Урок "Вражаючі фактори ядерної зброї. Характеристика осередку ядерного ураження"

 

 

 

 

 

 

 

Вражаючі фактори ядерної зброї.

Характеристика осередку ядерного ураження.

 

 (Інтегрований урок з основ цивільного захисту та хімії)

10 клас

 

 

 

 

 

 

Вчитель хімії Богданова В. Я.

Вчитель захисту Вітчизни

Євдокімов В. Л.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м. П’ятихатки 

2017 рік

Тема: Вражаючі фактори ядерної зброї. Характеристика осередку ядерного ураження.

Мета: Повторити знання учнів про радіоактивність та перетворення елементів. Вивчити основні поняття і характеристики вражаючих факторів ядерної зброї.

Обладнання: періодична система хімічних елементів, таблиці «Період напіврозпаду деяких радіоактивних елементів» (табл. 1), «Засоби зменшення впливу радіації на організм людини» (табл. 2), роздатковий матеріал.

Хід уроку

І. Організаційний момент. Шикування класу, привітання, звіт чергового, стройовий тренаж.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Учитель захисту Вітчизни. (Оголошує тему та мету уроку) Сьогодні ми вивчаємо тему «Надзвичайні ситуації воєнного характеру» і конкретно «Ядерна зброя».

ІІІ. Актуалізація вивчених знань.

Вчитель хімії. На уроках хімії в 8 класі ми вивчали тему «Періодичний закон та періодична система Д. І. Менделєєва». Розглядали, зокрема, поняття радіоактивності. Як давно почали досліджувати це явище?

(Орієнтовні відповіді учнів)

Учень 1. Наприкінці ХІХ ст. французьким вченим Бекерелем було встановлено, що солі урану випромінюють невидимі для ока промені. В 1896 році він встановив, що сполуки урану мають властивість викликати почорніння фотопластинок, свічення деяких речовин, іонізацію повітря. Подальші  дослідження в галузі радіоактивних випромінювань довели, що в природі існує багато елементів, які володіють радіоактивністю. Так, Марія Склодовська-Кюрі разом з чоловіком П’єром Кюрі відкрили два нові елементи. Ці елементи було названо Полонієм – на честь батьківщини Марії Польщі – та Радієм (від лат. промінь). Полоній та радій виявилися значно потужнішими джерелами випромінювання, ніж уран.

Вчитель хімії. Яке ж значення мало відкриття радіоактивності для розуміння будови атома?

Учениця 1. До певного часу вчені вважали атом неподільною частинкою. Та англійський вчений Ернест Резерфорд, вивчаючи радіоактивне випромінювання, встановив його неоднорідність. Під дією електричного поля випромінювання поділяється на три частини: перша не змінює свого початкового напрямку – це γ-випромінювання (електронні хвилі); друга відхиляється до негативного полюса – α-промені (позитивно заряджені ядра гелію; третя несе негативний заряд та відхиляється до позитивного полюсу – β-проміння (потік електронів). Отже, атом має складатись з позитивно, негативно заряджених та нейтральних частинок. Дослідження, які проводились далі, встановили, що майже вся маса атома та позитивний заряд зосереджений в ядрі, а негативний заряд несуть електрони, які рухаються навколо ядра. На основі цього вчені запропонували планетарну будову атому: позитивно заряджене ядро та негативні електрони. Ядро, в свою чергу, складається з позитивно заряджених частинок з атомною масою 1 (протонів) та нейтральних частинок  з атомною масою 1 (нейтронів).

Вчитель хімії. Ядра атомів більшості елементів стійкі та можуть залишатись незмінними навіть при температурі порядку тисяч градусів та тиску в декілька мільйонів атмосфер. Така стійкість ядер зумовлена наявністю сил притягування, які діють між протонами і нейтронами в ядрі. Ці сили мають назву ядерних. Та чим важчий атом, тобто, чим більше в ньому протонів та нейтронів, тим більша ймовірність самовільних перетворень в ядрі атома. Такі процеси супроводжуються розпадом ядра та перетворень одних атомів на інші і називаються ядерними реакціями, на відміну від хімічних реакцій, під час яких атоми залишаються незмінними. Яку основну характеристику ядерної реакції ви можете назвати?

