Йонізаційна дія радіоактивного випромінювання. Природний радіоактивний фон. Дозиметри

Урок 52 Йонізаційна дія радіоактивного випромінювання. Природний радіоактивний фон. Дозиметри

Мета уроку: сформувати знання про йонізаційну дію радіації, величини, що її вимірюють, про природний радіаційний фон, дозиметри як фізичні прилади.

Очікувані результати: учні повинні усвідомити вплив радіоактивного випромінювання на організм; знати означення величин, що характеризують йонізуюче випромінювання (поглинута й еквівалентна дози випромінювання), наводити формули для їх обчислення та одиниці в СІ; знати джерела радіаційного фону; ознайомитись із побутовим дозиметром як приладом для вимірювання доз йонізуючого випромінювання.

Тип уроку: комбінований.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник, побутові дозиметри (радіометри).

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Які види радіоактивного випромінювання ви знаєте?

Як впливають радіоактивні речовини на організм людини?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Вплив йонізуючого випромінювання на організм

Потрапляючи в речовину, радіоактивне випромінювання передає їй енергію.

Йонізуюче випромінювання – це випромінювання, взаємодія якого з речовиною призводить до йонізації її атомів і молекул.

Унаслідок поглинання енергії йонізуючого випромінювання електрон вилітає з атома й атом перетворюється на позитивний йон.

Йонізація атомів і молекул тканин призводить до пошкодження клітин і зміни структури тканин.

Радіоактивне опромінення призводить до порушень функцій органів:

• зростають крихкість і проникність судин;
• знижується опірність організму;
• відбувається розлад діяльності шлунково-кишкового тракту;
• порушуються функції кровотворних органів;
• нормальні клітини перероджуються на злоякісні.

2. Характеристика йонізуючого випромінювання

Проблемне питання

• Як охарактеризувати йонізуюче випромінювання?

Поглинута доза йонізуючого випромінювання (D) – це відношення енергії W йонізуючого випромінювання, поглинутої речовиною, до маси m цієї речовини.

Одиниця поглинутої дози в СІ – грей (на честь англійського фізика Льюїса Гарольда Ґрея (1905–1965))

Проблемне питання

• Чи однаковим є біологічний вплив різних видів випромінювання на організми за однакової поглинутої дози? (Неоднаковий. Наприклад, за однакової енергії α- випромінювання значно небезпечніше, ніж β- або γ-випромінювання.)

Еквівалентна доза йонізуючого випромінювання (H) – це фізична величина, яка характеризує біологічний вплив поглинутої дози йонізуючого випромінювання.

D – поглинута доза;

К – коефіцієнт якості (характеризує небезпечність даного виду випромінювання: чим більший коефіцієнт якості, тим небезпечнішим є випромінювання).

Одиниця еквівалентної дози в СІ – зіверт (на честь шведського вченого Рольфа-Максиміліана Зіверта (1896–1966))

Коефіцієнти якості деяких видів йонізуючого випромінювання

Доза йонізуючого випромінювання залежить від часу опромінення: чим більший час опромінення, тим більшою є доза випромінювання.

Потужність дози йонізуючого випромінювання (P_D) – це відношення дози йонізуючого випромінювання D до часу опромінення t.

Одиниця потужність дози йонізуючого випромінювання в СІ – грей на секунду

3. Особливості впливу радіації

Особливості впливу радіації (зовнішнє опромінення):

• Найбільш чутливими до радіації є ті клітини, що швидко діляться (першим відчуває дію радіоактивного випромінювання кістковий мозок, унаслідок чого порушується процес кровотворення).
• Різні типи організмів мають різну чутливість до радіоактивного випромінювання (найстійкішими до радіації є одноклітинні).
• Наслідки впливу однакової поглинутої дози випромінювання залежать від віку організму.

