УРОК. Вопросов и ответов.
Биологическое действие радиоактивного излучения.
Тип урока: Беседа.
Цель: Доказать необходимость защиты от радиоактивного излучения.
Здоровьесбережение: напомнить о вредном проявлении радиации, и способах защиты от радиоактивного излучения.
ПЛАН.
1. Викторина.
2. Внимание правильный ответ.
3.Получение радиоактивных изотопов.
4.Метод меченых атомов.
5.Радиоактивные изотопы на службе человека: (схема)
Радиоактивные изотопы в медицине.
Радиоактивные изотопы в промышленности.
Радиоактивные изотопы в сельском хозяйстве.
Радиоактивные изотопы в биологии.
Радиоактивные изотопы в археологии.
Ядерные взрывные технологии.
Дефектоскопия
6.ЭТО ИНТЕРЕСНО.
Загадка Тунгусского метеорита.
Ядерная печка «Лунохода»
Радиоактивный громоотвод.
7. Вопросы. Вопросы…?.
8. Атомная энергетика
9. Катастрофы.
10. И опять вопросы?
Эпиграф. Глядя на мир, нельзя не удивляться. К. Прутков.
В атомной индустрии все возрастающую ценность для человечества представляют радиоактивные изотопы. С помощью ядерных реакций можно получить радиоактивные изотопы всех химических элементов, встречающихся в природе только в стабильном состоянии.
Сегодня на уроке мы вспомним в каких отраслях науки и техники применяют радиоактивные изотопы и способы защиты от радиации.
Викторина.
1. Что такое радиоактивность? Кто открыл это явление?
2.Приходилось ли вам сталкиваться с радиоактивностью и ее проявлениями.
3.Способен ли человек с помощью своих органов чувств определить наличие радиоактивности?
4.Что нужно сделать, если вы обнаружили точечный источник радиации?
5.Как влияет радиоактивность на организм человека?
6.Что должен сделать человек, оказавшийся на радиоактивной местности?
7.Каким образом определяют наличие радиоактивности?
8.Какие заболевания появляются после пребывания в радиоактивной местности?
9. В каких единицах измеряют радиоактивность?
10.Защита от излучения.
Проверка: Внимание правильный ответ.
1.Явление радиоактивности открыл (1896г).
Радиоактивность бывает естественная и искусственная. Естественная радиоактивность – процесс спонтанного превращения одних ядер атомов в другие под действием внутриядерных сил. Процесс сопровождается испусканием - квантов, , - частиц. Искусственная радиоактивность – образование новых радиоактивных ядер из любых ядер атомов, встречающихся в природе, путем облучения исходных ядер частицами или квантами.
Радиационный фон Земли складывается из 3 – х компонентов:
Излучения, обусловленные космическим излучением;
Излучения от рассеянных в земной коре, почве, воздухе, воде естественных радионуклидов, из которых основной вклад в дозу облучения человека вносят калий – 40, уран – 238, торий – 232 вместе с продуктами распада.
Излучения от искусственных радионуклидов, образовавшихся при испытаниях ядерного оружия и выпавших на поверхность Земли в виде радиоактивных осадков или поступивших во внешнюю среду при удалении отходов предприятиями атомной промышленности.
4. необходимо позвонить в местный штаб гражданской обороны или в полицию.
5. тошнота, рвота, выпадение волос.
6. надо быстро уйти из этой местности, используя подручные средства защиты кожи, органов дыхания и зрения от радиации.
7. счетчик Гейгера, дозиметры, радиометры.
Мы измеряем счетчиком Гейгера степень радиации, определяем заражение салата и сирени, загрязнение среды и обмеление озер, …. А. Вознесенский.
8. лучевая болезнь
9. В СИ единица поглощения дозы излучения - Грей. 1Гр =1Дж/кг
или рентген. Поглощенной дозой излучения называют величину, равную отношению энергии ионизирующего, поглощенной облучаемым веществом, к массе этого вещества.
Естественный фон на человека равен 0,002 Гр/год
Предельно допустимая норма для лиц, работающих с излучением, равна 0,05Гр/год. Смертельная доза 3 – 10 Гр, поглощенная за короткое время.
Доза излучения, Гр | эффект | Последствия. |
0,25 - 1 | Незначительное изменение в крови, слабая тошнота. | Незначительное повреждение костного мозга, лимфатических узлов |
1 - 3 | Изменение крови, рвота, плохое общее самочувствие. | Возможно полное выздоровление. |
3 - 6 | Все эффекты указаны выше. | При лечении переливание крови, пересадка костного мозга. |
6 - 10 | Смерть. |
10 Защита от излучения.
