайте проверим, что же у вас получилось.

(проверка заполнения таблицы)

Вывод: растения делятся на водоросли, мхи, папоротники, хвойные и цветковые.

собрать рабочие листы

4. Физкульминутка.

5. Первичное закрепление знаний.

— Итак, мы с вами познакомились с несколькими группами растений, более подробно изучим их и другие группы на уроках биологии в 7 классе. А сейчас давайте закрепим изученный материал, чтобы он надолго сохранился в вашей голове.

— А поможет нам в этом… наша рабочая тетрадь (с. 52, № 1 и 2).

6. Знакомство с понятием «фотосинтез».

— Ребята, как вы думаете, а чем мы и растения схожи между собой?

— Правильно, как все живые организмы мы и растения дышим и питаемся.

— Как мы питаемся, я знаю, а вот как питаются растения? Кто-нибудь знает об этом?

— Оказывается, растения – удивительные повара, которые из воды и углекислого газа готовят себе пищу – сахар и крахмал. Чудесная «кухня располагается в листьях. Вода поступает туда по стеблю из корня, а углекислый газ листья поглощают из воздуха. Но работает чудесная «Кухня» только на свету. Солнечный свет несет энергию.

— Но что это я всё рассказываю! У меня же сегодня ещё один очень умный гость! Он готов вам рассказать о необыкновенном способе питания растений. Это Лосяш. Да-да, не удивляйтесь. Давайте посмотрим и послушаем.

Видеоролик

— Итак, зачем растениямфотосинтез?

Вывод: в процессе фотосинтеза растения производят пищу – органические вещества для себя и выделяют в воздух кислород. Поэтому их называют «лёгкими планеты Земля».

7. Итог урока. Рефлексия.

— А теперь пора подвести итог нашего урока.

— Какую цель мы ставили на урок?

— Сумели ли мы достичь этой цели?

— Что нового узнали?

— Чему научились?

— Оцените сегодняшний урок и свою работу на нём:

  • Если тему урока вы поняли хорошо, работали в полную силу – нарисуйте распустившийся цветок на листочке;

  • Если тема в целом понятна, но остались вопросы, а работали на уроке неплохо, нарисуйте бутон;

  • Если тема осталась непонятной и работали вы кое-как, потому что не интересно и не понятно, нарисуйте увядший цветок.

— А теперь прикрепите ваши цветочки на доску, посмотрим, какая полянка у нас получится, вспомним лето и улыбнёмся.

Спасибо, урок окончен.

Задание на следующий урок для проверки изученного:

Рабочий лист по теме «Мир растений», 3 класс

Ф.И. ученика: ______________________________________________________

1 .

2. Подпишите части растения:

3. Заполните таблицу, используя материал учебника на с. 78 – 79:

Группа растений

Корень

Стебель

Листья

Цветок

Плод

Семя

Особенности

4. Ответьте на вопрос:

Презентация по окружающему миру «Мир растений» УМК Перспектива

Окружающий мир

«Мир растений»

3 класс

I. Организационный момент.

Готовы ли начать урок?

Всё ль на месте, всё ль в порядке:

Дневник, книжки и тетрадки?

Садитесь! И с усердием трудитесь!

радость, равнодушие, грусть

КРАСОТА

II. Актуализация знаний.

Проверка домашнего задания

* Из чего же состоит почва?

*Какие живые существа живут в почве?

*Как образуется почва?

*Назовите главное свойство почвы.

*Как живые существа влияют на плодородие почвы?

*Что нужно делать, чтобы поддерживать плодородие почвы?

Тест

1.Выберите правильное определение

понятия «почва»

1)верхний слой земли, где есть песок и глина;

2)верхний слой земли, где есть песок, глина,

воздух, вода;

3)верхний плодородный слой земли

2.Назовите главную часть почвы

1)перегной

2)песок

3)глина

3.Что образуется из перегноя под действием

микробов?

1)вода

2)воздух

3)соли

4.Что используют растения для питания?

1)микробы

2)соли

3)перегной

5)Что образуется из остатков умерших растений

и животных под действием микробов?

1)песок

2)глина

3)перегной

Из под снега расцветает, Раньше всех Весну встречает .

Две сестры летом зелены,

К осени одна краснеет,

Другая чернеет .

Её всегда в лесу найдёшь – Пойдём гулять и встретим: Стоит колючая, как ёж, Зимою в платье летнем.

IV. Работа по теме урока.

«Мир растений»

Что мы узнаем?

-познакомимся с основной

классификацией растений;

-научимся распределять растения

по группам;

-рассмотрим особенности

каждой группы;

-почему растения называют удиви-

тельными «поварами»;

-какую роль растения играют в

природе и в жизни людей;

-охрана растений

На какие группы делятся все растения?

Деревья

Кусты

Травы

А) цветы

Б) лишайники

В) мхи

Выращивает специально человек.

Никто не сажает, они растут сами по себе. Их можно встретить в лесу, на лугу, на водоеме.

Культурные

Дикорасту-

щие

Растения

Водоросли

Мхи

Папоротники

Хвойные растения

Цветковые растения

Водоросли

Водоросли — жители

воды.

Это простейшие

из растений,

которые не имеют

корней,

стеблей и листьев .

Мхи

Мхи растут во

влажных местах.

У них нет корней,

не бывает цветков

и плодов.

Мох имеет стебли

и листья.

Папоротники

Папоротники растут

во влажных местах.

Они имеют красивые,

ажурные листья.

Есть корни и стебли.

Цветков, плодов и

семян у папоротников

не бывает.

Хвойные растения

У хвойных растений

не бывает цветков

и плодов.

На месте плодов

у них шишки,

в которых созревают

семена .

Цветковые растения

Цветковые растения

имеют все части:

  • Корень
  • Стебель
  • Листья
  • Цветки
  • Плоды с семенами

СТЕБЛИ

цветковые

+

ЛИСТЬЯ

водоросли

мхи

+

+

ЦВЕТЫ

+

+

КОРНИ

+

папоротники

ПЛОДЫ И СЕМЕНА

+

+

хвойные

+

+

+

+

+

хвоинки

+

+

+

шишки

Дают много полезных веществ.

Кормят человека

Лечат человека

Одевают человека

АСТРА

ЯБЛОНЯ

ПОДСОЛНЕЧНИК

МОРСКАЯ

КАПУСТА

ЕЛЬ

ЛИПА

КЕДР

СОСНА

ОДУВАНЧИК

ПОДОРОЖНИК

КЛЕВЕР

ПАПОРОТНИК

VII.Подведение итогов урока Проверь себя

-На какие группы делятся все растения?

-Какая группа растений самая

многочисленная? Почему, как вы думаете?

  • Чем питаются растения?

Что при этом образуют?

-Как дышат растения?

Моё настроение в конце урока

радость, равнодушие, грусть

Домашнее задание

*подготовить сообщение об одном

из видов растений любой группы,

используя дополнительные источники

Тест по окружающему миру «Растение — живой организм» 3 класс

Тест по окружающему миру

Растение — живой организм

3 класс

Проверь, хорошо ли ты усвоил тему «Растение – живой организм»

Тест

1.Растение — живой организм, потомучто…

а)Оно служит пищей для животных.

б)У него есть органы, которые осуществляют питание, дыхание, размножение.

в) Оно выделяет кислород.

2.Корень, стебель, лист, цветок, плод,семя — это…

а) Части водорослей.

б) Части папоротников.

в) Органы цветкового растения.

г) Части хвойных деревьев.

3.Кожура, семядоли, зародыш — это части…

а) Плода. б) Семени,

в) Цветка. г) Растения.

4.Листья необходимы растению…

а) Только для испарения влаги.

б) Для создания органических питательных
веществ.

в) Для создания минеральных солей.

5.В какую погоду листья растений испаряют больше влаги?

а) В холодную и пасмурную.

б) В солнечную и жаркую.

в) В дождливую и тёплую.

6 Растения ночью…

а) Поглощают кислород.

б) Выделяют кислород.

в) Поглощают углекислый газ.

г) Выделяют углекислый газ.

7. Почка – это будущий …

А) Плод. б) Цветок

в) Лист. г) Орех.

8. Какие части цветка являются органамиразмножения?

а) Пестик и тычинки.

б) Рыльце и венчик.

в) Чашелистик и цветоножка.

9. Стебли необходимы растению…

а) Для добывания питательных веществ.

б) Для добывания воды.

в) Для транспортировки воды и питательных
веществ.

10.Семена растений распространяются…

а) Только ветром.

б) Только животными.

в) Водой, ветром, животными.

г) Только растениями.

11.О чём можно узнать, если цветки растений закрылись днём?

а) Будет жарко.

б) Нет насекомых.

в) Возможен дождь.

г) Ночью будет заморозок.

12.Какие растения занесены в Краснуюкнигу России?

а) Тысячелистник обыкновенный.

б) Женьшень пятилистный.

в) Купальница европейская.

г) Чистотел большой.

д) Лотос орехоносный.

е) Клевер луговой.

Проверка

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

б

в

б

б

б

а, г

в

а

в

в

в

б, в, д

Литература

1.Учебник»Окружающий мир.3 класс.»О.Т.Поглазова

2. Окружающий мир; Тестовые задания для учащихся 3 класса . О.Т.Поглазова – Смоленск: Ассоциация 21 век, 2011.

На какие группы делятся растения. Окружающий мир, 3 класс: уроки, тесты, задания.

1. Наука о растениях

Сложность: лёгкое

1
2. Группы растений

Сложность: лёгкое

1
3. К какой группе относится растение?

Сложность: лёгкое

1
4. Описание растения

Сложность: среднее

2
5. Выбери растения

Сложность: среднее

1
6. Водоросли

Сложность: среднее

2
7. Мхи

Сложность: среднее

2
8. Папоротники

Сложность: среднее

2
9. Признаки цветковых растений

Сложность: среднее

2
10. Определи группу растений

Сложность: сложное

3
11. Сколько видов на рисунке

Сложность: сложное

3
12. Растения и животные

Сложность: сложное

4

2 Как выглядит этот вид оценки? | Увидеть, как студенты изучают науку: интеграция оценивания и обучения в классе

Задание, которое мы рассмотрим, может показаться довольно простым упражнением, в котором учащихся просят написать о том, что они узнали из серии заданий. На уроке, который включает это задание, учеников просят написать о том, что они узнали из одной серии заданий в рамках модуля, которая называется «Дело о пропавшем кислороде».Студенты сначала исследуют, что входит в тело и выходит из него, когда они дышат, а затем — куда попадает кислород в теле и почему. Эти занятия помогают им делать и проверять прогнозы, собирать и обсуждать новую информацию, проводить эксперименты и отслеживать, что они узнают о дыхании.

После проработки этих заданий на протяжении нескольких уроков учеников просят написать ответ на этот запрос:

Решение загадки: инспектор Био хочет знать, что вы узнали о кислороде, который отсутствует в выдыхаемом вами воздухе.Объясните ей, куда уходит кислород, для чего он нужен и почему. Напишите научное объяснение с утверждением, достаточными доказательствами и аргументацией.

Это письменное задание дает студентам возможность поразмышлять над тем, что они узнали, и как это сочетается друг с другом, чтобы ответить на широкий вопрос о дыхании и его функции, используя научные рассуждения. Это задание может показаться довольно простым упражнением, похожим на знакомые письменные подсказки, но оно иллюстрирует две важные новые цели оценки: измерение трехмерного научного обучения и измерение развития понимания с течением времени.

Эта задача измеряет трехмерное обучение

Цель «Что происходит внутри меня?» не только для студентов, чтобы узнать, как люди — как и другие животные — получают энергию из пищи, но и для того, чтобы они могли использовать доказательства, чтобы объяснить, что высвобождение этой энергии должно включать химическую реакцию. По мере выполнения упражнений учащиеся объясняют, как организм получает энергию и строительные материалы из пищи. Выполняя эти действия, студенты демонстрируют трехмерное обучение.

Работая над этим объяснением, студенты объединяют основных идей из нескольких научных дисциплин. Они опираются на идеи из физики и химии (например, сохранение материи, преобразование энергии и химические реакции), исследуя, как животные превращают материю в энергию. Представление о круговороте и движении энергии и материи является инструментом для понимания функционирования любой системы; Таким образом, студенты также изучают концепцию пересечения .Они также используют несколько приемов : задавание вопросов, планирование и расследование, а также построение аргумента на основе доказательств.

Письменное задание помогает учителю увидеть, насколько хорошо ученики справляются с трехмерным заданием по объединению идей и практик, которые они усвоили на нескольких уроках.

ядерных энергетических реакторов — Всемирная ядерная ассоциация

(обновлено в июле 2021 г.)

  • Большая часть электроэнергии на АЭС вырабатывается с использованием всего двух типов реакторов, которые были разработаны в 1950-х годах и с тех пор усовершенствованы.
  • Все реакторы первого поколения сняты с эксплуатации, и большинство из действующих — это реакторы второго поколения.
  • Появляются новые разработки, большие и маленькие.
  • Около 10% мировой электроэнергии производится с помощью ядерной энергии.

Эта страница об основных типах ядерных реакторов обычного типа. Более продвинутые типы см. На страницах усовершенствованных ядерных энергетических реакторов, малых ядерных энергетических реакторов, реакторов на быстрых нейтронах и ядерных реакторов поколения IV.

Как ядерный реактор вырабатывает электричество?

Ядерный реактор производит и регулирует выделение энергии при расщеплении атомов определенных элементов. В ядерном энергетическом реакторе выделяющаяся энергия используется в качестве тепла для производства пара для выработки электроэнергии. (В исследовательском реакторе основная цель состоит в том, чтобы использовать фактические нейтроны, производимые в активной зоне. В большинстве военно-морских реакторов пар приводит в движение турбину непосредственно для обеспечения движения.)

