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《放射性的應用與防護》
【教學目標】
(一)知識與技能
1.知道天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律。
2.知道原子核的衰變規(guī)律,了解半衰期的概念.
3.了解放射性在各個領域的應用。
4.了解放射性污染以及如何防范放射性污染。
(二)過程與方法
1.通過閱讀了解放射性元素的發(fā)現(xiàn)。
2.查找資料,找出放射性在醫(yī)學、生物、物理等領域的應用。
(三)情感態(tài)度與價值觀
培養(yǎng)觀察問題,總結規(guī)律的能力。了解放射性元素的利與弊,加強保護環(huán)境的意識??梢栽谝院蟮膶W習中,用所學知識,來充分的利用放射性元素的利,避免放射性物質(zhì)的
2、弊。
【教學重點與難點】
1.放射性元素衰變時,通常會同時放出α、β和γ三種射線,即α、β衰變核反應同時放出γ射線(釋放能量).在某些特殊情況下,某些放射性元素只放出α或只放出β射線.但任何情況下都不會只放出γ射線,γ射線只能伴隨α或β射線放出
2.衰變方程,
【教具】
投影儀ppt
【教學過程】
引入新課
法國科學家貝克勒爾自1895年起一直研究由硫化物和含鈾的化合物產(chǎn)生的磷光現(xiàn)象,1896年2月26日、27日兩天,因陰雨無法進行實驗,他把用黑紙包住的照相底片連同它上面的磷光物質(zhì)一起放進抽屜里.3月1日細心的貝克勒爾想抽查一下照相底片是否會因黑紙漏光而曝光.照相底片沖洗出來后
3、,他大吃一驚,底片受到很強的輻射而變得很黑了,這顯然不是漏光和磷光形成的.第二天他向法國科學院報告了他所發(fā)現(xiàn)的新的“不可見的輻射”.這種輻射可以穿透黑紙而使底片感光,這就是后來提出的物質(zhì)的放射性.貝克勒爾因發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)的放射性而獲得1903年諾貝爾物理學獎.
人們認識原子核的復雜結構和它的變化規(guī)律就是從發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象開始的,天然放射就是原子核的一種變化.引入課題.
(一)天然放射現(xiàn)象:
1、天然放射現(xiàn)象:
放射性和放射性元素:物質(zhì)發(fā)送某種看不見的射線的性質(zhì)叫放射性,具有放射性的元素叫做放射性元素。
最早發(fā)現(xiàn)的天然放射性元素是鈾,后來居里夫婦又發(fā)現(xiàn)了鐳、釙.現(xiàn)在已經(jīng)知道原子序數(shù)
4、大于82的元素都有放射性.天然放射性元素的種類很多,但它們在地球上的含量很少.
2、放射線的性質(zhì):
引導提問:鈾、鐳等元素放出的射線是什么射線?它們有什么特點?
生:α射線、β射線、γ射線.
γ射線:具有很強的穿透能力,電離能力較弱;
α射線:電離能力較強,穿透力比較弱。
3、放射性元素的衰變:
1.衰變:放射性元素的原子核放出某種粒子后變成新的原子核的變化.
2.兩種衰變:α衰變、β衰變.
3.半衰期:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間,符號:T.
(二)放射性物質(zhì)的利與弊
1.放射性應用
(1)同位素示蹤
示蹤原子應用于農(nóng)業(yè)科學、醫(yī)學研究外和環(huán)境監(jiān)測等
5、領域。
(2)輻射育種
輻射育種是利用γ射線等射線誘發(fā)作物基因突變,獲得有價值的新突變體,從而育成優(yōu)良品種。我國輻射突變育種的成就突出育成的新品種占世界總數(shù)的四分之一。特別是根、棉、油等作物的推廣,取得了顯著的增產(chǎn)效果。
(3)核醫(yī)學診斷是根據(jù)放射性示蹤原理對患者進行疾病檢查的一種診斷方式。
在臨床上可分為體內(nèi)診斷和體外診斷。體內(nèi)診斷是將放射性藥物引入體內(nèi),用儀器進行臟器顯像或功能測定。體外診斷是采用放射免疫分析方法,在體外對患者體液中生物活性物質(zhì)進行微量分析。我國每年約有數(shù)千萬人次進行這種核醫(yī)學診斷。
電離輻射具有殺滅癌細胞的能力。目前,放射治療是癌癥治療三大有效手段之一,70%以
6、上癌癥患者都需要采用放射治療。放射治療可分為外部遠距離照射、腔內(nèi)后裝近程照射、間質(zhì)短程照射和內(nèi)介入照射等。
體內(nèi)放射性藥物治療是近來頗受醫(yī)學界關注的臨床手段。單克隆抗體與放射性核素結合生成的導向藥物(“生物導彈”),可能為惡性腫瘤的內(nèi)照射治療提供一種新的有效途徑。