Учень 2. Кожний радіонуклід має свою швидкість радіоактивного розпаду, яку неможливо ні збільшити, ні зменшити. Ця швидкість не залежить від конкретних чинників і характе­ризується періодом піврозпаду. Він показує, що протягом деякого часу розпадається половина первинної кількості наявного радіонукліда. В наступний такий самий проміжок часу розпадається половина залишку, тобто вдвічі менше, ще в наступний —ще вдвічі менше, ніж у попередній, і так далі.

Вчитель хімії. Зверніть увагу на таблицю 1. В ній наведено дані про період напіврозпаду деяких радіоактивних елементів. Для різних радіоактивних елементів вона коливається від часток секунди до мільярдів років. У вас у кожного знаходиться така сама таблиця. Використовуючи періодичну систему, запишіть у відповідний стовпчик символ хімічного елемента. Яку додаткову інформацію потрібно вказати?

 

 

 

 

 

 

 

Назва елемента	Символ	Період напіврозпаду
Стронцій-90		25 років
Стронцій-89		53 дні
Ітрій-91		57 днів
Цирконій-95		65 днів
Рутеній-103		40 днів
Іод-131		8 днів
Цезій-137		33 роки
Барій-140		12 днів
Церій-141		28 днів
Неодим-147		11 днів
Полоній-218		3 хвилини
Радій-226		1620 років
Уран-238		4,5 млрд років
Торій-232		14 млрд років

Таблиця 1

 

Період напіврозпаду деяких радіоактивних елементів

 

 

 

Учень 3. Необхідно записати протонне та нуклонне число. Протонне число дорівнює заряду ядра атома елемента, це порядковий номер. Нуклонне число – загальна кількість протонів і нейтронів (нуклонних частинок). Значення нуклонного числа наведене в таблиці (назва елемента з число через дефіс). Нуклонне та протонне число позначають відповідно верхнім і нижнім індексом зліва від символу елемента.

(Після заповнення таблиця має вигляд Таблиця 1а)

 

Таблиця 1а

 

Вчитель хімії. Де використовують радіоактивність на практиці?

Учениця 2. Радіоактивні ізотопи та їх випромінювання дуже широко застосовуються для розв’язання різних наукових та технічних проблем. Це – метод мічених атомів, який полягає у тому, що за рухом радіоактивних атомів у різних процесах вдається простежити за допомогою їх відмінності у радіоактивності. Рівень радіоактивності реєструється відповідною апаратурою. Самі ж атоми можна виявити та підрахувати за допомогою спеціальних лічильників.

Учень 4. У медицині метод мічених атомів дає змогу швидко і точно поставити діагноз деяких складних захворювань і призначити пацієнту правильне лікування. Наприклад, для виявлення пухлин використовуються ізотопи йод-131, фосфор-32, золото-198.

Учениця 3. Застосування методів, що ґрунтуються на реєстрації природної або викликаної радіоактивності гірських порід, дають змогу геологам значно швидше добути інформацію про елементний склад і ізотопний склад досліджуваних геологічних пластів.

Учень 5. У верстатобудівній промисловості в різних апаратах для γ-дефектоскопії використовуються як джерела випромінювання кобальт-60, цезій137, церій-144, європій-155, тулій-170. Ці апарати швидко вибраковують деталі, що мають всередині тріщини та пустоти.

Учениця 4. Застосування методу радіоізотопії в археології дає змогу оцінювати вік будь-яких знахідок. Це так званий «радіовуглецевий годинник». За його допомогою було визначено вік дерев’яного саркофага з гробниці єгипетського фараона Сезотриса ІІІ. Вчені-фізики з впевненістю встановили вік дорогоцінного ложа – 3750 років, а вчені-історики із здивуванням це підтвердили.

Вчитель хімії. Велике значення для людства має енергія, що виділяється при розпаді ядер. Усі ви знаєте, що атомні електростанції – основні виробники енергії.