Особливості впливу радіації (внутрішнє опромінення):

• Деякі радіонукліди здатні вибірково накопичуватися в окремих органах (30 % йоду накопичується в щитоподібній залозі, маса якої становить лише 0,03 % маси тіла людини. Радіоактивний йод, таким чином, усю свою енергію віддає невеликому об’єму тканини).
• Внутрішнє опромінення є тривалим (радіонуклід, який потрапив в організм, не відразу виводиться з нього, а зазнає низки радіоактивних перетворень усередині організму. При цьому виникає радіоактивне випромінювання, яке йонізує молекули й цим змінює їхню біохімічну активність).

4. Радіаційний фон

Радіаційний фон – йонізуюче випромінювання земного та космічного походження. (будівельні матеріали 1,4 мЗв; ядерні випробування 0,025 мЗв; атомна енергетика 0,002 мЗв; медичні дослідження 1,4 мЗв; телевізори та монітори 0,001 мЗв; космічне випромінювання 0,35 мЗв; зовнішнє природне опромінення 0,35 мЗв).

Природний радіаційний фон – це випромінювання природних радіонуклідів і космічне випромінювання.

У результаті діяльності людини радіаційний фон Землі значно змінився –  відбулося техногенне підвищення радіаційного фону.

5. Дозиметр

Дозиметр – прилад для вимірювання дози йонізуючого випромінювання, отриманого приладом (і тим, хто ним користується) за деякий інтервал часу.

Радіометр (або дозиметр другого типу) – прилад для вимірювання інтенсивності радіоактивного випромінювання від певного джерела (рідини, газу, забрудненої поверхні).

Будова дозиметра:

Детектор – пристрій, що слугує для реєстрації йонізуючого випромінювання. У разі потрапляння йонізуючого випромінювання на детектор виникають електричні сигнали (імпульси струму або напруги), які зчитує вимірювальний пристрій. Дані про дозу йонізуючого випромінювання подаються на вихідний пристрій (виводяться на дисплей дозиметра); інформація про підвищення радіації може подаватися світінням, звуковим сигналом.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Чи є на Землі місця, де немає природного радіоактивного фону?

Таких місць на поверхні Землі немає, тому що природний радіоактивний фон переважно створюється за рахунок космічного випромінювання.

2. Де природний радіоактивний фон вищий: поблизу гранітних кар’єрів чи на поверхні моря?

Поблизу гранітних кар’єрів природний радіоактивний фон вищий. Над поверхнею морів і океанів середній радіаційний фон зменшується більш ніж удвічі в порівнянні з поверхнею суші за рахунок екрануючих властивостей шару води.

3. Як буде змінюватися природний радіоактивний фон в міру підняття на повітряній кулі?

Природний радіоактивний фон в міру підняття на повітряній кулі буде збільшуватися за рахунок космічного випромінювання.

4. Тіло людини масою 75 кг протягом року поглинуло радіоактивне випромінювання з енергією 0,3 Дж. Визначте поглинуту дозу випромінювання.

5. Під час роботи з радіоактивними препаратами лаборант піддається опроміненню з потужністю поглиненої дози 0,02 мкГр/с. Яку дозу опромінення отримує лаборант впродовж робочої зміни тривалістю 4 години?

6. Безпечною еквівалентною дозою йонізуючого опромінення є 15 мЗв за 1 рік. Якій потужності поглиненої дози для γ-випромінювання це відповідає?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. У чому виявляється біологічна дія радіації на організми?

2. Дайте означення поглинутої дози йонізуючого випромінювання. Якою є її одиниця в СІ?

3. Як обчислюють еквівалентну дозу йонізуючого випромінювання? Якою є її

одиниця в СІ?

4. Якими є особливості впливу радіації? Чим зумовлена підвищена небезпека радіонуклідів, що потрапили в організм?

5. Назвіть причини, через які ви завжди і незалежно від того, де живете, зазнаєте впливу радіації.

6. Що таке радіаційний фон? Із яких компонентів він складається?

7. Назвіть джерела радіаційного фону Землі.

8. Для чого призначені дозиметри? Яким є принцип їхньої дії?

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 25, Вправа № 25 (1, 2)