Принципы использования ядерной энергии для производства электроэнергии одинаковы для большинства типов реакторов.Энергия, выделяющаяся в результате непрерывного деления атомов топлива, используется в виде тепла в газе или воде и используется для производства пара. Пар используется для привода турбин, вырабатывающих электричество (как и на большинстве электростанций, работающих на ископаемом топливе).

Первые в мире ядерные реакторы «работали» естественным путем на урановых месторождениях около двух миллиардов лет назад. Они находились в богатых ураном рудных телах и смягчались просачивающейся дождевой водой. 17 известных в Окло в Западной Африке, каждая из которых имеет тепловую мощность менее 100 кВт, вместе потребили около шести тонн урана.Предполагается, что они не были уникальными во всем мире.

Сегодня реакторы, разработанные для двигателей подводных лодок и больших военно-морских судов, вырабатывают около 85% мировой ядерной электроэнергии. Основная конструкция представляет собой реактор с водой под давлением (PWR), в котором вода с температурой более 300 ° C находится под давлением в первичном контуре охлаждения / теплопередачи и вырабатывает пар во вторичном контуре. Менее многочисленный реактор с кипящей водой (BWR) производит пар в первом контуре над активной зоной реактора при аналогичных температурах и давлении.Оба типа используют воду и в качестве хладагента, и в качестве замедлителя для замедления нейтронов. Поскольку вода обычно кипит при 100 ° C, они имеют прочные стальные сосуды под давлением или трубы для обеспечения более высокой рабочей температуры. (В другом типе в качестве замедлителя используется тяжелая вода с атомами дейтерия. Поэтому для различения используется термин «легкая вода».)

Элементы ядерного реактора

Есть несколько компонентов, общих для большинства типов реакторов:

Топливо
Основным топливом является уран.Обычно таблетки оксида урана (UO 2 ) располагаются в трубках для образования топливных стержней. Стержни размещены в топливные сборки в активной зоне реактора. * В реакторе PWR класса 1000 МВт (эл.) Может быть 51 000 топливных стержней с более чем 18 миллионами таблеток.

* В новом реакторе с новым топливом необходим источник нейтронов для запуска реакции. Обычно это бериллий в смеси с полонием, радием или другим альфа-излучателем. Альфа-частицы в результате распада вызывают высвобождение нейтронов из бериллия, когда он превращается в углерод-12.Для перезапуска реактора с использованием некоторого количества отработанного топлива этого может не потребоваться, поскольку нейтронов может быть достаточно для достижения критичности при удалении регулирующих стержней.

Модератор
Материал в активной зоне, который замедляет нейтроны, выделяющиеся при делении, так что они вызывают большее деление. Обычно это вода, но может быть тяжелая вода или графит.

Управляющие стержни или лопасти
Они сделаны из материала, поглощающего нейтроны, такого как кадмий, гафний или бор, и вставляются или извлекаются из активной зоны, чтобы контролировать скорость реакции или остановить ее.* В некоторых реакторах PWR используются специальные стержни управления, чтобы активная зона могла эффективно поддерживать низкий уровень мощности. (Вторичные системы управления включают другие поглотители нейтронов, обычно бор в теплоносителе — его концентрация может регулироваться с течением времени по мере сгорания топлива.) Управляющие стержни PWR вставляются сверху, а крестообразные лопасти BWR — снизу активной зоны.

* При делении большинство нейтронов высвобождаются сразу, но некоторые задерживаются. Они имеют решающее значение для того, чтобы система (или реактор) с цепной реакцией могла быть управляемой и иметь возможность удерживать ее в критическом состоянии.

Охлаждающая жидкость
Жидкость, циркулирующая через ядро, чтобы отводить от него тепло. В легководных реакторах водяной замедлитель выполняет также функцию теплоносителя первого контура. За исключением BWR, существует вторичный контур теплоносителя, где вода превращается в пар. (См. Также следующий раздел о характеристиках теплоносителя первого контура.) PWR имеет от двух до четырех контуров теплоносителя первого контура с насосами, приводимыми в действие паром или электричеством — в китайской конструкции Hualong One их три, каждый из которых приводится в действие шестью.Электродвигатель мощностью 6 МВт, каждый насосный агрегат массой 110 тонн.

Сосуд под давлением или напорные трубки
Обычно это прочный стальной корпус, содержащий активную зону реактора и замедлитель / теплоноситель, но это может быть ряд труб, удерживающих топливо и транспортирующих теплоноситель через окружающий замедлитель.

Парогенератор
Часть системы охлаждения реакторов с водой под давлением (PWR и PHWR), где теплоноситель первого контура высокого давления, приносящий тепло из реактора, используется для производства пара для турбины во вторичном контуре.По сути, это теплообменник, подобный радиатору автомобиля. * Реакторы имеют до шести «контуров», каждый с парогенератором. С 1980 года более чем у 110 реакторов PWR были заменены парогенераторы после 20-30 лет эксплуатации, более половины из них в США.

* Это большие теплообменники для передачи тепла от одной жидкости к другой — здесь от первичного контура высокого давления в PWR ко вторичному контуру, где вода превращается в пар. Каждая конструкция весит до 800 тонн и содержит от 300 до 16000 трубок диаметром около 2 см для теплоносителя первого контура, который является радиоактивным из-за азота-16 (N-16, образованного нейтронной бомбардировкой кислорода, с периодом полураспада 7 секунд. ).Вторичная вода должна проходить через опорные конструкции для труб. Все это должно быть спроектировано так, чтобы трубы не вибрировали и не трогались, работать так, чтобы не накапливались отложения, препятствующие потоку, и поддерживать химический уход во избежание коррозии. Трубки, которые выходят из строя и протекают, закупориваются, и избыточная емкость предназначена для этого. Утечки можно обнаружить, отслеживая уровни N-16 в паре на выходе из парогенератора.

Защитная оболочка
Конструкция вокруг реактора и связанных с ним парогенераторов, которая предназначена для защиты его от проникновения извне и защиты тех, кто находится снаружи, от воздействия излучения в случае любой серьезной неисправности внутри.Обычно это бетонная и стальная конструкция метровой толщины.

Более новые российские и некоторые другие реакторы устанавливают устройства локализации расплава активной зоны или «ловители активной зоны» под сосудом высокого давления для улавливания любого расплавленного материала активной зоны в случае крупной аварии.

Существует несколько различных типов реакторов, как показано в следующей таблице.

Заправка ядерного реактора

Большинство реакторов необходимо остановить для перегрузки топлива, чтобы корпус реактора можно было открыть.В этом случае перегрузка производится с интервалом в 12, 18 или 24 месяца, когда от четверти до трети ТВС заменяются свежими. Типы CANDU и RBMK имеют напорные трубы (а не сосуд высокого давления, в котором находится активная зона реактора) и могут заправляться под нагрузкой путем отсоединения отдельных напорных труб. AGR также предназначен для дозаправки под нагрузкой.

Если в качестве замедлителя используется графит или тяжелая вода, можно запустить энергетический реактор на природном уране, а не на обогащенном уране.Природный уран имеет тот же элементный состав, что и при его добыче (0,7% U-235, более 99,2% U-238), в обогащенном уране доля делящегося изотопа (U-235) увеличена с помощью процесса, называемого обогащением, обычно до 3,5-5,0%. В этом случае замедлителем может быть обычная вода, и такие реакторы в совокупности называются легководными реакторами. Поскольку легкая вода поглощает нейтроны, а также замедляет их, она менее эффективна в качестве замедлителя, чем тяжелая вода или графит. Некоторые новые конструкции реакторов малой мощности требуют высокообогащенного низкообогащенного уранового топлива, обогащенного примерно до 20% по U-235.

Во время работы часть U-238 заменяется на плутоний, и Pu-239 в конечном итоге обеспечивает около одной трети энергии из топлива.

В большинстве реакторов в качестве топлива используется керамический оксид урана (UO 2 с температурой плавления 2800 ° C), и большая часть его является обогащенным. Топливные таблетки (обычно диаметром около 1 см и длиной 1,5 см) обычно размещаются в длинной трубке из циркониевого сплава (циркалоя), образуя топливный стержень, причем цирконий является твердым, коррозионно-стойким и прозрачным для нейтронов.* Многочисленные стержни образуют тепловыделяющую сборку, которая представляет собой открытую решетку, которую можно поднимать в активную зону реактора и из нее. В наиболее распространенных реакторах их длина составляет около 4 метров. Топливная сборка BWR может весить около 320 кг, а топливная сборка PWR — 655 кг, и в этом случае они содержат 183 кг урана и 460 кгU соответственно. В обоих задействовано около 100 кг циркалоя.

* Цирконий — важный минерал для ядерной энергетики, где он находит основное применение. Таким образом, торговля подлежит контролю. Обычно он загрязнен гафнием, поглотителем нейтронов, поэтому для изготовления циркалоя используется очень чистый Zr «ядерной чистоты», который составляет около 98% Zr плюс около 1.5% олова, а также железа, хрома и иногда никеля для повышения прочности.

Важной отраслевой инициативой является разработка аварийно-устойчивых видов топлива, которые более устойчивы к плавлению в таких условиях, как авария на Фукусиме, и с оболочкой, более устойчивой к окислению с образованием водорода при очень высоких температурах в таких условиях.

Горючие яды часто используются в топливе или теплоносителе для выравнивания производительности реактора с течением времени от загрузки свежего топлива до перегрузки.Это поглотители нейтронов, которые распадаются под воздействием нейтронов, компенсируя постепенное накопление поглотителей нейтронов в топливе по мере его сжигания и, следовательно, обеспечивая более высокое выгорание топлива (с точки зрения ГВт-дней на тонну урана) *. Самым известным является гадолиний, который является жизненно важным ингредиентом топлива в морских реакторах, где установка свежего топлива очень неудобна, поэтому реакторы рассчитаны на работу более десяти лет между заправками (эквивалент полной мощности — на практике они не работают непрерывно).Гадолиний входит в состав керамических топливных таблеток. Альтернативой является встроенный поглотитель выгорающего топлива из диборида циркония (IFBA) в виде тонкого покрытия на обычных таблетках.

* Среднее выгорание топлива, используемого в реакторах США, увеличилось почти до 50 ГВт-сут / т, по сравнению с половиной от показателя 1980-х годов.

Гадолиний, в основном содержащий до 3 г оксида на килограмм топлива, требует немного более высокого обогащения топлива, чтобы компенсировать это, а также после выгорания около 17 ГВт · сут / т он сохраняет около 4% своего абсорбционного эффекта и не уменьшается в дальнейшем. .ZrB 2 IFBA сгорает более устойчиво и полностью и не влияет на свойства топливных таблеток. Сейчас он используется в большинстве реакторов США и некоторых в Азии. Китай имеет технологию для реакторов AP1000.

Основные типы ядерных реакторов

Реактор с водой под давлением (PWR)

Это наиболее распространенный тип, в нем около 300 действующих реакторов для выработки энергии и еще несколько сотен используются для военно-морских силовых установок. Конструкция PWR возникла как подводная энергетическая установка.PWR используют обычную воду как в качестве охлаждающей жидкости, так и в качестве замедлителя. Конструкция отличается наличием первичного контура охлаждения, который проходит через активную зону реактора под очень высоким давлением, и вторичного контура, в котором генерируется пар для привода турбины. В России они известны как типы ВВЭР — с водяным замедлителем и с водяным охлаждением.

PWR имеет топливные сборки из 200-300 стержней каждая, расположенных вертикально в активной зоне, а большой реактор будет иметь около 150-250 тепловыделяющих сборок с 80-100 тоннами урана.

Вода в активной зоне реактора достигает примерно 325 ° C, следовательно, ее необходимо поддерживать примерно в 150 раз выше атмосферного давления, чтобы предотвратить ее кипение. Давление поддерживается паром в компенсаторе давления (см. Диаграмму). В первом контуре охлаждения вода также является замедлителем, и если какая-либо из них превратится в пар, реакция деления замедлится. Этот эффект отрицательной обратной связи является одной из характеристик безопасности данного типа. Вторичная система отключения включает добавление бора в первичный контур.

Вторичный контур находится под меньшим давлением, и вода здесь кипит в теплообменниках, которые, таким образом, являются парогенераторами.Пар приводит в движение турбину для производства электроэнергии, а затем конденсируется и возвращается в теплообменники, контактирующие с первичным контуром.

Реактор с кипящей водой (BWR)

Этот тип реактора имеет много общего с PWR, за исключением того, что есть только один контур, в котором вода находится под более низким давлением (примерно в 75 раз превышающим атмосферное давление), так что она кипит в активной зоне примерно при 285 ° C. Реактор спроектирован для работы с 12-15% воды в верхней части активной зоны в виде пара и, следовательно, с меньшим замедляющим эффектом и, следовательно, с повышенным КПД.Блоки BWR могут работать в режиме следования за нагрузкой легче, чем PWR.

Пар проходит через пластины осушителя (сепараторы пара) над активной зоной, а затем непосредственно к турбинам, которые, таким образом, являются частью контура реактора. Поскольку вода вокруг активной зоны реактора всегда загрязнена следами радионуклидов, это означает, что турбина должна быть экранирована, а радиологическая защита должна быть обеспечена во время технического обслуживания. Стоимость этого, как правило, уравновешивает экономию из-за более простой конструкции.Большая часть радиоактивности воды очень недолговечна *, поэтому в машинный зал можно попасть вскоре после остановки реактора.

* в основном N-16 с периодом полураспада 7 секунд

Топливная сборка BWR состоит из 90-100 тепловыделяющих элементов, а в активной зоне реактора находится до 750 сборок, вмещающих до 140 тонн урана. Вторичная система управления включает ограничение потока воды через активную зону, чтобы большее количество пара в верхней части уменьшало замедление.