Учень 5. Але з використанням атомної енергії пов’язані і найстрашніші помилки людства. Ще в 1910 році Бекерель помітив незвичайні фізіологічні властивості радію. Перевозячи крупинку радію в Лондон для демонстрації в Лондонському королівському товаристві, вчений деякий час носив ампулу в кармані жилету. Невдовзі він відчув сильну печію на тілі напроти карману і при огляді помітив сильне почервоніння, схоже на пляму від опіку. Почервоніння змінилося довго не заживаючою виразкою. Вивчаючи дію радію на організм, П’єр Кюрі добровільно піддав себе експерименту. Він прив’язав ампулу з сіллю радію до руки і впевнився в здатності солей радію викликати виразки, які довго не загоюються. Марія Склодовська-Кюрі померла від гострої злоякісної анемії, викликаної переродженням кісткового мозку. Пальці рук Марії біли вкриті виразками і частково паралізовані.

Ці та багато інших вчених віддали своє здоров’я та життя, рухаючи науку вперед. Та знайшлося не менше людей, які використовують атомну енергію для знищення собі подібних.

ІV. Вивчення нового матеріалу.

Вчитель захисту Вітчизни. Щойно ви згадали матеріал з хімії за 8 клас, взнали, де використовується радіоактивність в мирних цілях та наскільки він небезпечний для здоров'я людини.

Під час другої світової війни розпочалося змагання за першість у створенні ядерної зброї – як зброї перемоги. І першими застосували атомні бомби (так вони тоді називались) США, які скинули 2 бомби під назвою «Малыш» і «Толстяк» на японські міста Хіросіма та Нагасакі.

При поділі ядер урану-235 або урану-238 виділяється енергія протягом декількох мікросекунд. Ця ядерна реакція відбувається в вигляді вибуху та може бути застосована в військовій справі. Зброя, енергія для вражальної дії якої виділяється при ядерних реакціях поділу або синтезу ядер, називається ядерною. Ядерна зброя призначена для масового ураження людей, знищення або руйнування адміністра­тивних і промислових об'єктів, споруд, техніки.

Уражальна дія ядерного вибуху залежить від потуж­ності боєприпасу, виду вибуху (наземний, підземний, повітряний, підводний, висотний), типу ядерного заряду. Потужність ядерного боєприпасу визначається не вагою чи розміром, а кількістю енергії, яка вивільняється при вибуху, і характеризується троти­ловим еквівалентом, тобто масою тротилу, енергія вибуху якого еквівалентна енергії вибуху даного ядерного боєпри­пасу, і вимірюється у тоннах. За потужністю ядерні боєприпаси розподіляються на понад малі (менше 1 тис. т), малі (1—10 тис. т), середні (10-100 тис. т), великі (100 тис. т — 1 млн т) і понад великі (понад 1 млн т).

Уражальними чинниками ядерного вибуху є: ударна хвиля, світлове випромінювання, електромагнітний імпульс, про­никаюча радіація і як наслідок — радіоактивне зараження місцевості в районі вибуху та за рухом радіоактивної хмари.

Ударна хвиля — це поширення стиснутого повітря в усі боки від центра вибуху з надзвуковою швидкістю. Вражальна дія ударної хвилі характеризується величиною надлишкового тиску. Надлишковий тиск — це різниця між максимальним тиском у фронті ударної хвилі і нормальним атмосферним тиском перед фронтом хвилі. Одиниця надлишкового тиску і швидкісного натиску повітря у Системі одиниць (СО) — паскаль (Па).

Світлове випромінювання — це потік променевої енер­гії, що включає ультрафіолетові, видимі та інфрачервоні промені. Джерелом світлового випромінювання є місце вибуху, що світиться. Тривалість світлового випроміню­вання залежить від потужності заряду (від 2 до 12 с).

Електромагнітний імпульс (ЕМІ) — це потужне елек­тромагнітне поле, що виникає під час ядерного вибуху й існує короткий час. Уражальна дія ЕМІ обумовлена виникненням електричних напруг і струмів значної величини у дротах і кабелях повітряних ліній зв’язку, сигналізації, електропередачі, в антенах радіостанцій.