Интенсивность радиации убывает с увеличением расстояния от источника, поэтому для защиты людей необходимо удалять их на достаточно большое расстояние от места излучения.
Нельзя брать ампулы с радиоактивными препаратами руками.
Для защиты от рентгеновского и излучения применяют вещества, состоящие из элементов с высоким атомным номером и имеющие значительную плотность ( чугун, сталь, свинец, свинцовое стекло), а от нейтронов надо использовать вещества с невысоким атомным номером (вода, бетон, земля).
.Радиоактивные изотопы получают в атомных реакторах и на ускорителях элементарных частиц. Первый элемент полученный искусственным путем, был технеций 43 Тс. С помощью ядерных реакций получены трансурановые элементы.
Радиоактивные изотопы, введенные в изучаемый объект, дают возможность исследовать свойства вещества и ход разнообразных процессов: Метод меченых атомов. Химические свойства радиоактивных изотопов не отличаются от свойств нерадиоактивных изотопов тех же элементов, но они являются источниками радиоактивного излучения.
Обойтись без использования радиоактивности и изотопов человечество не может. Мы используем эти явления практически во всех областях деятельности: медицине, археологии, дефектоскопии, селекции сельскохозяйственных культур.
Метод меченых атомов позволяет провести диагностику многих заболеваний. С помощью радиоактивного изотопа йода диагностируют многие заболевания щитовидной железы. Раковые новообразования сначала облучают радиоактивным кобальтом, а затем уже удаляют больные ткани. Заболевания легких распознают с помощью флюорографии.
В промышленности с помощью радиоактивных изотопов определяют качество изделия, степень механического износа трущихся и вращающихся поверхностей.
Современная селекция просто не может обойтись без радиоактивного облучения, с его помощью получают новые сорта, борются с вредными насекомыми, консервируют пищевые продукты.
По количеству радиоактивного изотопа углерода в органических остатках (дерево, угли из костра) археологи достаточно точно определяют возраст находок.
По количеству свинца в земной коре определили возраст нашей планеты (почти 5 млрд. лет).
И еще одно использование –ядерные взрывные технологии. К настоящему времени выполнено более 120 мирных ядерных взрывов. Глубинное сейсмозондирование земной коры с целью поиска полезных ископаемых, интенсификация нефтяных и газовых месторождений, создания подземных емкостей для хранения газа и конденсата, гашение аварийных газовых фонтанов.
Достоверные данные о нанесении при этом ущерба жизни и здоровью хотя бы одного человека отсутствуют. Надо помнить, что абсолютно безопасных технологий не бывает.
Это интересно!!!
ЗАГАДКА ТУНГУССКОГО МЕТЕОРИТА.
Как это произошло!
Рано утром 30 июня 1908г в тайгу в районе реки Подкаменная Тунгуска упал большой метеорит. Падение метеорита было видно на расстоянии до 700 км; в течении 2 месяцев после падения в Западной Сибири и Европе наблюдались белые ночи. Иркутская обсерватория зарегистрировала барометрическую и сейсмическую волны, а также возмущение магнитного поля Земли, сходное с наблюдавшими впоследствии при атмосферных испытаниях ядерного оружия.
При обследовании места падения метеорита был обнаружен значительный вывал леса на площади в несколько десятков км и ожоги на деревьях. Детальное изучение показало, что метеорит не упал, а взорвался в воздухе на высоте до 10км. По подсчетам оказалось масса метеорита порядка сотен тысяч тонн. 
Существует несколько гипотез о происхождении Тунгусского метеорита, каждая из которых должна ответить на 5 вопросов.
1. Почему метеорит не достиг Земли, а взорвался в воздухе?
2.Почему при столь огромной массе метеорита от него не осталось осколков?
3.Чем объясняется специфическая розетка вывала леса (не было баллистической волны)?
4. Почему так велика относительная доля энергии излучения?
5. Чем объяснить изменение магнитного поля Земли во время полета метеорита?
По мнению некоторых ученых, Тунгусский эффект был вызван аннигиляцией антивещества. При таком, не очень правдоподобном предположении все особенности Тунгусского взрыва получают довольно естественное объяснение. Для экспериментального подтверждения этой гипотезы ученые поставили опыт. Идея опыта заключается в использовании радиоуглеродного метода. Если Тунгусский эффект 1908г был вызван аннигиляцией антивещества в атмосфере, то этот процесс должен сопровождаться появлением большого избыточного количества нейтронов. Нейтроны будут захватываться ядрами азота воздуха, и образовывать радиоактивный углерод С14
Атомы углерода окисляются до углекислоты, которая сравнительно быстро разнесется потоками воздуха по земному шару, и будет усваиваться растениями. В связи с этим древесные годичные кольца, выросшие в период, последовавший сразу за Тунгусским взрывом, должны обнаружить повышенную радиацию. В качестве детектора использовали 300 летнюю ель, срубленную в США. Расчеты подтвердились. Радиоактивность годичного слоя, выросшего сразу после взрыва оказалась выше. Но данные полученные в этом эксперименте нельзя считать убедительными хотя идея использования радиоуглеродного метода для изучения явления, отдаленного не только во времени, но в пространстве, очень красива.!