Реактор с тяжелой водой под давлением (PHWR)

Реактор PHWR разрабатывался с 1950-х годов в Канаде как CANDU, а с 1980-х годов также в Индии.PHWR обычно используют в качестве топлива оксид природного урана (0,7% U-235), поэтому требуется более эффективный замедлитель, в данном случае тяжелая вода (D 2 O). ** PHWR производит больше энергии на килограмм добытого урана, чем другие конструкции, но и производит гораздо большее количество отработанного топлива на единицу продукции.

** с системой CANDU, замедлитель обогащается (, т. Е. воды), а не топливо — это компромисс в стоимости.

Замедлитель находится в большом резервуаре, называемом каландрией, через который проходят несколько сотен горизонтальных напорных трубок, которые образуют каналы для топлива, охлаждаемого потоком тяжелой воды под высоким давлением (примерно в 100 раз превышающим атмосферное давление) в первом контуре охлаждения, обычно достигая 290 ° C.Как и в PWR, теплоноситель первого контура генерирует пар во вторичном контуре для привода турбин. Конструкция напорных трубок означает, что реактор может постепенно заправляться без остановки, путем изоляции отдельных напорных трубок от охлаждающего контура. Кроме того, их строительство менее затратно, чем конструкции с большим резервуаром высокого давления, но трубы не оказались столь же прочными.

Топливная сборка CANDU состоит из пучка из 37 тепловыделяющих стержней длиной по полметра (керамические топливные таблетки в циркалоевых трубках) плюс опорная конструкция с 12 пучками, лежащими встык в топливном канале.Управляющие стержни проникают в каландрию вертикально, а вторичная система отключения включает добавление гадолиния в замедлитель. Тяжеловодный замедлитель, циркулирующий по корпусу каландрийного сосуда, также выделяет некоторое количество тепла (хотя этот контур не показан на диаграмме выше).

Более новые конструкции PHWR, такие как усовершенствованный реактор Канду (ACR), имеют легководное охлаждение и слегка обогащенное топливо.

Реакторы

CANDU могут работать на различных видах топлива. Они могут работать на рециркулированном уране из переработанного отработавшего топлива LWR или на его смеси и обедненном уране, оставшемся от обогатительных фабрик.Около 4000 МВт PWR могли бы затем заправить 1000 МВт мощности CANDU с добавлением обедненного урана. Торий также может использоваться в качестве топлива.

Усовершенствованный реактор с газовым охлаждением (AGR)

Это второе поколение британских реакторов с газовым охлаждением, использующих графитовый замедлитель и диоксид углерода в качестве теплоносителя первого контура. Топливо — таблетки оксида урана с обогащением 2,5 — 3,5% в трубках из нержавеющей стали. Углекислый газ циркулирует через активную зону, достигая 650 ° C, а затем проходит через трубы парогенератора за ее пределами, но все еще внутри бетонного и стального сосуда высокого давления (отсюда «интегральная» конструкция).Управляющие стержни проходят через замедлитель, а вторичная система останова включает в себя нагнетание азота в теплоноситель. Высокая температура придает ему высокий тепловой КПД — около 41%. Заправка возможна под нагрузкой.

AGR был разработан на основе реактора Magnox. В реакторах Magnox также использовался графитовый замедлитель и охлаждение CO 2 , использовалось топливо из природного урана в металлической форме и вода в качестве вторичного теплоносителя. Последний реактор Magnox в Великобритании был закрыт в конце 2015 года.

Легководный реактор с графитовым замедлителем (LWGR)

Основной проект LWGR — это РБМК, советский образец, разработанный на основе реакторов для производства плутония. В нем используются длинные (7 метров) вертикальные напорные трубы, проходящие через графитовый замедлитель, и он охлаждается водой, которой дают возможность закипеть в активной зоне при 290 ° C и примерно 6,9 МПа, как в BWR. Топливо представляет собой низкообогащенный оксид урана, который собирается в тепловыделяющие сборки длиной 3,5 метра. При замедлении в значительной степени из-за фиксированного графита избыточное кипение просто снижает охлаждение и поглощение нейтронов, не подавляя реакцию деления, и может возникнуть проблема с положительной обратной связью, поэтому они никогда не строились за пределами Советского Союза.См. Приложение «Реакторы РБМК» для получения дополнительной информации.

Реактор на быстрых нейтронах (ФНР)

Некоторые реакторы не имеют замедлителя и используют быстрые нейтроны, вырабатывая энергию из плутония, в то же время делая больше из изотопа U-238 в топливе или вокруг него. Хотя они получают более чем в 60 раз больше энергии из исходного урана по сравнению с обычными реакторами, их строительство дорого. Дальнейшая их разработка, вероятно, состоится в следующем десятилетии, и основные конструкции, которые, как ожидается, будут построены через два десятилетия, — это FNR.Если они настроены на производство большего количества делящегося материала (плутония), чем они потребляют, их называют реакторами на быстрых нейтронах (FBR). См. Также страницы статей о реакторах на быстрых нейтронах и малых ядерных энергетических реакторах.

Атомные электростанции в промышленной эксплуатации или в рабочем состоянии
Тип реактора Основные страны Номер Гвэ Топливо Охлаждающая жидкость Модератор
Реактор с водой под давлением (PWR)

США, Франция, Япония, Россия, Китай, Южная Корея

304

289.1

обогащенный UO 2

вода

вода

Реактор с кипящей водой (BWR)

США, Япония, Швеция

62

63,1

обогащенный UO 2

вода

вода

Реактор с тяжелой водой под давлением (PHWR)

Канада, Индия

49

24.5

природный UO 2

тяжелая вода

тяжелая вода

Усовершенствованный реактор с газовым охлаждением (AGR)

Великобритания

14

7,7

U натуральный (металл),
обогащенный UO 2

CO 2

графит

Реактор с легким водным графитом (LWGR)

Россия

12

8.4

обогащенный UO 2

вода

графит

Реактор на быстрых нейтронах (FBR)

Россия

2

1,4

PuO 2 и UO 2

натрий жидкий

нет

ИТОГО 443 394.2

Информацию о строящихся реакторах см. На странице с информацией о планах строительства новых реакторов во всем мире.

Реакторы усовершенствованного типа

Обычно выделяют несколько поколений реакторов. Реакторы поколения I были разработаны в 1950-60-х годах, а последний из них (Wylfa 1 в Великобритании) был остановлен в конце 2015 года. В них в основном использовалось топливо из природного урана и в качестве замедлителя использовался графит.Реакторы поколения II типичны для современного флота США, и большинство из них находится в эксплуатации в других местах. Обычно они используют обогащенное урановое топливо и в основном охлаждаются и замедляются водой. Поколение III — это усовершенствованные реакторы, созданные на их основе, первые несколько из которых находятся в эксплуатации в Японии, а с начала 2018 года в Китае, России и ОАЭ. Остальные находятся в стадии строительства и готовы к заказу. Это разработки второго поколения с повышенной безопасностью. Нет четкого различия между поколением II и поколением III.

Конструкции

поколения IV все еще находятся в стадии разработки. Они будут иметь замкнутые топливные циклы и сжигать долгоживущие актиниды, которые сейчас составляют часть отработавшего топлива, так что продукты деления будут единственными высокоактивными отходами. Из семи проектов, разрабатываемых при международном сотрудничестве, четыре или пять будут реакторами на быстрых нейтронах. Четыре будут использовать фторид или жидкометаллический теплоноситель, следовательно, работать при низком давлении. Два будут с газовым охлаждением. Большинство из них будут работать при гораздо более высоких температурах, чем современные реакторы с водяным охлаждением.См. Статью о реакторах поколения IV.

Более десятка усовершенствованных конструкций реакторов (поколение III) находятся на различных стадиях разработки. Некоторые из них являются эволюцией вышеупомянутых конструкций PWR, BWR и CANDU, некоторые представляют собой более радикальные отклонения. К первым относится усовершенствованный реактор с кипящей водой, некоторые из которых в настоящее время работают, а другие находятся в стадии строительства. Современные реакторы PWR работают в Китае, России и ОАЭ, и еще больше строится. Самая известная радикально новая конструкция имеет топливо в виде больших «камешков» и использует гелий в качестве хладагента при очень высокой температуре, возможно, для непосредственного привода турбины.

Учитывая замкнутый топливный цикл, реакторы поколения I-III рециркулируют плутоний (и, возможно, уран), тогда как реакторы поколения IV, как ожидается, будут иметь полный рецикл актинидов.

Многие усовершенствованные конструкции реакторов предназначены для малых энергоблоков — до 300 МВт (эл. Помимо обычного оксидного топлива, другие виды топлива — это металл, TRISO *, карбид, нитрид или жидкая соль.

* ТРИСО (триструктурно-изотропные) частицы диаметром менее миллиметра. Каждый из них имеет ядро ​​( c 0,5 мм) из оксикарбида урана (или диоксида урана) с обогащением урана до 20% по U-235. Это ядро ​​окружено слоями углерода и карбида кремния, что обеспечивает удержание продуктов деления, устойчивое к температурам более 1600 ° C.

Плавучие атомные электростанции

Помимо более 200 ядерных реакторов на различных судах, Росатом в России создал дочернюю компанию по поставке плавучих атомных электростанций мощностью от 70 до 600 МВт.Они будут установлены парами на большой барже, которая будет постоянно пришвартована там, где это необходимо для подачи энергии и, возможно, некоторого опреснения воды в прибрежный поселок или промышленный комплекс. Первый состоит из двух реакторов мощностью 40 МВт (эл.) На базе ледоколов и работает на удаленной площадке в Сибири. Ожидается, что стоимость электроэнергии будет намного ниже, чем у существующих альтернатив. Для получения дополнительной информации см. Страницу «Атомная энергетика в России».

Российский реактор КЛТ-40С — реактор, хорошо зарекомендовавший себя на ледоколах.Здесь блок мощностью 150 МВт производит 35 МВт (брутто), а также до 35 МВт тепла для опреснения или централизованного теплоснабжения. Они рассчитаны на работу в течение 3-4 лет между дозаправками, и предполагается, что они будут работать парами, чтобы учесть перебои, с возможностью дозаправки на борту и хранилищем отработанного топлива. В конце 12-летнего рабочего цикла вся установка отправляется на центральное предприятие для двухлетнего капитального ремонта и удаления использованного топлива, а затем возвращается в эксплуатацию.

Российские ПАТЭС второго поколения будут иметь два реактора РИТМ-200М мощностью 175 МВт, 50 МВт, каждый примерно на 1500 тонн легче, но мощнее, чем КЛТ-40С, и, следовательно, на барже гораздо меньшего размера — водоизмещением около 12000 тонн, а не 21000 тонн.Заправка будет каждые 10-12 лет. Очень похожие реакторы РИТМ-200 устанавливают на новейшие российские ледоколы.

Номинальная мощность ядерного реактора

Мощность реактора АЭС указывается тремя способами:

  • Тепловая МВт, которая зависит от конструкции самого ядерного реактора и связана с количеством и качеством производимого им пара.
  • Полная электрическая мощность в МВтэ, которая указывает мощность, вырабатываемую присоединенной паровой турбиной и генератором, а также учитывает температуру окружающей среды для контура конденсатора (более холодный означает больше электроэнергии, более теплый — меньше).Номинальная полная мощность предполагает определенные условия для обоих.
  • Чистая электрическая МВтэ, которая представляет собой мощность, доступную для отправки с завода в сеть, после вычета электроэнергии, необходимой для работы реактора (насосы охлаждающей и питательной воды, и т. Д. ) и остальной части станции. *

* Чистая электрическая МВтэ и валовая МВтэ незначительно меняются от лета к зиме, поэтому обычно используется меньшее летнее значение или среднее значение. Если указано летнее значение, установки могут показывать коэффициент мощности более 100% в более прохладное время.Сообщается, что мощность реактора Watts Bar PWR в Теннесси составляет около 1125 МВт летом и около 1165 МВт нетто зимой из-за разной температуры охлаждающей воды конденсатора. Некоторые варианты конструкции, такие как приведение в действие основных больших насосов питательной воды с помощью электродвигателей (как в EPR или Hualong One), а не паровых турбин (забор пара до того, как он попадет в главный турбогенератор), объясняют некоторые общие и чистые различия между различными реакторами. типы. По этой причине EPR имеет относительно большое падение от брутто до нетто МВт, и, как отмечалось выше, Hualong One требуется 20 МВт для работы своих первичных насосов.

Связь между ними выражается двумя способами:

  • Тепловой КПД%, отношение валовых МВтэ к МВт. Это связано с разницей в температуре пара из реактора и охлаждающей воды. В легководных реакторах она часто составляет 33-37%, а в последних PWR — 38%.
  • Чистый КПД%, отношение достигнутых чистых МВтэ к МВт. Это немного ниже и позволяет использовать растения.

На информационных страницах и цифрах Всемирной ядерной ассоциации и в статьях World Nuclear News, как правило, чистая МВтэ используется для действующих станций, а валовая МВтэ — для строящихся или планируемых / предлагаемых.

Срок службы ядерных реакторов

Большинство современных атомных станций изначально были рассчитаны на 30-40-летний срок эксплуатации. Однако при крупных инвестициях в системы, конструкции и компоненты срок службы может быть увеличен, а в некоторых странах действуют активные программы по продлению срока эксплуатации. В США почти все из почти 100 реакторов получили лицензию на эксплуатацию с 40 до 60 лет. Это оправдывает значительные капитальные затраты на модернизацию систем и компонентов, включая создание дополнительных показателей производительности.Некоторые будут работать 80 лет и более.