(4)γ射線探傷儀可檢查金屬內(nèi)部的損傷。其物理依據(jù)是有很強的慣穿本領。
射線探傷是利用放射線(X射線、γ射線或其他高能射線)能夠穿透金屬材料,并由于材料對射線的吸收和散射作用的不同,從而使膠片感光不一樣,于是在底片上形成黑度不同的影像,據(jù)此來判斷材料內(nèi)部缺陷情況的一種檢驗方法。
當射線穿透被檢驗的金屬時,由于原子對射線的吸
7、收與散射作用,射線的強度受到削弱,材料厚度愈大,強度減弱愈多。如果在X射線、γ射線穿透途中,遇到材料內(nèi)部的各種缺陷,如氣孔、夾渣、裂縫等,由于這些缺陷對射線的衰減作用,比毗鄰的致密金屬要小得多,從而使照相底片或熒光屏上呈現(xiàn)不同黑度的影像,由此即可判別缺陷的性質(zhì)和大小。
放射性的應用還有食品輻照保藏、輻射加工方面等許多地方。
2.放射性污染
放射性污染主要指人工輻射源造成的污染
污染源主要是來自以下方面
1)、核武器試驗的沉降物(在大氣層進行核試驗的情況下,核彈爆炸的瞬間,由熾熱蒸汽和氣體形成大球(即蘑菇云)攜帶著彈殼、碎片、地面物和放射性煙云上升,隨著與空氣的混合,輻射熱逐漸損失,溫
8、度漸趨降低,于是氣態(tài)物凝聚成微粒或附著在其它的塵粒上,最后沉降到地面。
2)、核燃料循環(huán)的“三廢”排放原子能工業(yè)的中心問題是核燃料的產(chǎn)生、使用與回收、核燃料循環(huán)的各個階段均會產(chǎn)生“三廢”,能對周圍環(huán)境帶來一定程度的污染。
3)、醫(yī)療照射引起的放射性污染 目前,由于輻射在醫(yī)學上的廣泛應用,已使醫(yī)用射線源成為主要的環(huán)境人工污染源。
4)、其它各方面來源的放射性污染 其它輻射污染來源可歸納為兩類:一 工業(yè)、醫(yī)療、軍隊、核艦艇,或研究用的放射源,因運輸事故、遺失、偷竊、誤用,以及廢物處理等失去控制而對居民造成大劑量照射或污染環(huán)境;二是一般居民消費用品,包括含有天然或人工放射性核素的產(chǎn)品,如放射性
9、發(fā)光表盤、夜光表以及彩色電視機產(chǎn)生的照射,雖對環(huán)境造成的污染很低,但也有研究的必要。
天然放射性物質(zhì)在自然界中分布很廣,它存在于礦石、土壤、天然水、大氣及動植物的所有 組織中,特別是魚貝類等水產(chǎn)品對某些放射性核有很強的富集作用,使得食品中放射核素的 含量可能顯著地超過周圍環(huán)境中存在的該核素比放射性。放射性物質(zhì)的污染主要是通過水及 土壤,污染農(nóng)作物、水產(chǎn)品、飼料等,經(jīng)過生物圈進入食品,并且可通過食物鏈轉(zhuǎn)移。在大劑量的照射下,放射性對人體和動物存在著某種損害作用。如在400rad的照射下,受照射的人有5%死亡;若照射650rad,則人100%死亡。照射劑量在150rad以下,死亡率為零,但并非無
10、損害作用,住往需經(jīng)20年以后,一些癥狀才會表現(xiàn)出來。放射性也能損傷遺傳物質(zhì),主要在于引起基因突變和染色體畸變,使一代甚至幾代受害。
演示:放映資料片《切爾諾貝利核泄漏事故》片斷。
3.放射性污染的防護
放射性污染的防護,主要是控制放射性物質(zhì)的來源。放射性物質(zhì)的來源主要是核試驗與核工業(yè)(如核電站以及放射性礦物的開采、提煉、儲存、運輸)。
防止放射性污染的主要措施有:
?、俸穗娬?包括其他核企業(yè))一般應選址在周圍人口密度較低,氣象和水文條件有利于廢水和廢氣擴散稀釋,以及地震強度較低的地區(qū),以保證在正常運行和出現(xiàn)事故時,居民所受的輻射劑量最低。②工藝流程的選擇和設備選型要考慮廢物產(chǎn)生
11、量和運行安全。③廢氣和廢水需作凈化處理,并嚴格控制放射性元素的排放濃度和排放量。含有α射線的廢物和放射強度大的廢物要進行最終處置和永久貯存。④在核企業(yè)周圍和可能遭受放射性污染的地區(qū)建立監(jiān)測機構。
人類從來就生活在有放射性的環(huán)境之中。例如,地球上的每個角落都有來自宇宙的射線,我們周圍的巖石,其中也有放射性物質(zhì)。我們的日常生活中,有的也具有放射性,例如一些夜光表上的熒光粉就含有放射性物質(zhì)。平時吃的食鹽和有些水晶眼鏡片中含有鉀40,香煙中含有釙210,這些也是放射性同位素。體檢時還會做X射線透視,這更是劑量比較大的照射。不過這些輻射的強度都在安全劑量之內(nèi),對我們沒有傷害。
然而過量的射線對人體組織有破壞作用,這些破壞往往是對細胞核的破壞,有時不能馬上察覺。因此,在使用放射性同位素時,必須注意人身安全,同時要防止放射性物質(zhì)對空氣、水源、用具等的污染。
小結:
專心---專注---專業(yè)