Луноход.
Самое замечательное использование радиоактивного тепла – Это изотопный нагреватель «Лунохода – 1».Успешная многомесячная работа первого в мире лунного электромобиля была бы невозможна без его внутреннего обогрева. Суровой лунной ночью температура на поверхности Луны доходит до
- 1300С
. При такой низкой температуре многие материалы теряют прочность, а приборы перестают работать. Чтобы этого не случилось, на Луноходе установлен тепловой блок, состоящий из герметических ампул с радиоактивными изотопами и теплообменниками с газовым теплоносителем. При низкой температуре теплоноситель начинает циркулировать внутри Лунохода, передавая ему тепло, полученное от горячих ампул с радиоактивными изотопами. Когда же на Луне восходит Солнце, циркуляция теплоносителя прекращается. И избыток радиоактивного тепла испускается в окружающее пространство. 
Громоотвод.
Что вы знаете, как работает молниеотвод?
Известно, что для защиты какого – либо объекта (здания, трубы, высоковольтной мачты) от удара молнии, устраивают громоотводы (точнее молниеотводы). Устанавливается хорошо заземленный металлический шест с острием на конце. Во время грозы в окрестности острия возникает повышенная ионизация воздуха («заряды стекают с острия»), благодаря чему сопротивление воздуха в этом районе снижается. Это в свою очередь приводит к уменьшению напряженности электрического поля и, как следствие, к снижению вероятности возникновения разряда молнии. Если все же молния и ударяет в громоотвод, то этот удар не вызывает разрушений потому, что громоотвод соединен хорошим проводником с землей.
Недостатком громоотвода является малый радиус его действия ( он примерно равен удвоенной высоте громоотвода). Расширить радиус действия можно при помощи искусственной ионизации воздуха в его окрестности. Это достигается с помощью источника квантов, укрепленного на острие громоотвода. Если взять достаточно мощный источник, то радиус действия громоотвода можно довести до нескольких сотен метров. Такие громоотводы с радиоактивным кобальтом установлены в Югославии. Эти громоотводы оказались дешевле других. Так ядерная физика защищает нас от молнии!
Дефектоскопия.
Знаете ли вы как проверить качество сварного шва с помощью рентгеновского излучения?
1.УСИЛИВАЮЩИЕ ЭКРАНЫ.
2.ПЛЁНКА.
3.КАСЕТА.
4.РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.
5.РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА.
ВОПРОСЫ.
1.В связи с чем в середине 20 века возникла необходимость нахождения новых источников энергии?
2.Назовите два основных преимущества АЭС перед ТЭС.
3.Назовите три принципиальные проблемы современной атомной энергетики?
4.Приведите примеры путей решения проблем атомной энергетики.
Ядерная энергетика.
«Энергетический кризис» начала 70 годов, когда цена на нефть на международном рынке поднялась, ядерная энергетика доказала, что из всех альтернативных источников она наиболее подготовлена к вытеснению топлива из электроэнергетики ведущих западных стран. Именно это привело к увеличению числа АЭС. Крупнейшая АЭС мира находится в Японии: 10 блоков Фукусимы имеют мощность 9млн. кВт.
Во Франции более 60% всей производимой электроэнергии дают АЭС.
В США количество промышленных реакторов перевалило за сотню.
В России АЭС строятся в европейской части страны.
Ядерные реакторы не потребляют дефицитного органического топлива и не загружают перевозками угля ж\д транспорт. Они не потребляют атмосферный кислород и не засоряют среду золой и продуктами сгорания
.
НО ядерной энергетике, как и многим другим отраслям промышленности, присущи вредные, очень опасные факторы воздействия на окружающую среду. Наибольшую потенциальную опасность представляет радиоактивное загрязнение. Сложные проблемы возникают с захоронением радиоактивных отходов и демонтажем отслуживших свой срок АЭС. Срок их службы около 20 лет, после чего восстановление станций из-за многолетнего воздействия радиации на материалы конструкций невозможно.