Проникаюча радіація — потік γ-випромінювання і нейтронів, що випускаються із зони і хмари ядерного вибуху. Час дії проникаючої радіації — 15-20с, а потім хмара піднімається на висоту 2—3 км, де γ-нейтронне випромінювання поглинається товщею повітря і практично не досягає поверхні землі.

Радіоактивне зараження – особливий вражальний чинник ядерної зброї. Якщо ударна хвиля характерна і для звичайних боєприпасів, а ураження світловим випромінюванням має багато спільного з дією горючих сумішей типу напалму, то проникаюча радіація і радіоактивне зараження властива лише ядерній зброї. Їх впливу може зазнавати місцевість, віддалена на десятки і сотні кілометрів від місця вибуху. При цьому на великих площах протягом тривалого часу існує зараження, що становить загрозу для людей і тварин. На радіоактивно забрудненій місце­вості джерелами радіоактивного забруднення є: осколки (продукти) поділу ядерної речовини; радіоактивність, що з'являється у ґрунті та інших матеріалах; нерозділена частина ядерного заряду. Під час вибуху ядерного боєприпасу радіоактивні продукти піднімаються разом із хмарою вибуху, змішуються з частинками ґрунту, під дією висотних вітрів переміщуються на великі відстані, випадають, заражаючи місцевість, і утворюють так званий слід радіоактивної хмари. Слід радіоактивної хмари має форму еліпса й умовно ділиться на чотири зони зараження: помірного (А), сильного (Б), небезпечного (В) і надзвичайно небезпечного (Г)

 

 

 

 

(фото)

Проникаюча радіація (γ-випромінювання та по­тік нейтронів) — це активно проникаючі види іонізуючих випромінювань, які для людини найбільш небезпечні при зовнішньому опроміненні.

Радіоактивні частинки (β і α) мають малу проникаючу здатність і безпечні при зовнішньому опроміненні людини. Проте при потраплянні всередину організму людини з їжею, водою і повітрям вони дуже небезпечні. Під впливом іонізуючої радіації руйнуються окремі складні молекули і елементи клітинних структур. Це призводить до порушення нормального обміну речовин, зміни характеру життєдіяльності клітин, окремих органів і систем організму. Внаслідок такого вилину виникає променева хвороба. За ступенем важкості променеві хвороби ділять на чотири групи.

 Променева хвороба I ступеня (легка група) виникає при сумарній дозі 100-200 рад. Прихований період триває 3-5 тижнів, після чого з'являються загаль­на слабкість, нудота, запаморочення, підвищення температури. Після одужання працездатність, як правило, зберігається.

Променева хвороба II ступеня (середня група) виникає при сумарній дозі 200-400 рад. Протягом перших 2-3 діб спостерігається первинна реакція організму (нудота і блювання). Потім триває прихований період (15-20 діб). Ознаки захворювання виявляються яскравіше. Одужання за умови активного лікування настає через 2-3 місяці.

Променева хвороба III ступеня (важка груп) виникає при дозі 400-600 рад. Первинна реакція різко виражена. Прихований період — 5-10 діб. Хвороба проходить інтенсивно і важко. У сприятливому випадку одужання може настати через 3-6 місяців.

Променева хвороба IV ступеня (надважка груп) виникає при дозі понад 600 рад. У більшості випадків закінчується смертю.

Згадайте, як діє радіація на біологічні об’єкти.

Учень 6. Радіоактивне випромінювання (радіація) небезпечне тим, що воно невидиме, не має ні запаху, ні смаку, тому людина його ніяк не відчуває. Проте воно, особливо γ-промені, має велику проникну здатність. Проникаючи всередину живих організмів, радіація викликає іонізацію  молекул біологічної системи,  руйнує  клітинні мембрани, вражає клітини кісткового мозку тощо. А це призводить до генетичних ушкоджень, які передаються у спадок майбут­нім поколінням клітин, якщо клітини не встигли загинути. У свою чергу, це призводить до порушень імунної систе­ми, зниження опірності живого організму різним захворю­ванням тощо.

