Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Иркутской области «Братский профессиональный техникум»

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение
Иркутской области «Братский профессиональный техникум»
Радиоизотопы, их применение и влияние на человека и окружающую среду.
Учитель: Байбородина Л.М.
2015г.
Урок №4 «Открытый урок – пресс-конференция»
Тема урока: Радиоизотопы, их применение и влияние на человека и
окружающую среду.
Цель урока: проанализировать доступную информацию об источниках
радиации и степени их опасности для живых организмов; подытожить все
достоверное о применении радиоизотопов и их биологическом действии.
Подготовка: Сборка папки «Материалы пресс-конференции»
Записи в тетради: Что узнаем нового?
План урока
1. У истоков великих открытий:
 открытие радиоактивности;
 открытие изотопов химических элементов.
2. Современная физико-химическая картина мира:
 объяснение явления изотопии;
 устойчивость ядер, «магические числа»;
 радиоактивный ряд, период полураспада.
3. Области применения радиоизотопов:
 медицина;
 археология;
 архитектура и строительство;
 сельское хозяйство;
 геология;
 промышленность;
 космонавтика.
4. Биологическое действие радиации:
 особенности альфа-, бета- и гамма-излучений;
 величины и единицы измерения ионизирующих излучений.
5. Проблемы сегодняшнего дня. Последствия радиоактивных загрязнений:
 Чернобыльская авария – 15 лет;
 радиационная обстановка в Уральском регионе;
 проблемы захоронения радиоактивных отходов.
У истоков великих открытий
! 1 марта 1986 г., Ангри-Антуан Беккерель (Франция), 1898 г., Мария
Склодовская-Кюри (Франция) – открыли естественную радиоактивность.
Радиоактивность – самопроизвольное превращение ядер атомов одних
элементов в ядра атомов других элементов, сопровождающиеся испусканием
излучения (радиацией).
 Альфа-лучи (ядра атомов гелия).
Движутся медленно, обладают низкой проникающей способностью
(поглощаются толстым листом бумаги).
Бета-лучи (поток электронов).
Скорость близка к скорости света. Бывают двух типов: электроны и позитроны
(поглощаются слоем металла, например меди, толщиной 1 мм).
Гамма-лучи – электромагнитное излучение большой частоты, наподобие
рентгеновского, но с еще большей проникающей способностью.
Обычно, хотя и не всегда, испускаются радиоактивным ядром после альфа- и
бета-частицы (интенсивность уменьшается вдвое слоем свинца толщиной 13 мм
или слоем воздуха толщиной 120м).
! Январь 1913 г., Фредерик Содди (Англия) открыл изотопы радиоактивных
элементов полония и урана.
Правило смещения
Альфа-распад:
𝐴
𝑧𝑋
→
𝐴−4
𝑧−2𝑌
+ 42𝐻𝑒
Бета-распад:
𝐴
𝑧𝑋
→
𝐴
𝑧−1𝑌
+
Выполнение законов сохранения
электрического заряда и массового
числа
0
−1𝑒
! 1913 г., Джозеф Джон Томсон (Англия) обнаружил, что стабильные элементы
тоже могут иметь изотопы.
Фрэнсис Уильям Астон (Англия) обнаружил, что почти все химические
элементы могут иметь изотопы.
! 1932 г., Джеймс Чедвик (Англия) открыл нейтрон:
9
4𝐵𝑒
+ 42𝐻𝑒 →
12
6𝐶
+ 10𝑛
! 1934 г., Ирен и Фредерик Жолио-Кюри (Франция) наблюдали
бета+-распад (позитронный):
27
13𝐴𝑙
+ 42𝐻𝑒 →
30
15𝑃
→
30
14𝑆𝑖
30
15𝑃
+ 10𝑛
+ 01𝑒
! 1947 г., Энрико Ферми (Италия) открыл исскуственные изотопы прежде
стабильных элементов.
Планета Земля: 350 изотопов для 94 элементов.
Период полураспада – время, необходимое для того, чтобы распалась половина
ядер атомов вещества.
Закон радиоактивного распада
𝑡
𝑁 = 𝑁0 × 2−𝑇
Влияние радиоактивного излучения на живые организмы
Соматическое
Оказывается на организм в течение
все жизни. Проявляется в форме
онкологических заболеваний.
Генетическое
Сказывается на потомстве данного
организма. Проявляется в виде
генетического дефекта.