АЭС проектируется с расчетом на максимальную безопасность персонала станций и населения. Опыт эксплуатации АЭС во всем мире показывает, что биосфера надежно защищена от радиоактивного воздействия предприятий ядерной энергетики в нормальном режиме эксплуатации.
Однако взрыв 4 реактора на Чернобыльской АЭС показал, что риск разрушения активной зоны реактора из-за ошибок персонала и просчетов в конструкции реакторов остается реальностью.
Историческая справка. Как это было?
В ночь на 26 апреля 1986года на 4 блоке Чернобыльской АЭС на Украине в момент плановой остановки реактора начали эксперимент с турбиной. Чтобы беспрепятственно завершить эксперимент, дежурный отключил аварийное охлаждение реактора. Мощность то снижали, то поднимали. Началось интенсивное образование пара. Реактор стал неуправляем. Активизировалось взаимодействие пара с циркониевыми оболочками твэлов. Стал скапливаться водород. Последовал его взрыв. За ним второй. Разворотило реактор. Разрушило здание 4блока, начался пожар. К счастью, цепная реакция прекратилась.
Поэтому, в настоящее время, принимаются строжайшие меры для снижения этого риска.
Ядерные реакторы устанавливают на атомных подводных лодках и ледоколах. 
Материалы для хранения радиоактивных отходов.
Немалые трудности возникают с захоронением радиоактивных отходов.
Общепринятый подход к разработке материалов для этих целей состоит из трех стадий.
1.Отходы вводятся в относительно нерастворимое химически стойкое вещество.
2. Это вещество эаключают в герметический контейнер.
3. Контейнеры захоранивают в сухой и стабильной геологической структуре.
Для первой стадии применяются боросиликатное стекло и боросиликатная керамика. Главное требование, предъявляемое к такой керамике, - сильная поглощающая способность по отношению к ядерным частицам - нейтронам и γ квантам. Из всех веществ наибольшей поглощающей способностью нейтронов обладают легкие элементы Н, В, но при поглощении нейтронов происходят ядерные реакции, результатом, которых является вторичное излучение. По этой причине защитный материал должен содержать, наоборот, тяжелые элементы, главным образом свинец.
Применение чистого свинца оказывается нецелесообразным из-за его значительной текучести под влиянием даже собственного веса защитной кладки, состоящей из свинцовых кирпичей. Более эффективными γ защитными материалами являются оксиды свинца.
ВОЗДЕЙСТВИЕ АТОМНОЙ СТАНЦИИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ.
Техногенное воздействие на окружающую среду при строительстве и эксплуатации атомных электростанций многообразно.
Наиболее существенные факторы:
1. локальное механическое воздействие на рельеф при строительстве;
2. сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические и радиоактивные компоненты;
3. изменение характера землепользования и обменных процессов в непосредственной близости от АЭС;
4. изменение микроклиматических характеристик прилежащих районов.
Возникновение мощных источников тепла в виде градирен, водоемов – охладителей при эксплуатации АЭС обычно заметным образом изменяют климат прилежащего района.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ КАТАСТРОФЫ НА АЭС.
Близость атомной станции повышает естественный фон меньше чем на 0,01. За год человек, живущий неподалеку от АЭС, получит ничуть не большую дозу облучения, чем та, что ему достается каждый день, когда он смотрит телевизор. Для сравнения: эта годовая доза вдвое меньше получаемой пассажиром авиалайнера при перелете из Москвы в Якутск.
Однако во всем мире часто происходят аварии на АЭС. (ЗНАЧИТЕЛЬНЫЙ ВЫБРОС радиоактивных материалов или воздействие их на людей.)
Например: с1971 по 1984г произошла 151 авария.
Фукусима 
Заполните таблицу.
|
И опять вопросы??
1.Что целесообразно применять для защиты от нейтронов?
2. А для защиты от гамма излучения?
3.Какая существует зависимость между глубиной проникновения
Альфа и бетта частиц в вещество и их ионизирующей способностью?
4.Большая ли проникающая способность гамма излучения, не несущего электрического заряда?
Ответы: Ответы:
1. Вода, бетон.
2. свинец.
3. Глубина проникновения альфа – частиц меньше, но ионизирующая способность больше.
4. Да. Самое сильное гамма – излучение.
Литература
· Волков разработки по физике 11 кл. м: ВАКО. 2006г.
· Горлова уроки физики Москва. « ВАКО»2009г.
· Семке задачи по физике 2007г.
· Тульчинский задачи по физике м. «Просвещение» 1972г.
· «Опорные конспекты 11кл.»Москва « Просвещение» учебная литература 1996г.
· Материалы из Интернета