Дія радіоактивного випромінювання викликає патологічні зміни в організмі. Одним із результатів цього впливу є страшна хвороба нашого часу – рак. Також особливо небезпечним є нагромадження стронцію в кістковій тканині. Заміщуючи свій хімічний аналог кальцій, стронцій практично не виводиться з організму і постійно піддає опроміненню червоний кістковий мозок та інші кровотворні органи.  

Вчитель захисту Вітчизни. До недавнього часу вважали, що існує безпечний рі­вень, нижче за який радіація не впливає на здоров'я людини. Нині такий погляд спростовано. Тривалий вплив малих доз радіації чинить руйнівну дію на живі організми. Багато які захворювання, які раніше ніколи не пов'язувалися з рівнем радіації (грип, пневмонія, діабет, хвороби серця і нирок, параліч), насправді суттєво залежать навіть від малих доз опромінення, в тім числі й внутріш­нього, що спричинюється потраплянням радіонуклідів все­редину організму разом із питною водою і продуктами харчування. Що необхідно робити для зменшення шкідливого впливу радіації на організм людини?

Учениця 5. Зменшити вплив радіації на здоров'я людини можна, якщо вживати таких заходів: не споживати забруднені радіонуклідами продукти харчування і питну воду, якомога частіше вживати такі продукти, які містять пектини (яблу­ка, лимони, особливо їхня шкірка), що здатні виводити радіацію з організму; вживати сорбенти—речовини, здатні  вбирати і виводити з організму радіонукліди; боротися із пилом, регулярно чистити одяг, взуття, мити підлогу, бо пил може містити радіоактивні елементи.

Учень 7. Ми склали таблицю «Засоби зменшення впливу радіації на організм людини» (Таблиця 2).

 

 Існують речовини із різною фізіологічною дією:

•          Радіопротектори – це речовини, які зміцнюють захисні сили організму, підвищують енергетичні ресурси тканин. Містяться в женьшені, череді, насінні льону, плодах шипшини, меду, овочах та фруктах, багатих на пектини.
•          Радіоблокатори – речовини, які зв’язують нагромаджені в організмі радіонукліди, тим самим зменшують їх всмоктування в кров та прискорюють виведення. Велика їх кількість є в журавлині, зеленому горшку, смородині, морській капусті та інших морепродуктах.
•          Радіосорбенти – речовини, які вбирають розчинені радіонукліди: активоване вугілля, біла глина, лікувально-профілактичні бальзами на рослинній основі.
•          Декорпоратори – речовини, які прискорюють виведення радіонуклідів. Присутні в крупах, баклажанах, курятині, яловичині, горіхах.

Учитель захисту Вітчизни. І як підсумок визначимо, що ж називається осередком ядерного ураження. Це – територія, яка зазнала безпосереднього впливу вражальних чинників ядерного вибуху. Осередки ядерного ураження умовно поділяють на зони з приблизно однаковими за характером руйнування: зона повних руйнувань, зона великих руйнувань, зона середніх руйнувань, зона слабких руйнувань.

V. Домашнє завдання. 

Учитель захисту Вітчизни. Вивчити матеріал підручника на ст. 236-241.

 

Список використаної літератури

 

1. Захист Вітчизни: Підручник для 10-11 кл. загальноосвіт. навч. закладів/ Бака М. М., Квашньов Ю. О.
2. Попель П. П., Крикля Л. С. Хімія: Підруч. для  8 кл. загальноосвіт. навч. закл.  – К.: ВЦ «Академія», 2008. – 232 с.: іл.
3. Таубе П. Р. От водорода до … нобелия? М.: Высшая школа, 1961
4. Книга для читання з неорганічної хімії. Посібник для учнів. Упорядник Крицман В. А.
5. Градосельский В. В. Ядерное, химическое и бактериологическое оружие. М.: Издательство ДОСААФ, 1970