Онкологические заболевания вызываются нарушениями в механизме,
регулирующем рост и деление клеток, что вызывает их неконтролируемое
деление. Радиоактивное излучение представляет наибольшую опасность для
органов кроветворения – костного мозга и лимфатических узлов.
Сутки ………………………………………………………………..8,64  104
Год ……………………………………………………………………...3  107
Средняя жизнь человека ……………………………………………...2  109
Средний возраст египетских пирамид ……………………………...1  1012
Зарождение жизни на Земле ……………………………………....7,5  1016
Время появления:
первобытного человека ……………………………………….5  1013
млекопитающих ……………………………………………….5  1015
земноводных ………………………………………………...7,5  1015
Возраст:
человечества …………………………………………………..1  1014
Земли ………………………………………………………...1,5  1017
Вселенной ……………………………………………………..5  1017
Кривая радиоактивного распада радия
Количество радия, г
1
1
2
1
4
1
8
0
1600
3200
Время, годы
4800
6400
Приборы для регистрации ионизирующих излучений
Сцинтилляционные
счетчики
Метод
толстослойных
фотоэмульсий
Дозиметр
Пузырьковая
камера
Газоразрядные
счетчики
Датчики
регистрации
ионизирующих
излучений
Камера
Вильсона
Ионизационная
камера
Электроскоп
Вульфа
Величины ионизирующих излучений и единицы их измерения
● Активность радиоактивного вещества А
[А] – Бк (беккерель) 1 Бк – активность радионуклида, в котором за 1 с
происходит один распад ядра.
Внесистемная единица – кюри. 1 КИ = 3,7 • 1010 Бк.
● Поглощенная доза D = E / m,
|𝐷| = 1 Гр (грей) = 1 Дж / кг.
Внесистемная единица – рад. 1 рад = 0,01 Гр.
● Экспозиционная доза X = q / m, |𝑋| = 1 Кл / 1 кг.
Внесистемная единица – рентген.
1 Р = 2,58 • 104 Кл / 1 кг.
● Эквивалентная доза H = D • K,
|𝐻| = Зв (зиверт).
Внесистемная единица – бэр. 1 бар = 0,01 Зв.
По правилам МАГАТЭ, предельная доза облучения составляет 500 миллибэр в
год для населения и 5 бэр в год для людей вредных профессий (не считая
фопового излучения).
Источники ионизирующих излучений и их доля в общем объеме
Источник
Относительная доля, %
Доза облучения, бэр
Естественное фоновое
облучение
52
100
Рентгеновские лучи и
другие источники
43
80
Урановые рудники и
другие источники
технического
происхождения
2
4
Радиоактивные осадки
после испытаний ядерного
оружия
3
6
Атомные электростанции
0,14
0,3
Бытовые приборы –
светящиеся циферблаты,
телевизоры, компьютеры
и т.д.
0,02
0,04
Проблемы сегодняшнего дня
! 1939 г., письмо А.Эйнштейна президенту США Ф.Рузвельту с
предупреждением об опасности атомных исследований.
! 1945 г., атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки.
! 1957 г., авария на радиохимическом заводе «Маяк» в городе Кыштыме
Челябинской области.
! 1986 г., Чернобыльская авария.
! По данным Службы санэпиднадзора РФ около 40 млн. жителей проживают в
неблагополучных районах. Это национальная угроза здоровью и
продолжительности жизни людей. В России создано пять экологоаналитических центров: Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород,
Екатеринбург, Новосибирск.
! Уральский экономический регион занимает 1-е место среди других регионов
Российской Федерации по количеству вредных выбросов. Наиболее
неблагоприятные населенные пункты Свердловской области:
● Каменск-Уральский – Камышевская радиоактивная аномалия;
● Реж – в поселке Озерный в 1940 – 1946 гг. была обогатительная фабрика по
производству тория;
● Новоуральск – Уральский электрохимический комбинат (производства
топливно-энергетического цикла, где используются радиоактивные элементы);
● Заречный – Белоярская АЭС (в 1980 г. Запущен первый в мире реактор на
быстрых нейтронах мощностью 600 МВт);
● Кытлым – захоронение радиоактивных отходов.
! Действует государственная программа по радиационной реабилитации
Уральского региона.
! Город Краснотурьинск (Юго-Восточный и Заречный районы): средний
уровень радиации (по гамма-излучению) – 9,2 мкР/ч.
Список литературы
1. Справочник по физике и технике. А.С. Енохович, 2010 г.
2.