Некоторые компоненты просто изнашиваются, корродируют или выходят из строя до низкого уровня эффективности. Их необходимо заменить. Парогенераторы являются наиболее известными и дорогостоящими из них, и многие из них были заменены примерно через 30 лет, тогда как в остальном реактор имеет перспективу проработать 60 или более лет. По сути, это экономическое решение. Компоненты меньшего размера легче заменить по мере их старения. В реакторах Candu замена напорных труб была произведена на некоторых заводах после 30 лет эксплуатации.

Вторая проблема — моральное устаревание. Например, на более старых реакторах есть аналоговые приборы и системы управления. Некоторые были заменены цифровыми системами. В-третьих, свойства материалов могут ухудшаться с возрастом, особенно при тепловом и нейтронном облучении. Что касается всех этих аспектов, необходимы инвестиции для поддержания надежности и безопасности. Кроме того, на старых станциях проводятся периодические проверки безопасности в соответствии с международными конвенциями и принципами безопасности, чтобы обеспечить соблюдение запаса прочности.

Другой важной проблемой является управление знаниями на протяжении всего жизненного цикла от проектирования, строительства и эксплуатации до вывода из эксплуатации реакторов и других объектов. Это может длиться столетие и охватывать несколько стран и несколько компаний. Срок службы завода охватит несколько поколений инженеров. Данные должны передаваться между несколькими поколениями программного обеспечения и ИТ-оборудования, а также передаваться другим операторам аналогичных заводов. * Существенные изменения могут быть внесены в конструкцию в течение всего срока службы завода, поэтому оригинальной документации недостаточно, и потеря базовых знаний проектирования может иметь огромные последствия ( e.грамм. Пикеринг А. и Брюс А. в Онтарио). Управление знаниями часто является совместной обязанностью и имеет важное значение для эффективного принятия решений и достижения безопасности и экономики станции.

* ISO15926 охватывает переносимость и функциональную совместимость для стандарта открытых данных жизненного цикла. Также EPRI в 2013 году опубликовал Advanced Nuclear Technology: New Nuclear Power Plant Information Handover Guide .

См. Также раздел « Старение » в документе «Безопасность растений».

Первичный теплоноситель

Появление некоторых из упомянутых выше конструкций дает возможность рассмотреть различные первичные теплоносители, используемые в ядерных реакторах. Есть большой выбор — газ, вода, легкие металлы, тяжелые металлы и соль:

Вода или тяжелая вода должна поддерживаться при очень высоком давлении (1000-2200 фунтов на квадратный дюйм, 7-15 МПа, 150 атмосфер), чтобы она могла работать при температурах выше 100 ° C, до 345 ° C, как в современных реакторах. Это имеет большое влияние на реакторную технику.Однако вода в сверхкритическом состоянии около 25 МПа может дать 45% тепловой КПД — как сегодня на некоторых электростанциях, работающих на ископаемом топливе, при температурах на выходе 600 ° C, а при сверхкритических уровнях (30+ МПа) можно достичь 50%.

Водяное охлаждение паровых конденсаторов является стандартным для электростанций, поскольку оно работает очень хорошо, относительно недорого и имеет огромную базу опыта. Вода (при давлении 75 атм) имеет хорошую теплоемкость — около 4000 кДж / м 3 — поэтому она намного эффективнее газа для отвода тепла, хотя ее теплопроводность меньше, чем у жидкостей.

Возможным вариантом этого является наличие высокой доли тяжелой воды в теплоносителе на ранних этапах топливного цикла, так что больше Pu-239 выделяется из U-238, тем самым продлевая цикл и улучшая использование урана. Это известно как управление спектральным сдвигом.

Гелий необходимо использовать при аналогичном давлении (1000–2000 фунтов на кв. Дюйм, 7–14 МПа), чтобы поддерживать плотность, достаточную для эффективной работы. Однако даже при давлении 75 атм его теплоемкость составляет всего около 20 кДж / м 3 .Опять же, требующееся высокое давление имеет инженерные последствия, но его можно использовать в цикле Брайтона для непосредственного приведения в действие турбины.

Двуокись углерода использовалась в первых британских реакторах и их нынешних AGR, которые работают при гораздо более высоких температурах, чем легководные реакторы. Он более плотный, чем гелий, и, следовательно, дает лучшую эффективность термического преобразования. Он также протекает менее легко, чем гелий. Но при очень высоких температурах — например, в HTR — он выходит из строя, поэтому основное внимание уделяется гелию.В настоящее время проявляется интерес к сверхкритическому CO 2 для цикла Брайтона.

Натрий , обычно используемый в реакторах на быстрых нейтронах при температуре около 550 ° C, плавится при 98 ° C и кипит при 883 ° C при атмосферном давлении, поэтому, несмотря на необходимость держать его в сухом состоянии, технические средства, необходимые для его удержания, относительно скромны. Обладает высокой теплопроводностью и высокой теплоемкостью — около 1000 кДж / м 3 при давлении 2 атм. Однако обычно вода / пар используется во вторичном контуре для привода турбины (цикл Ренкина) с более низким тепловым КПД, чем цикл Брайтона.В некоторых конструкциях натрий находится во вторичном контуре парогенераторов. Натрий не вызывает коррозии металлов, используемых в оболочке твэла или первого контура, ни самого топлива, если есть повреждение оболочки, но в целом он очень реактивен. В частности, он экзотермически реагирует с водой или паром с выделением водорода. Горит на воздухе, но гораздо менее энергично. Натрий имеет низкое поперечное сечение захвата нейтронов, но этого достаточно, чтобы некоторое количество Na-23 превратилось в Na-24, который является бета-излучателем и очень гамма-активным с периодом полураспада 15 часов, поэтому требуется некоторая защита.В большом реакторе с концентрацией натрия около 5000 т на ГВт (эл.) Активность Na-24 достигает равновесного уровня около 1 ТБк / кг — большой радиоактивный запас. Если реактор необходимо часто останавливать, в качестве хладагента можно использовать эвтектику NaK, которая является жидкой при комнатной температуре (около 13 ° C), но калий является пирофорным, что увеличивает опасность. Натрий примерно в шесть раз прозрачнее для нейтронов, чем свинец.

Свинец или эвтектика свинец-висмут в реакторах на быстрых нейтронах могут работать при более высоких температурах при атмосферном давлении.Они прозрачны для нейтронов, что способствует повышению эффективности из-за большего расстояния между топливными стержнями, что затем позволяет теплоносителю течь за счет конвекции для отвода остаточного тепла, а поскольку они не вступают в реакцию с водой, интерфейс теплообменника более безопасен. Они не горят на воздухе. Однако они вызывают коррозию оболочек твэлов и стали, которые изначально ограничивали температуру до 550 ° C. Сегодняшние материалы позволяют достичь 650 ° C, а в будущем на втором этапе разработки IV поколения с использованием оксидно-дисперсионно-упрочненных сталей предусматривается 800 ° C.Свинец и Pb-Bi имеют гораздо более высокую теплопроводность, чем вода, но ниже, чем натрий. Westinghouse разрабатывает концепцию быстрого реактора со свинцовым охлаждением, и LeadCold в Канаде также разрабатывает такой, используя новые сплавы алюминия и стали, которые обладают высокой коррозионной стойкостью до 450 ° C. Состав Ti 3 SiC 2 (карбид кремния титана) рекомендуется для устойчивых к коррозии первичных цепей.

Хотя свинец имеет ограниченную активацию нейтронами, проблема с Pb-Bi заключается в том, что он дает токсичный продукт активации полония (Po-210), альфа-излучатель с периодом полураспада 138 дней.Pb-Bi плавится при относительно низкой температуре 125 ° C (отсюда эвтектика) и кипит при 1670 ° C, Pb плавится при 327 ° C и кипит при 1737 ° C, но его гораздо больше и дешевле производить, чем висмут, поэтому предполагается для крупномасштабного использования в будущем, хотя необходимо избегать замерзания. Развитие ядерной энергетики на основе реакторов на быстрых нейтронах, охлаждаемых Pb-Bi, вероятно, будет ограничено суммарной мощностью 50-100 ГВт, в основном для небольших реакторов в удаленных местах. В 1998 году Россия рассекретила много исследовательской информации, полученной из ее опыта работы с реакторами на подводных лодках, и впоследствии интерес США к использованию Pb в целом или Pb-Bi для малых реакторов возрос.В реакторе Gen4 Module (Hyperion) будет использоваться эвтектика свинец-висмут, состоящая из 45% Pb и 55% Bi. Вероятен пар, вырабатывающий вторичный контур.

Подробную информацию о теплоносителях с эвтектикой свинец-висмут см. В отчете МАГАТЭ за 2013 год в разделе «Ссылки».

СОЛЬ: фторидные соли кипят при температуре около 1400 ° C при атмосферном давлении, поэтому можно использовать несколько вариантов использования тепла, включая использование гелия во вторичном контуре цикла Брайтона с тепловым КПД от 48% при 750 ° C до 59% при 1000 ° C, для производства водорода.Фторидные соли имеют очень высокую температуру кипения, очень низкое давление пара даже при красном нагреве, очень высокую объемную теплоемкость (4670 кДж / м 3 для FLiBe, выше, чем у воды при давлении 75 атм), хорошие свойства теплопередачи, низкое нейтронное излучение. поглощение, хорошая способность замедлять нейтроны, не повреждаются радиацией, химически очень стабильны, поэтому хорошо поглощают все продукты деления и не вступают в бурную реакцию с воздухом или водой, совместимы с графитом, а некоторые также инертны по отношению к некоторым обычным конструкционным металлам.Некоторое количество гамма-активного F-20 образуется в результате захвата нейтронов, но имеет очень короткий период полураспада (11 секунд).

Фторид лития и бериллия Li 2 BeF 4 (FLiBe) соль представляет собой эвтектическую версию LiF (2LiF + BeF2), которая затвердевает при 459 ° C и кипит при 1430 ° C. Его используют в системах первичного охлаждения MSR и AHTR / FHR, а в незагрязненном состоянии он имеет низкий эффект коррозии. LiF без токсичного бериллия затвердевает при температуре около 500 ° C и кипит при температуре около 1200 ° C. FLiNaK (LiF-NaF-KF) также является эвтектическим и затвердевает при 454 ° C и кипит при 1570 ° C.Он имеет более высокое нейтронное сечение, чем FLiBe или LiF, но может использоваться в промежуточных контурах охлаждения.

Подробные сведения о жидкометаллических теплоносителях, используемых только в качестве теплоносителя и в качестве носителей топлива, см. В отчете МАГАТЭ за 2013 год о проблемах, связанных с использованием жидкометаллических и солевых теплоносителей в усовершенствованных реакторах — Отчет о совместном проекте COOL международного проекта по инновационным ядерным реакторам и топливным циклам (ИНПРО).

Хлоридные соли имеют преимущества в реакторах с расплавленными солями с быстрым спектром действия, поскольку они обладают более высокой растворимостью для актинидов, чем фториды.Хотя NaCl обладает хорошими ядерными, химическими и физическими свойствами, его высокая температура плавления означает, что его необходимо смешивать с MgCl 2 или CaCl 2 , причем первый предпочтителен в эвтектике и позволяет добавлять трихлориды актинида. Основной изотоп хлора, Cl-35, дает в качестве продукта активации Cl-36 — долгоживущий энергетический бета-источник, поэтому Cl-37 гораздо предпочтительнее в реакторе. В тепловых реакторах хлориды — только кандидаты для вторичных контуров охлаждения.

Все жидкие хладагенты низкого давления позволяют передавать все свое тепло при высоких температурах, поскольку перепад температуры в теплообменниках меньше, чем в газовых хладагентах.Кроме того, при хорошем разнице между рабочей температурой и температурой кипения легко достигается пассивное охлаждение остаточного тепла. Поскольку теплообменники протекают в небольшой степени, несовместимые теплоносители первого и второго контура могут стать проблемой. Чем меньше перепад давления в теплообменнике, тем меньше проблем.

Удаление пассивного остаточного тепла является жизненно важной функцией систем первичного охлаждения, помимо теплопередачи для работы. Когда процесс деления останавливается, распад продуктов деления продолжается, и к активной зоне добавляется значительное количество тепла.В момент отключения это примерно 6,5% от уровня полной мощности, но через час он падает примерно до 1,5% из-за распада короткоживущих продуктов деления. Через сутки тепловыделение упадет до 0,4%, а через неделю будет всего 0,2%. Это тепло может расплавить активную зону легководного реактора, если оно не будет надежно рассеиваться, как показано в аварии на Фукусима-дайити в марте 2011 года, где около 1,5% тепла генерировалось, когда цунами отключило охлаждение. В пассивных системах используется конвекционный поток.Отвод остаточного тепла представляет собой большую проблему в реакторах с газовым охлаждением из-за низкой тепловой инерции, и это ограничивает размер отдельных блоков.

Теплообмен для различных теплоносителей первого контура — жидкие теплоносители низкого давления позволяют передавать больше тепла при более высоких температурах (Источник: Forsberg 1 )

См. Также информационную страницу по охлаждающим электростанциям.

Охлаждающая вода, протекающая через активную зону реактора с водяным охлаждением, имеет некоторую радиоактивность, в основном из-за продукта активации азота-16, образующегося при захвате нейтронов из кислорода.N-16 имеет период полураспада всего 7 секунд, но при распаде производит высокоэнергетическое гамма-излучение. Это причина того, что доступ в машинный зал BWR ограничен во время реальной эксплуатации.

Способность выдерживать нагрузку

Атомные электростанции лучше всего эксплуатировать в непрерывном режиме с высокой мощностью для удовлетворения требований базовой нагрузки в энергосистеме. Если их выходная мощность увеличивается и уменьшается на ежедневной и еженедельной основе, эффективность снижается, и в этом отношении они аналогичны большинству угольных электростанций.(Также экономически нецелесообразно запускать их на меньшей, чем полная мощность, поскольку они дороги в строительстве, но дешевы в эксплуатации.) Однако в некоторых ситуациях необходимо регулярно изменять производительность в соответствии с дневными и еженедельными циклами нагрузки, например, во Франции, где очень сильно полагается на ядерную энергию. Areva разработала свою усовершенствованную систему управления слежением за нагрузкой для PWR, которая автоматически регулирует электрическую мощность установки в соответствии с потребностями оператора сети. Он включает в себя обновление программного обеспечения системы управления реактором, которое изменяет производительность установки от 50% до 100% от ее установленной мощности без вмешательства оператора.С 2008 года Areva NP установила эту технологию на четырех немецких атомных энергоблоках: Philippsburg 2 (сейчас остановлен), Isar 2, Brokdorf и Grohnde, а также на Goesgen в Швейцарии.

BWR можно заставить достаточно легко следовать за нагрузкой без неравномерного сжигания активной зоны, путем изменения расхода теплоносителя. Слежение за нагрузкой не так легко достигается в PWR, но особенно во Франции с 1981 года используются так называемые «серые» стержни управления. Способность PWR работать на мощности ниже полной в течение большей части времени зависит от того, находится ли он в начале своего 18-24-месячного цикла дозаправки или в конце его, а также от того, спроектирован ли он со специальными стержнями управления, которые уменьшить уровни мощности по всей активной зоне, не выключая ее.Таким образом, хотя способность любого отдельного реактора PWR работать на постоянной основе на малой мощности заметно снижается по мере прохождения цикла перегрузки топлива, существуют значительные возможности для эксплуатации парка реакторов в режиме следования за нагрузкой. Европейские энергетические требования (EUR) с 2001 года определяют, что реакторы новой конструкции должны выдерживать нагрузку от 50 до 100% мощности со скоростью изменения электрической мощности 3-5% в минуту. Экономические последствия в основном связаны с уменьшением коэффициента загрузки капиталоемкого завода.Дополнительную информацию можно найти на информационной странице «Атомная энергия во Франции» и в отчете Агентства по ядерной энергии 2011 г. «Технические и экономические аспекты отслеживания нагрузки на атомных электростанциях».

По мере появления в будущем реакторов на быстрых нейтронах их способность слежения за нагрузкой станет преимуществом.

Ядерные реакторы для технологического тепла

Производство пара для привода турбины и генератора относительно легко, и легководный реактор, работающий при температуре 350 ° C, легко справляется с этим.Как показано в приведенном выше разделе и на рисунке, для более высоких температур требуются другие типы реакторов. В документе Министерства энергетики США от 2010 года указано 500 ° C для реактора с жидкометаллическим охлаждением (FNR), 860 ° C для реактора с расплавленной солью (MSR) и 950 ° C для высокотемпературного реактора с газовым охлаждением (HTR). Реакторы с более низкой температурой могут использоваться с дополнительным подогревом газа для достижения более высоких температур, хотя использование LWR было бы непрактичным или экономичным. Министерство энергетики заявило, что высокие температуры на выходе из реактора в диапазоне от 750 до 950 ° C необходимы для удовлетворения всех требований конечных пользователей, оцененных на сегодняшний день для АЭС следующего поколения.

Для получения дополнительной информации см. Страницу Ядерное тепло для промышленности.

Реакторы примитивные

Самые старые из известных ядерных реакторов в мире работали на территории нынешнего Окло в Габоне, Западная Африка. Около 2 миллиардов лет назад по крайней мере 16 естественных ядерных реакторов достигли критичности в высокосортном месторождении урановой руды (17 th находились на месторождении Бангомбе в 30 км). Каждый работал с перерывами на тепловой мощности около 20 кВт, реакция прекращалась всякий раз, когда вода превращалась в пар, так что она перестала действовать как замедлитель.В то время концентрация U-235 во всем природном уране составляла около 3,6% вместо 0,7%, как сейчас. (U-235 распадается намного быстрее, чем U-238, период полураспада которого примерно такой же, как и возраст Земли. Когда Земля образовалась, U-235 составлял около 30% урана.) Эти естественные цепные реакции начинались спонтанно и в целом продолжалось в течение одного или двух миллионов лет, прежде чем окончательно умереть. Похоже, что каждый реактор работал импульсами продолжительностью около 30 минут. По оценкам, было произведено около 130 ТВтч тепла.(Реакторы были обнаружены, когда анализы добытого урана показали только 0,717% U-235 вместо 0,720%, как повсюду на планете. Дальнейшие исследования выявили определенные зоны реакторов с уровнями U-235 до 0,44%. Были также значительные концентрации нуклиды распада из продуктов деления как урана, так и плутония.)

В течение этого длительного периода реакции в рудном теле образовалось около 5,4 тонны продуктов деления, а также до двух тонн плутония вместе с другими трансурановыми элементами.Первоначальные радиоактивные продукты уже давно распались на стабильные элементы, но тщательное изучение их количества и местонахождения показало, что движение радиоактивных отходов во время и после ядерных реакций было незначительным. Плутоний и другие трансурановые соединения оставались неподвижными.


Ссылки и примечания

Общие источники

Уилсон П.Д., Ядерный топливный цикл, ОУП (1996)
Алекс П. Мешик, Работа древнего ядерного реактора, Scientific American (26 января 2009 г.; первоначально опубликовано в выпуске Scientific American за октябрь 2005 г.)
Эвелин Мервин, Nature’s Nuclear Reactors: The 2-миллиардные летние естественные реакторы деления в Габоне, Западная Африка, Scientific American (13 июля 2011 г.) 2011)
Международное агентство по атомной энергии, Проблемы, связанные с использованием жидкометаллических и солевых теплоносителей в усовершенствованных реакторах — Отчет о совместном проекте COOL Международного проекта по инновационным ядерным реакторам и топливным циклам (ИНПРО), IAEA-TECDOC-1696 (май 2013 г.) )

Список литературы

1.К. У. Форсберг, П. Ф. Петерсон и П. С. Пикард, Усовершенствованный высокотемпературный реактор с жидкостным охлаждением для производства водорода и электроэнергии, Nuclear Technology , Американское ядерное общество (май 2003 г.) [Назад]

Что такое задача производительности? (Часть 1) | by Defined Learning

Задание на результативность — это любая учебная деятельность или оценка, в которой учащимся предлагается выполнить , чтобы продемонстрировать свои знания, понимание и умения. Задания производительности дают осязаемый продукт и / или производительность, которые служат доказательством обучения.В отличие от элемента с выбранным ответом (например, множественный выбор или сопоставление), в котором учащимся предлагается выбрать из заданных альтернатив, задание на выполнение представляет собой ситуацию, которая требует от учащихся применять полученные знания в контексте.

Задания на производительность обычно используются в определенных дисциплинах, таких как изобразительное и исполнительское искусство, физическое воспитание и карьерные технологии, где производительность является естественной целью обучения. Однако такие задания можно (и нужно) использовать в любой предметной области и на всех уровнях обучения.

Характеристики служебных заданий

Хотя любое выступление учащегося можно рассматривать как служебное задание (например, завязывание обуви или рисование рисунка), полезно различать применение определенных и отдельных навыков (например, ведение мяча баскетбол) от подлинного поведения в контексте (например, игра в баскетбол, в которой дриблинг является одним из многих прикладных навыков). Таким образом, когда я использую термин «задачи выполнения», я имею в виду более сложные и достоверные выступления.

Вот семь общих характеристик задач производительности:

  1. Задачи производительности требуют применения знаний и навыков, а не только вспоминания или распознавания.

Другими словами, учащийся должен фактически использовать свое обучение, чтобы выполнить . Эти задачи обычно дают материальный продукт (например, графический дисплей, сообщение в блоге) или результативность (например, устная презентация, дебаты), которые служат доказательством их понимания и мастерства.

2. Задачи производительности являются неограниченными и обычно не дают однозначного правильного ответа.

В отличие от заданий с выбранными или краткими сконструированными ответами, которые ищут «правильный» ответ, рабочие задания являются неограниченными. Таким образом, могут быть разные ответы на задачу, которые по-прежнему соответствуют критериям успеха. Эти задачи также открыты с точки зрения процесса; то есть, как правило, нет единственного способа выполнить задачу.

3. Задания на исполнение создают новый и аутентичный контекст для исполнения.

Эти задания представляют собой реалистичные условия и ограничения для навигации учащихся. Например, задача по математике представит ученикам невиданную ранее проблему, которую нельзя решить, просто «вставив» числа в запомненный алгоритм. В аутентичной задаче учащимся необходимо рассмотреть цели, аудиторию, препятствия и варианты для достижения успешного продукта или производительности. У аутентичных заданий есть побочное преимущество — они передают учащимся цель и актуальность, помогая учащимся увидеть причину, по которой они прилагают усилия для подготовки к ним.

4. Рабочие задания подтверждают понимание посредством передачи.

Понимание раскрывается, когда учащиеся могут перенести свое обучение на новые и «запутанные» ситуации. Обратите внимание, что не все выступления требуют переноса. Например, игра на музыкальном инструменте по нотам или пошаговая научная лаборатория требуют минимального перевода. Напротив, сложные задачи по производительности являются неограниченными и называют «мышлением более высокого порядка» и продуманным применением знаний и навыков в контексте, а не сценарием или шаблонным исполнением.

5. Задачи производительности многогранны.

В отличие от традиционных тестовых «заданий», которые обычно оценивают отдельный навык или факт, задачи производительности являются более сложными. Они включают в себя несколько этапов и, таким образом, могут использоваться для оценки нескольких стандартов или результатов.

6. Рабочие задания могут включать два или более предмета, а также навыки 21 века.

В более широком мире, помимо школы, большинство вопросов и проблем не проявляются четко в рамках «разрозненных» предметных областей.«Хотя рабочие задания, безусловно, могут быть связаны с содержанием (например, математика, естественные науки, общественные науки), они также обеспечивают средство для интеграции двух или более предметов и / или объединения навыков и умственных способностей 21 века. Одним из естественных способов интеграции предметов является включение компонента чтения, исследования и / или коммуникации (например, письма, графики, устной или технической презентации) в задачи в таких областях содержания, как общественные науки, наука, здоровье, бизнес, здоровье / физическое воспитание. . Такие задания побуждают учащихся рассматривать осмысленное обучение как интегрированное, а не как то, что происходит в отдельных предметах и ​​сегментах.

7. Выполнение бессрочных заданий оценивается по установленным критериям и критериям.

Поскольку эти задачи не дают однозначного ответа, продукты и достижения учащихся должны оцениваться по соответствующим критериям, согласованным с оцениваемыми целями. Четко определенные и согласованные критерии позволяют проводить обоснованную оценку на основе суждений. Более подробные критерии оценки, основанные на критериях, используются для определения различных уровней понимания и владения языком.

Проект по выращиванию домашних животных: избавление от слепоты растений путем придания индивидуальности растениям | Американский учитель биологии

SQ1. До этого задания вы когда-нибудь выращивали растение из семян или иным образом ухаживали за растением в течение длительного периода времени? Если да, кратко объясните. RQ2 101 98 10 «Да, моей семье очень нравилось садоводство, поэтому я вырос вокруг него».

«Нет, я никогда не выращивал растения до этого проекта».

SQ2. Считаете ли вы, что у вас «зеленый палец» (что означает, что вы «хорошо разбираетесь в растениях»)? Как это изменилось в результате этого проекта? RQ3 75 116 18 «Я считаю, что у меня далеко не зеленый палец.Я никогда ничего не выращивал, потому что боялся, что это просто умрет. Этот проект полностью изменил меня, он дал мне надежду, что я действительно смогу выращивать свои собственные растения ».
SQ3. Как увеличилась ваша способность понимать значение клеточных процессов для выживания растений? Другими словами, что теперь для вас значит «растениям нужны солнце, вода и воздух»? RQ1 197 5 7 «Теперь, когда я прошел этот курс, я понимаю процесс, связанный с метаболизмом растений и клеточным дыханием, что позволяет мне понять не только важность солнца, воды и воздуха. но также и то, как растения на самом деле их используют.”
SQ4. Как наблюдение за вашим растением дома повлияло на ваш интерес к предмету, изучаемому в классе? RQ1 169 9 31 «Я хотел больше узнать о своем заводе, чтобы лучше о нем заботиться. Было интересно слушать лекции, когда дело касалось выращивания собственного растения ».
SQ5. Когда вы гуляете по кампусу или дома, чувствуете ли вы, что замечаете растения больше, чем до этого проекта? Почему? RQ2 157 46 6 «Да! Я смотрю, являются ли они полными, неполными, совершенными, несовершенными, какие опылители привлекают его, на каком этапе жизненного цикла он находится, все виды вещей, которые я узнал в классе.”
SQ6. Планируете ли вы продолжать выращивать свое растение после окончания семестра? Вы чувствуете привязанность к своему растению? Объяснять. RQ3 139 62 8 «Я не только планирую выращивать свое растение, у меня дома разбит сад с травами, у меня есть еще три цветочных горшка. … Я чувствую себя очень привязанным к своему растению и даже дал ему имя, как это видно на Slack. Я чувствую, что будучи ответственным за это и проходя каждый шаг, я испытываю глубокое уважение к моему растению, и я не могу просто выбросить это.”
SQ7. Вспомните первую неделю посещения теплицы. Что бы вы почувствовали, если бы мы вернули вас туда? Что бы было по-другому? RQ2, RQ3 175 0 34 «Я был бы счастливее, так как теперь я лучше понимаю все виды растений и их полезность, а также просто ценю растения в условия их выживания на протяжении тысячелетий. Я бы обнаружил, что изучаю каждое отдельное растение больше, а не просто сосредотачиваюсь на « красивых растениях », поскольку теперь понимаю, что все растения, красивые или простые, важны либо для меня, как для человека, либо для кого-то другого. существа.”
SQ8. После завершения проекта завода, что бы вы теперь назвали наиболее важными факторами, влияющими на вашу оценку завода? RQ2 н / д н / д н / д «Эти растения очень ценны, все, что мы едим, мы никогда не думаем, что кто-то потратил время на их выращивание и обеспечение здоровья растений. хранится. Так что теперь, когда я ем помидор, я буду думать о том, что выращивать этот помидор было непросто, и чтобы он стал спелым и сочным, потребовался большой прогресс.

«Я, конечно, ценю их за то, что они производят необходимый мне кислород, и за красоту, которой они снабжают наш мир, но теперь, наблюдая, как они растут, и зная, какой процесс они делают, сколько времени и энергии они тратят, я ценю их силу и решимость. выжить.»

SQ9. Повлиял ли ваш опыт выращивания домашних животных на то, чтобы вы с большей вероятностью вырастили другие растения в будущем? Объяснять. RQ2, RQ3 153 32 24 «Да! Мне нравилось наблюдать, как он растет, и мне приходилось о чем-то заботиться.Я чувствовал себя немного важным, потому что внес свой вклад в окружающую среду, и это было похоже на маленького питомца ».

«Да. Зная, что я могу успешно вырастить растение, я, скорее всего, вырасту еще одно ».

SQ10. В результате вашего опыта в этом семестре с P 3 , вы все еще слепы? Почему или почему нет? RQ2 186 11 12 «Сейчас у меня 20/20 в мире растений. Я ценю то, как требуется такой тонкий баланс, чтобы сохранить каждое растение в природе живым.Сейчас я замечаю больше растений, когда гуляю по улице и думаю о том, сколько времени им потребовалось, чтобы вырасти, и в каких особых условиях они вырастали ».

1: Приступим! | Национальная фенологическая сеть США

Познакомьтесь с вашей когортой и сотрудниками USA-NPN по общению и взаимодействию. На этой неделе мы познакомимся друг с другом, курсом и инструментами, используемыми для облегчения курса.

Нужно вдохновение?

Прежде чем мы начнем, для вдохновения просмотрите эти видеоролики, снятые Landmark Stories с участием некоторых наших добровольцев, собирающих наблюдения в заповеднике ранчо Одубон Старр в Калифорнии, и исследователей, использующих наши данные.

Посмотреть видео Audubon

Готовы начать?

Каждую неделю вы будете находить целевую страницу Nature’s Notebook , очень похожую на эту, на которую ссылаются система Canvas и страница приветствия. Эти страницы содержат всю информацию, необходимую для выполнения вашей работы. Как и любой другой научный протокол, курс содержит много письменной информации, которой нужно следовать, поэтому не торопитесь, помечайте страницы, если это необходимо, и задавайте вопросы на Canvas.

Целевые страницы разбиты на следующие разделы:

  1. Структура за неделю
  2. Расчетное время, рассчитанное на основе обратной связи с предыдущей когортой
  3. Список Задач (о чем следует подумать, выполнить) и Заданий (с оценками)
  4. Сводный список дел
  5. Ссылка на целевую страницу предыдущей недели

Вы также найдете копию Контрольного списка заданий для всего курса.Вы можете распечатать копию. Этот контрольный список включает крайние сроки для каждого задания на неделю.

Контрольный список назначений

Начнем!

Структура за неделю:

РАСЧЕТНОЕ ВРЕМЯ: 3 часа


1: Задача 1. Запишитесь на онлайн-встречу на следующей неделе

Вы должны были записаться на онлайн-встречу на этой неделе до начала курса. Напоминание: еженедельные одночасовые онлайн-встречи проводятся в понедельник, , 15:00 по тихоокеанскому времени, 16:00 по горам, 17:00 по центральному и 18:00 по восточному времени, OR , вторник, , в 9:00. по тихоокеанскому времени, в 10:00 по горам, в 11:00 по центральному и в полдень по восточному времени, если не указано иное. Прошу прощения, если это неудобно, но мы хотим, чтобы люди во всех часовых поясах могли присоединяться к ним, и мы хотим проводить собрания в начале недели на случай, если возникнут вопросы по поводу контента, опубликованного в предыдущий период. Пятница. На этих онлайн-встречах мы будем рассматривать ваши задания на предыдущей неделе, а также отвечать на любые ваши вопросы о заданиях на текущей неделе. Цель состоит в том, чтобы создать группу участников, способных обсуждать идеи и вопросы, с которыми они смогут связаться позже.Надеюсь, что с двумя вариантами один из них подойдет вам.


2: Задача 2: примите участие в онлайн-встрече в понедельник ИЛИ вторник

3: ЗАДАНИЕ 2. Узнайте больше о своей когорте!

Теперь, когда вы создали свою учетную запись Canvas, можете смело обновлять свой профиль. Чтобы набрать 3 балла, просмотрите вступления, опубликованные во время недельного обсуждения перед курсом (найдите Обсуждение задания 1а: представьтесь в списке).В ходе обсуждения на этой неделе поделитесь чем-то, что, как вы заметили, у вас может быть общего с другим человеком — возможно, это то, что у них было при оценке потребностей. Или задайте кому-нибудь вопрос — то, о чем вы хотели бы узнать больше.

Для повторного просмотра, вот представленные формы оценки потребностей с ответами всех участников.


4:

ЗАДАНИЕ 3. Нанесите на карту ваше местоположение: добавьте местоположение вашей программы мониторинга на карту Google.

На этой неделе мы отметим нашу карту Google булавкой, чтобы найти вашу программу.Так потенциальные наблюдатели могут увидеть, где находятся сертифицированные руководители программ.

Эта карта видна на нашей странице «Сертифицированные местные руководители фенологии».

Если вы создаете свою программу для организации, вы захотите использовать имя и адрес для организации . Если у вас еще нет организации, не используйте свой домашний адрес, даже если вы планируете вести там мониторинг, выберите ближайший общедоступный сайт, где вы могли бы рассмотреть возможность создания местного фенологического проекта.Вы всегда можете отредактировать это позже.

Инструкции по выполнению этого задания и шапки экрана вы найдете на холсте.


5:

ЗАДАНИЕ 4: Задайте вопрос о курсе

Некоторые из материалов курса могут быть для вас обзором, например, элементы фенологии, программа онлайн-мониторинга Nature’s Notebook и т. Д. Однако независимо от того, где вы находитесь в своем Nature’s Notebook , вы будете испытывать хотите рассматривать эту информацию как ресурс для обучения других, помогающий вам собирать данные.Возможно, вы будете работать со студентами в классе или тренировать волонтеров. Или, возможно, вы исследователь, которому нужно будет «продать» идею использования фенологии администратору. Таким образом, работая с имеющимся у нас контентом, подумайте о том, как он может быть полезен для вас как инструмент обучения других, а не как обучение вас чему-то новому.

Целями курса снова являются:

  1. Определите фенологию и важность фенологии для научных исследований
  2. Используйте научную онлайн-программу Nature’s Notebook для отслеживания фенологических наблюдений в природе
  3. Изучите протоколы фенологии для растений и животных и ресурсы, доступные в Nature’s Notebook для проведения наблюдений
  4. Продемонстрируйте, как создать групповой сайт в Nature’s Notebook
  5. Определить решения для общих препятствий для участия и устойчивости фенологической программы с участием волонтеров
  6. Создайте контент для привлечения новых наблюдателей к фенологическому мониторингу на вашем участке

К концу этого 10-недельного курса вы станете опытным руководителем местной фенологии с набором материалов, которые вы сможете использовать, когда будете готовы начать набор участников.

В конце курса вам необходимо будет сдать следующие основные документы в качестве кредита. Основные результаты:

  1. Креатив , который можно использовать с вашей новой Фенологической программой (см. Примеры ниже)
  2. Фото-гид по фенофазам с определениями видов и фенофаз, которые можно использовать для участников тренинга
  3. Завершенная ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ для вашей программы в электронной таблице Google. Вот образец .

ПРИМЕЧАНИЕ. Если вы работаете с коллегой в своей организации, вы должны каждый индивидуально представить творческую работу и фото-гид по фенофазе, чтобы получить полную оценку. Вы можете сотрудничать по заданию № 3, таким образом отправив только одну логическую модель для вашей организации.

Опять же, если в какой-то момент вы почувствуете, что не можете завершить работу, обязательно сообщите мне, как только сможете.

Задача: опубликуйте вопрос в Canvas для Задание 4 Обсуждение: опубликуйте вопрос .Поделитесь с нами тем, что вам интересно узнать, или о том, как один из предлагаемых результатов может вам помочь. Скорее всего, у одной из ваших когорт тоже есть такой же вопрос.


6:

ЗАДАНИЕ 5 . Выберите свой Фенобад.

Мы хотели бы объединить вас с кем-нибудь из участников курса, с кем вы можете поделиться идеями или сотрудничать. Прочитав формы оценки потребностей, свяжитесь с одним из ваших коллег по курсу и согласитесь стать фенобузами.Если несколько человек из одной организации работают вместе над этим курсом, выберите человека, которого вы еще не знаете, в качестве своего друга . Это обобщит множество новых идей для разных типов организаций. Каждый из вас будет работать индивидуально, чтобы собрать идеи для ваших организационных целей.

Вы и ваш Фенобад будете работать вместе над двумя заданиями в течение этого курса. Вы можете поддерживать с ними связь после завершения курса. Возможно, вы захотите выбрать кого-то из аналогичной организации, кого-то в непосредственной близости от региона, кого-то, кто является ученым / исследователем, если вы педагог, или наоборот, или просто кого-то, у кого есть программа, которая вам интересна!

Я предлагаю опубликовать несколько мыслей по обсуждению в Canvas for Assignment 5 , чтобы попытаться подстроиться под себя.Еще раз прочтите ответы на форму оценки потребностей и задайте вопросы, чтобы лучше узнать друг друга.

Чтобы подписаться на Pheno-bud, найдите вторую вкладку Листа регистрации на онлайн-встречу и добавьте свои имена и адреса электронной почты в список в паре. После того, как вы согласовали пары, опубликуйте свой выбор в обсуждении Задания 5 Canvas.

Два задания на 4-й и 8-й неделях потребуют от вас собрать вместе со своим Pheno-bud «виртуальную чашку кофе» и обсудить свой прогресс в творческой работе по окончании курса .В течение 4-й недели вы будете использовать время, отведенное для онлайн-встречи, для связи с вашим Фенобудом. Начните думать о том, когда еще вы могли бы подключиться к своему фенобаду в течение этих недель — внесите его в календари прямо сейчас. Вы также опубликуете интересный факт о своем Фенобуде в Обсуждении на следующей неделе, так что начните знакомиться со своим Бадом!


7:

ЗАДАНИЕ 6 . Просмотрите видеоролики и полные ответы на вопросы.

Предварительный просмотр серии из 6 видеороликов на странице USA-NPN YouTube, ссылка на которую имеется здесь:

Сертификационный курс местного руководителя фенологии Введение в плейлист видео по фенологии.

Мы выбрали эти видео, потому что они могут быть полезны вам на тренингах участников. Пока вы их смотрите, подумайте, какие из них лучше всего подходят для вашей существующей или запланированной группы волонтеров или студентов. Какие концепции вы могли бы воспроизвести?

После просмотра видео ответьте на вопросы на холсте, где вы найдете ссылку на викторину.


8:

ЗАДАНИЕ 7 . Какой у вас научный вопрос?

Мы обнаружили, что наиболее успешные программы фенологического мониторинга имеют четко определенные цели (с результатами) и, по крайней мере, один научный вопрос, на который можно ответить с помощью фенологических данных.Когда вы заполнили форму оценки потребностей, вы задумались о том, ЧЕМ НУЖНА программа Nature’s Notebook и связаны ли эти потребности с вопросом науки / управления или с вопросом образования / распространения информации. Почему Nature’s Notebook СООТВЕТСТВУЕТ вашей работе?

Использование фенологических данных для ответа на местные или региональные фенологические вопросы расширяет возможности волонтеров. Примером цели программы фенологического мониторинга, направленной на улучшение опыта волонтеров, может быть «Использование фенологических данных из Nature’s Notebook для документирования естественной истории дозорных растений и животных в нашем регионе».«Некоторыми примерами результатов, связанных с этой целью, могут быть:« Создайте календарь цветения с помощью инструмента визуализации фенологии USA-NPN, чтобы поделиться с посетителями вашего сайта »и« Запишите в Nature’s Notebook , какие птицы гнездятся в вашем районе ».

Соответственно, вы могли бы разработать конкретный научный вопрос, например: «Меняется ли время появления цветных листьев в моем местонахождении с годами?» или «Появятся ли на моем участке опылители, когда появятся цветы?» или «Первый прилет перелетных птиц наступает раньше?»

Вы можете развить или изменить эти цели или вопросы на протяжении всего курса, но пока опубликуйте одну идею, которая у вас есть для неудовлетворенной потребности, которую Nature’s Notebook рассмотрит, и связанный с ней научный вопрос в Задание 7 «Обсуждение: Что моя наука» вопрос? в холсте.Вы доработаете свое заявление о релевантности и научный вопрос на 2-й неделе.


9: Задача 3. Знакомство с вашим

ДОСТАВКА ПО ОКОНЧАНИЮ КУРСА 1 . Креатив для вашей программы

Примечание: сейчас нечего отправлять по этому поводу

Это справочная информация для вас и детали для подготовки к заданию. Вам будет предоставлено место для отправки этого задания, когда оно будет необходимо позднее в ходе курса.

Одним из полезных результатов портфолио курсов является создание «творческой части», которую вы можете использовать, когда начинаете набирать людей.Этим творческим элементом может быть флаер на 1-2 страницы, рекламирующий вашу программу, брошюру для регистрации на тренинг, который вы хотите провести, презентацию в PowerPoint для озвучивания, которую вы можете использовать для обучения или рекламы, или видео, чтобы поделиться своей программой с сообществом. , или план урока. Вы захотите начать думать о том, чем бы вы хотели заняться сейчас, в зависимости от вашего уровня навыков и имеющихся ресурсов. Дело в том, что это поможет вам, когда вы начнете работать в поле. И это то, чем вы можете поделиться со мной, чтобы я также мог продвигать вашу программу.

Некоторые из наших участников создали короткие видеоролики, чтобы побудить добровольцев, учителей, студентов или сотрудников использовать Nature’s Notebook . Вы можете использовать любое количество ресурсов для создания видео, включая базовые фотографии и бесплатное онлайн-программное обеспечение для создания слайд-шоу с музыкой или, если вы любите приключения, что-то более профессиональное. В современном мире относительно легко создать короткое видео из фотографий или видеороликов с помощью смартфона или камеры. Возможно, вы захотите использовать видео, чтобы просто поделиться с коллегами преимуществами фенологического мониторинга, побудить их принять участие или поделиться своей программой с общественностью.

Идея этого задания состоит в том, чтобы обобщить то, что вы узнали, подумать о результатах и ​​целях вашей программы, а также о причинах, по которым вы хотели бы создать сайт долгосрочного мониторинга фенологии Nature’s Notebook , а затем что-то что вы можете сразу приступить к работе, когда будете готовы начать набор участников.

Для вдохновения вот несколько примеров (или ознакомьтесь с набором творческих работ, представленных в предыдущих семестрах здесь):

Автор первого видео, Сью Уайлдер, из Службы охраны рыболовства и дикой природы США, не имела реального опыта редактирования видео и использовала свой смартфон и бесплатное онлайн-программное обеспечение для его создания во время двухдневного 16-часового личного семинара.Вперед, Сью!

Посмотреть видео Сью »

Второй пример — передача голоса по PowerPoint. Он был подготовлен одним из наших участников онлайн-курса сертификации LPL в весеннем семестре 2017 года. Джен Деннисон из отдела дикой природы Огайо добавила фотографии своего сайта и идеи из своего руководства по планированию программ.

Посмотреть презентацию Джен »

В третьем примере, Тори Элмор, еще одна участница курса LPL Spring 2017, разработала карту, которую можно использовать на ее сайте (Wildlands Conservancy) в дополнение к ArcGIS StoryMap (поскольку у нее был доступ к этому программному обеспечению).

Посмотреть карту Тори на ее сайте »

Посмотреть карту истории ArcGIS Tori »

Вот еще одна интересная карта-история, созданная Сарой Эванс (когорта 4, сертифицированный местный руководитель по фенологии весной 2018 г.) с кладбища Гринвуд в Бруклине, штат Нью-Йорк.

Посмотреть историю Сары в ArcGIS Story Map »

Кристин Смолл (когорта 4, сертифицированный местный руководитель фенологии весной 2018 г.) биологический факультет Рэдфордского университета в Вирджинии создала учебную программу и веб-сайт для своего курса биологии 481: Полевая биология и фенология .

Посмотреть сайт Кристины »

Прочитать статью о ее курсе »

Несколько участников курса разработали планы уроков для своих учеников средней или старшей школы. Эти планы уроков были загружены на нашу страницу Nature’s Notebook Activities. Вот пример урока для старшеклассников, созданного Питом Малецки (когорта 4, сертифицированный местный руководитель по фенологии, весна 2018 г.).

Фенология, анализ экосистем и экологические несоответствия »

Вот пример календарного дисплея, который программа Bosque Ecosystem Management Program разработала вместе со своими учениками после мониторинга в течение года.Был воссоздан фенологический календарь, подобный тому, который генерирует инструмент визуализации USA-NPN, и добавлен ползунок, чтобы учащиеся могли видеть то, что они могли ожидать увидеть во время посещения места мониторинга.

Посмотреть фенологический календарь БЭМП »

Вы можете разработать плакат (шаблон, если он нужен здесь), аналогичный плакату для Споттеров Дендрария Арнольда, который включает результаты и описания мероприятий. Этот плакат был показан на конференции Ассоциации гражданской науки 2019 года в Роли, Северная Каролина.

Посмотреть плакат Tree Spotters »

Или создайте протокол фенологического мониторинга или годовой отчет для своего участка, в зависимости от того, какая информация у вас есть.

Если вы планируете фотографировать или снимать других людей, обязательно получите соответствующее разрешение и попросите их заполнить нашу форму выпуска для СМИ, чтобы мы могли разместить видео на нашем веб-сайте. Если вы планируете снимать молодежь младше 18 лет, вам нужно будет получить разрешение родителей на это в Форме публикации для СМИ.Если у вашей организации есть свои собственные формы выпуска СМИ, вам все равно нужно будет заполнить нашу, потому что нам нужно запросить разрешение у участников на использование ее в качестве ресурса USA-NPN. Вам нужно будет отправить нам все формы пресс-релиза вместе с видео в конце курса.

Будьте настолько изобретательны, насколько вам хочется, и используйте людей, короткие видеоклипы или просто фотографии растений и животных, которые вы хотите, чтобы ваш проект по местной фенологии начал наблюдать. Вы будете работать с PhenoBud один на один, чтобы они могли помочь вам с идеями.Если у вас есть вопросы, поделитесь ими в чате 1-й недели: общее обсуждение.

Креативная работа должна быть сдана в конце курса, в пятницу 9-й недели, перед собраниями 10-й недели, в 17:00 по тихоокеанскому времени.

Помните, что это то, что вы будете использовать в дальнейшем, поэтому сделайте это как можно более полезным.

Рекомендации для вашего творческого произведения Результат:

  1. Творческое произведение должно включать в себя какой-либо элемент программы Nature’s Notebook или вашей программы Nature’s Notebook .Вы можете включить другие исследования в области гражданской науки или фенологии, но Nature’s Notebook необходимо как-то решить.
  2. Материал также должен включать своего рода призыв к действию. Что вы хотите, чтобы ваши участники делали в результате просмотра? Присоединяйтесь к вашей программе? Наблюдать? Вызовитесь помочь вам с настройкой? Делать с собой учебные и обучающие материалы?

Сводный список дел на эту неделю

  1. Задача 1. Записаться на онлайн-встречу
  2. Задача 2: Примите участие в онлайн-встрече
  3. ЗАДАНИЕ 2 — Познакомьтесь со своей группой
  4. ЗАДАНИЕ 3 — Отметьте свое местоположение на карте Google
  5. ЗАДАНИЕ 4 — Задайте вопрос о курсе
  6. ЗАДАНИЕ 5 — Выбери свой Фенобад
  7. ASSIGNMENT 6 — Просмотр видео и полные ответы на вопросы
  8. ЗАДАНИЕ 7 — Какова ваша цель или вопрос?
  9. Задача 3. Начните думать о своей творческой работе для достижения результата 1

** Для получения полного кредита ваши задания должны быть выполнены до 17:00 по тихоокеанскому времени, 18:00 по горному времени, 19:00 по центральному времени и 20:00 по восточному времени в эту ПЯТНИЦУ .

<< Добро пожаловать | Модуль 2 >>

Фармакология кофеина — кофеин для поддержания умственной деятельности

Как сказано в главе 1, кофеин является наиболее широко используемым стимулятором центральной нервной системы (ЦНС) в мире. Он обладает многочисленными фармакологическими и физиологическими эффектами, включая сердечно-сосудистые, респираторные, почечные и гладкомышечные эффекты, а также влияет на настроение, память, бдительность, а также физическую и когнитивную деятельность.В этой главе дается краткое описание метаболизма и физиологических эффектов кофеина

Кофеин (1,3,7-триметилксантин) — это растительный алкалоид с химической структурой C 8 H 10 N 4 O 2 (см.) И молекулярной массой 194,19. В чистом виде представляет собой горький белый порошок. Структурно кофеин (и другие метилксантины) напоминает пурины. Средний период полувыведения кофеина из плазмы здоровых людей составляет около 5 часов.Однако период полувыведения кофеина может составлять от 1,5 до 9,5 часов, в то время как общий клиренс кофеина из плазмы оценивается в 0,078 л / ч / кг (Brachtel and Richter, 1992; Busto et al., 1989). Такой широкий диапазон среднего периода полувыведения кофеина из плазмы обусловлен как врожденными индивидуальными вариациями, так и множеством физиологических и экологических характеристик, которые влияют на метаболизм кофеина (например, беременность, ожирение, использование оральных контрацептивов, курение, высота над уровнем моря). Фармакологические эффекты кофеина аналогичны эффектам других метилксантинов (включая те, что содержатся в различных чаях и шоколадных конфетах).Эти эффекты включают легкую стимуляцию ЦНС и бодрствование, способность поддерживать интеллектуальную активность и уменьшение времени реакции.

Смертельная острая пероральная доза кофеина для человека оценивается в 10–14 г (150–200 мг / кг массы тела [BW]) (Hodgman, 1998). Прием кофеина в дозах до 10 г вызывал судороги и рвоту с полным выздоровлением через 6 часов (Dreisbach, 1974). У людей наблюдались сильные побочные эффекты при приеме кофеина в дозе 1 г (15 мг / кг) (Gilman et al., 1990), включая беспокойство, нервозность и раздражительность, а также прогрессирование до делирия, рвоты, нервно-мышечного тремора и судорог.Другие симптомы включали тахикардию и учащенное дыхание.

ПОГЛОЩЕНИЕ, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И МЕТАБОЛИЗМ

Кофеин быстро и полностью всасывается в организме человека, при этом 99 процентов всасывается в течение 45 минут после приема (Bonati et al., 1982; Liguori et al., 1997). Когда кофеин употребляется в напитках (чаще всего в кофе, чае или безалкогольных напитках), кофеин быстро всасывается из желудочно-кишечного тракта и распределяется по воде в организме. Более быстрое всасывание может быть достигнуто путем жевания жевательной резинки, содержащей кофеин, или других препаратов, которые обеспечивают абсорбцию через слизистую оболочку полости рта.

Пиковые концентрации в плазме наблюдаются между 15 и 120 минутами после перорального приема. Такое большое изменение во времени может быть связано с изменением времени опорожнения желудка и присутствием других пищевых компонентов, таких как клетчатка (Arnaud, 1987). После всасывания кофеина не наблюдается эффекта первого прохождения через печень (то есть печень не выводит кофеин, когда он переходит из кишечника в общий кровоток), о чем свидетельствует сходство кривых концентрации в плазме, которые следуют за ним. введение пероральным или внутривенным путем (Arnaud, 1993).Кофеин обратимо связывается с белками плазмы, а связанный с белками кофеин составляет от 10 до 30 процентов от общего пула плазмы. Объем распределения в организме составляет 0,7 л / кг, что указывает на то, что он гидрофильный и свободно распределяется в воде внутриклеточных тканей (Arnaud, 1987, 1993). Однако кофеин также является достаточно липофильным, чтобы проходить через все биологические мембраны и легко преодолевать гематоэнцефалический барьер. Его устранение происходит с помощью кинетики первого порядка и адекватно описывается однокамерной открытой модельной системой (Bonati et al., 1982). В исследовании взрослых мужчин доза 4 мг / кг (280 мг / 70 кг человека или около 2–3 чашек кофе) имела период полувыведения кофеина 2,5–4,5 часа и не зависела от возраста ( Арно, 1988).

Поскольку кофеин легко реабсорбируется почечными канальцами, после фильтрации клубочками лишь небольшой процент кофеина выводится в неизмененном виде с мочой. Его ограниченное появление в моче указывает на то, что метаболизм кофеина является лимитирующим фактором его плазменного клиренса (Arnaud, 1993). Метаболизм кофеина происходит в основном в печени и катализируется микросомальными ферментными системами печени (Grant et al., 1987). У здоровых людей повторный прием кофеина не влияет на его абсорбцию или метаболизм (George et al., 1986). В печени метаболизируется до диметилксантинов, мочевой кислоты, ди- и триметилаллантоина, а также производных урацила. У людей 3-этил-деметилирование до параксантина является основным путем метаболизма (Arnaud, 1987). На этот первый метаболический этап приходится примерно 75–80 процентов метаболизма кофеина, в нем участвует цитохром P4501A2 (Arnaud, 1993). Параксантин является доминирующим метаболитом у человека, его концентрация в плазме увеличивается в 10 раз по сравнению с концентрацией теофиллина или теобромина.Кофеин выводится быстрее, чем параксантин, поэтому через 8-10 часов после приема кофеина уровень параксантина превышает уровень кофеина в плазме (Arnaud, 1993).

Тот факт, что человеческий организм превращает 70–80 процентов кофеина в параксантин без явных токсических эффектов после приема кофеина в дозах 300–500 мг / день, свидетельствует о низкой токсикологической активности параксантина. Образование параксантина и его выведение с мочой, по-видимому, является основным путем метаболизма кофеина (Stavric, 1988).

Hetzler et al. (1990) продемонстрировали, что липолитические эффекты кофеина могут быть связаны скорее с действием параксантина, чем с кофеином как таковым. Повышение концентрации свободных жирных кислот в плазме после внутривенного введения кофеина отрицательно коррелировало с концентрацией кофеина в плазме и в высокой степени положительно коррелировало с концентрацией параксантина в плазме. Было обнаружено, что параксантин является равносильным антагонистом аденозина кофеину in vitro. Benowitz et al. (1995) продемонстрировали, что кофеин и параксантин значительно повышают диастолическое артериальное давление, концентрацию адреналина и свободных жирных кислот в плазме.Уровни кофеина в плазме достигли пика через 75 минут после перорального приема кофеина, в то время как уровни параксантина в плазме достигли пика через 300 минут после перорального приема параксантина. В дозах 4 мг / кг МТ кофеин и параксантин были одинаково эффективны. Однако в дозах 2 мг / кг МТ кофеин был более сильнодействующим. Benowitz и его коллеги (1995) пришли к выводу, что после однократной дозы кофеина концентрации параксантина относительно низки и, вероятно, не оказывают большого влияния на эффект кофеина. Однако при длительном воздействии кофеина происходит значительное накопление параксантина, и, таким образом, параксантин почти наверняка способствует фармакологической активности кофеина.Тогда было бы разумно ожидать, что при длительном воздействии кофеина параксантин также будет способствовать развитию толерантности к кофеину и развитию абстинентного синдрома.

Вероятно, будут значительные индивидуальные различия в степени превращения кофеина в параксантин, и, поскольку параксантин обладает фармакологической активностью, степень превращения будет фактором, определяющим индивидуальные различия в реакции на кофеин.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА МЕТАБОЛИЗМ КОФЕИНА

Курение увеличивает метаболизм кофеина, эффект опосредован ускорением его деметилирования (он также увеличивает активность ксантиноксидазы) (Parsons and Neims, 1978).Отказ от курения возвращает показатели клиренса кофеина к значениям для некурящих (Murphy et al., 1988). Ряд исследований на грызунах продемонстрировал аддитивный эффект кофеина и никотина как на поведение, контролируемое расписанием, так и на двигательную активность (Lee et al., 1987; Sansone et al., 1994; White, 1988). Однако данных о людях мало. Kerr et al. (1991) обнаружили, что кофеин и никотин улучшают память и двигательные функции при решении множества психомоторных задач. Несмотря на различия между задачами, сочетание кофеина и никотина, по-видимому, не дало большего эффекта, чем любой другой препарат по отдельности.И наоборот, никотин не снижает эффективность кофеина.

Действие кофеина на женщин было изучено в контексте его воздействия на менструальную функцию, взаимодействие с оральными контрацептивами, беременность и здоровье плода, а также здоровье в постменопаузе. Более ранние исследования показали, что выведение кофеина может варьироваться в зависимости от менструального цикла, при этом выведение происходит примерно на 25 процентов дольше в лютеиновой фазе (Balogh et al., 1987). Однако более поздние исследования не показывают значительного влияния на фармакокинетику кофеина на разных этапах менструального цикла у здоровых, некурящих женщин, которые не используют оральные контрацептивы (Kamimori et al., 1999). Снижение скорости метаболизма параксантина или кофеина у здоровых женщин в постменопаузе, получающих заместительную терапию эстрогенами, предполагает, что экзогенный эстроген у пожилых женщин может ингибировать метаболизм кофеина через изофермент CYP1A2 P450, изофермент, общий для метаболизма эстрогена и кофеина (Pollock et al., 1999). Кроме того, известно, что использование оральных контрацептивов может удвоить период полувыведения кофеина (Abernethy and Todd, 1985; Patwardhan et al., 1980). Влияние новых оральных контрацептивов на период полувыведения кофеина не изучалось.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Введение кофеина влияет на работу сердечно-сосудистой, дыхательной, почечной и нервной систем. Предлагаемые механизмы действия различаются для разных физиологических эффектов. Считается, что действие кофеина опосредуется несколькими механизмами: антагонизмом аденозиновых рецепторов, ингибированием фосфодиэстеразы, высвобождением кальция из внутриклеточных запасов и антагонизмом бензодиазепиновых рецепторов (Myers et al., 1999).

Рецепторы кофеина и аденозина

Способность кофеина подавлять рецепторы аденозина, по-видимому, очень важна в его влиянии на поведение и когнитивные функции.Эта способность возникает в результате конкурентного связывания кофеина и параксантина с аденозиновыми рецепторами и играет важную роль в влиянии на ЦНС, особенно тех, которые связаны с нейромодулирующими эффектами аденозина. Из-за блокирования ингибирующих эффектов аденозина через его рецепторы кофеин косвенно влияет на высвобождение норадреналина, дофамина, ацетилхолина, серотонина, глутамата, гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) и, возможно, нейропептидов (Daly et al., 1999).

Существует два основных класса аденозиновых рецепторов: A 1 и A 2 ; кофеин и параксантин являются неселективными антагонистами обоих, хотя и не особенно сильными антагонистами.Достигнутые in vivo концентрации кофеина, вызывающие легкую стимуляцию ЦНС (5–10 мкМ) и связанные с противоастматическими эффектами (50 мкМ), находятся в диапазоне, связанном с блокадой аденозиновых рецепторов (по количественной оценке с помощью анализов связывания рецепторов in vitro) (Daly , 1993).

Кофеин и фосфодиэстераза

Кофеин увеличивает внутриклеточные концентрации циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) путем ингибирования ферментов фосфодиэстеразы в скелетных мышцах и жировой ткани.Эти действия способствуют липолизу за счет активации гормоночувствительных липаз с высвобождением свободных жирных кислот и глицерина. Повышенная доступность этого топлива в скелетных мышцах снижает потребление мышечного гликогена. Повышенный цАМФ также может привести к увеличению катехоламинов в крови. Однако кофеин является довольно слабым ингибитором ферментов фосфодиэстеразы, и концентрации in vivo, при которых возникают поведенческие эффекты, вероятно, слишком низки, чтобы быть связанными со значимым ингибированием фосфодиэстеразы (Burg and Werner, 1975; Daly, 1993).

Напротив, ингибирование фосфодиэстеразы может объяснять кардиостимулирующее и противоастматическое действие кофеина (и теофиллина), поскольку нексантиновые фосфодиэстеразы являются кардиостимуляторами (Schmitz et al., 1989), а также эффективны в качестве бронхиолярных и трахеальных релаксантов. Действительно, в последнем случае эффективность коррелирует с ингибированием фосфодиэстеразы, а не со сродством к аденозиновым рецепторам (Brackett et al., 1990; Persson et al., 1982; Polson et al., 1985).

Кофеин и мобилизация кальция

Самый ранний предложенный механизм действия кофеина включал мобилизацию внутриклеточного кальция.Определенное действие кофеина на скелетные мышцы, по-видимому, связано с ионным кальцием (Ca ++ ). Было обнаружено, что кофеин в высоких концентрациях (1–10 мМ) мешает поглощению и хранению кальция в саркоплазматическом ретикулуме поперечно-полосатой мышцы и увеличивает транслокацию Ca ++ через плазматическую мембрану (Nehlig et al., 1992). ). Кофеин может также повышать чувствительность миофиламентных филаментов к Ca ++ за счет его связывания с рецепторами рианодина в кальциевых каналах мышц и мозга (McPherson et al., 1991).

Хотя было показано, что кофеин высвобождает кальций из внутриклеточных накопительных пулов (саркоплазматический ретикулум) в скелетных и сердечных мышцах, пороговая концентрация, необходимая in vitro для наблюдения этого эффекта (250 мкМ), существенно выше, чем концентрации, требуемые in vivo для стимуляции сердца. (50 мкМ). Следовательно, это субклеточное действие кофеина, вероятно, не имеет значения с физиологической точки зрения (хотя оно, вероятно, может иметь значение при токсичных концентрациях кофеина) (Daly, 1993).

Кофеиновые и бензодиазепиновые рецепторы

Кофеин модифицирует или противодействует влиянию бензодиазепинов на поведение как животных, так и людей (de Angelis et al., 1982; ME Mattila et al., 1992; MJ Mattila et al., 1992). Было предложено, что механизм этого антагонизма заключается в блокировании бензодиазепиновых рецепторов кофеином. Кофеин обладает слабыми антагонистическими свойствами по отношению к этим рецепторам. Однако этот механизм требует очень высоких концентраций кофеина (Nehlig et al., 1987; Weir and Hruska, 1983). Более свежие данные (Lopez et al., 1989; Nehlig et al., 1992) предполагают, что взаимодействие между кофеином и бензодиазепинами опосредовано воздействием кофеина на аденозиновые рецепторы. Есть некоторые свидетельства того, что кофеин также может быть антагонистом гистаминовых рецепторов (Acquaviva et al., 1986).

Общее влияние кофеина на физиологические функции

Влияние кофеина на работу насоса натрия-калия-аденозинтрифосфата приводит к снижению концентрации калия в плазме и влияет на процесс деполяризации-реполяризации во время упражнений с потенциальным влиянием на мелкую моторику.

Воздействие кофеина на сердце в первую очередь стимулирующее и сопровождается усилением коронарного кровотока. Считается, что эти эффекты опосредуются не действием на аденозиновые рецепторы (Collis et al., 1984), а вместо этого ингибированием фосфодиэстеразы. В легких кофеин может вызывать расслабление гладких мышц и расширение бронхов, что, возможно, объясняет его противоастматический эффект. Однако относительная роль аденозиновых рецепторов и фосфодиэстеразы как механизмов противоастматического действия кофеина остается нерешенной (Brackett and Daly, 1991; Ghai et al., 1987; Persson et al., 1982).

Воздействие кофеина на почки — диурез, усиление кровотока и секреция ренина — по-видимому, связано с действием кофеина на аденозиновые рецепторы (Spielman and Arend, 1991). Поведенческие эффекты кофеина, по-видимому, опосредуются как через аденозиновые рецепторы, так и через эффекты фосфодиэстеразы, и их легко увидеть на нейронах, специфичных для нейрохимии. Предполагается, что стимулирующее действие кофеина на нейроны дофамина, норэпинефрина, серотонина, ацетилхолина, глутамата и ГАМК является результатом его способности блокировать действие аденозина, который обычно подавляет функцию нейронов.Ингибирование фосфодиэстеразы ксантинами также может объяснять некоторые стимулирующие эффекты.

Взаимодействие с другими питательными веществами и лекарствами также характеризует определенные эффекты, приписываемые кофеину. Такие взаимодействия включают взаимодействия, связанные с аспирином, алкоголем, никотином, кокаином, некоторыми другими растительными веществами и другими наркотиками (Callahan et al., 1982; Falk and Lau, 1991; Kuribara and Tadokoro, 1992; Parsons and Neims, 1978; White, 1999). ).

Повторное введение кофеина не изменяет его фармакокинетику, но во многих случаях происходит развитие толерантности.Переносимость наблюдается не для всех эффектов препарата, таких как липолиз жировых клеток (Holtzman et al., 1991), но наблюдается в отношении определенных поведенческих действий, таких как некоторые из его стимулирующих свойств (увеличение двигательной активности у крыс) (Finn и Хольцман, 1986). После прекращения употребления кофеина у людей иногда наблюдаются симптомы отмены, такие как головная боль, раздражительность, нервозность и снижение энергии (Griffiths et al., 1986, 1990). Физиологические основы этих симптомов неизвестны.Хотя развитие абстинентного синдрома может указывать на способность вызывать привыкание, кофеин не имеет убедительных характеристик в качестве наркотика.

РЕЗЮМЕ

Кофеин быстро и полностью всасывается в течение часа после приема внутрь. Он распределяется по воде в организме и легко проникает через клеточные мембраны, включая мозг. Его основными механизмами стимулирующего действия, по-видимому, являются блокирование аденозиновых рецепторов и ингибирование фосфодиэстераз. Кофеин метаболизируется и выводится из организма человека в основном в виде параксантина, который также обладает фармакологической активностью.При повторном приеме кофеина параксантин может способствовать развитию толерантности и абстинентного синдрома. На скорость выведения кофеина влияют как экологические, так и физиологические факторы, такие как использование оральных контрацептивов, курение и беременность. Толерантность к некоторым физиологическим эффектам кофеина развивается при продолжительном употреблении.

Почему тропические леса важны?

Полет над сердцем Амазонки похож на полет над океаном зелени: бескрайние деревья пересекаются только реками.Еще более удивительной, чем их размер, является роль Амазонки и других тропических лесов по всему миру в нашей повседневной жизни.

Хотя тропические леса могут показаться отдаленной проблемой, эти экосистемы критически важны для нашего благополучия.

Тропические леса часто называют легкими планеты за их роль в поглощении углекислого газа, парникового газа и повышении местной влажности. Тропические леса также стабилизируют климат, содержат невероятное количество растений и диких животных и производят питательные осадки по всей планете.

Тропические леса:

  • способствует стабилизации климата в мире;
  • является домом для многих растений и животных;
  • поддерживать круговорот воды
  • защищает от наводнений, засухи и эрозии;
  • являются источником лекарств и продуктов питания;
  • поддержки племенных людей; и
  • — интересное место для посещения

Вас раздражают эти объявления? Используйте версию Mongabay-Kids без рекламы.

Контрольные вопросы

  • По каким причинам тропические леса так важны?
Дополнительные ресурсы Часто задаваемые вопросы
  • Могу я использовать графику с mongabay.com для моих проектов? Да, вы можете при условии, что вы не удаляете ярлык mongabay с изображений. Вы можете использовать информацию с сайта для классных проектов и ссылаться на mongabay в качестве источника.
  • Где я могу узнать больше о тропических лесах? Проверьте главный участок тропических лесов .
  • Можно ли доверять этому веб-сайту? Монгабай — самый популярный в мире источник информации о тропических лесах. Сайт получил высокую оценку ряда ведущих мировых ученых-тропиков.Дополнительные ответы можно найти на странице часто задаваемых вопросов.
  • Могу ли я скрыть рекламу? Да, у нас есть версия Mongabay-Kids без рекламы.

© Mongabay 1995-2020 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *