Биологическое действие радиоактивных излучений

Цель: формирование представления о биологическом действии радиации.

Задачи:

• Сформировать у учащихся знания о радиоактивности. Оценить положительные и отрицательные проявления этого открытия в современном обществе, расширить кругозор учащихся.
• Сформировать мировоззренческие идеи, связанные с использованием радиоактивности, воспитывать умение выслушивать товарища, уважать чужую точку зрения, критически оценивать явления общественной жизни страны.
• Развивать компьютерную грамотность и коммуникативную компетентность (публичное выступление);

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран.

Ход урока

I. Приветствие учащихся. Организационный момент.

Слайд 1 – сообщается тема урока.

Слайд 2 – озвучиваются цели урока.

II. Повторение ранее изученного материала.

Актуализация опорных знаний "Элементарные сведения о радиации".

Что собой представляет радиоактивное излучение, краткая характеристика видов излучения.

Задание 1. Слайды 3-9

Повторить основные понятия по теме «Открытие радиоактивности»:

• радиоактивность;
• состав радиоактивного излучения;
• α-излучение;
• β-излучение;
• γ-излучение.

Назвать имена ученых, которые имеют отношение к теме урока (и почему?).

III. "Биологическое действие радиации" – источники, дозы, эффекты, риск.

Сообщение учащихся 1

Пути проникновения радиоактивного излучения, негативное и полезное воздействие радиации.

Для основной массы населения самые опасные источники радиации – это вовсе не те, о которых больше всего говорят. Наибольшую дозу человек получает от естественных источников радиации. Радиация, связанная с развитием атомной энергетики, составляет лишь малую долю радиации, порождаемой деятельностью человека; значительно большие дозы мы получаем от других, вызывающих гораздо меньше нареканий, форм этой деятельности, например от применения рентгеновских лучей в медицине.

Кроме того, такие формы повседневной деятельности, как сжигание угля и использование воздушного транспорта, в особенности же постоянное пребывание в хорошо герметизированных помещениях могут привести к значительному увеличению уровня облучения за счет естественной радиации.

Источники радиации: (слайд 10 – диаграмма)

• в медицине – 0,4мЗв
• радиоактивные осадки – 0,02мЗв
• атомная энергетика – 0,001мЗв
• естественные – 2мЗв: земного происхождения, внутреннее облучение – 1,325
• земного происхождения, внешнее облучение – 0,35
• космические, внутреннее облучение – 0,3
• космические, внешнее облучение – 0,015

Излучения радиоактивных веществ оказывают очень сильное воздействие на все живые организмы. Даже сравнительно слабое излучение, которое при полном поглощении повышает температуру тела лишь на 0,001 °С, нарушает жизнедеятельность клеток.

Сообщение учащихся 2

Живая клетка – это сложный механизм, не способный продолжать нормальную деятельность даже при малых повреждениях отдельных его участков. Между тем даже слабые излучения способны нанести клеткам существенные повреждения и вызвать опасные заболевания (лучевая болезнь). При большой интенсивности излучения живые организмы погибают. Опасность излучений усугубляется тем„ что они не вызывают никаких болевых ощущений даже при смертельных дозах. слайды 11-12

Механизм поражающего биологические объекты действия излучения еще недостаточно изучен. Но ясно, что оно сводится к ионизации атомов и молекул и это приводит к изменению их химической активности. слайды 13-14

Сильное влияние оказывает облучение на наследственность, поражая гены в хромосомах. В большинстве случаев это влияние является неблагоприятным[1]. слайды 15-17

Сообщение учащихся 3

Облучение живых организмов может оказывать и определенную пользу. Быстроразмножающиеся клетки в злокачественных (раковых) опухолях более чувствительны к облучению, чем нормальные. На этом основано подавление раковой опухоли Y-лучами радиоактивных препаратов, которые для этой цели более эффективны, чем рентгеновские лучи. Лечение злокачественных опухолей производится изотопами кобальта-60. Для лечения болезней крови применяется изотоп фосфора-32, для лечения кожных и глазных заболеваний изотопы фосфора-32 и стронция-90 и т.п. слайды 18-20

Лишь недавно ученые поняли, что наиболее весомым из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха) радон Согласно текущей оценке НКДАР ООН, радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответствен примерно за 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно за половину этой дозы от всех естественных источников радиации. слайд 10

Доза излучения. Слайд 21. Слово учителя.

Воздействие излучений на живые организмы характеризуется дозой излучения. Поглощенной дозой излучения называется отношение поглощенной энергии Е ионизирующего излучения к массе т облучаемого вещества:

D=Е/m

В СИ поглощенную дозу излучения выражают в грэях (сокращенно: Гр). 1 Гр равен поглощенной дозе излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. (Методом флюорографии доза облучения составляет 0,0076 Гр. Выкуривающий за день 20 сигарет получает такое же облучение, как будто ему сделали 200 рентгеновских снимков, т.е. 1,52 Гр.)

Естественный фон радиации (космические лучи, радиоактивность окружающей среды и человеческого тела) составляет за год дозу излучения около 2-10^-3 Гр на человека. Международная комиссия по радиационной защите установила для лиц, работающих с излучением, предельно допустимую за год дозу 0,05 Гр. Доза излучения в 3-10 Гр, полученная за короткое время, смертельна. (А – 100 Гр Смерть наступает через несколько часов или дней вследствие повреждения центральной нервной системы [1].

Чувствительность отдельных органов к радиоактивному излучению … гиперссылка на 21 слайд

Б – 10-50 Гр Смерть наступает через одну-две недели вследствие внутренних кровоизлияний (главным образом в желудочно-кишечном тракте).

В – 3-5 Гр 50% облученных умирает в течение одного-двух месяцев вследствие поражения клеток костного мозга)

В силу того, что при радиоактивном облучении биологическая поражаемость органов тела человека или отдельных систем организма неодинакова, их делят на группы….. слайд 22

Рентген. На практике широко используется внесистемная единица экспозиционной дозы излучения — рентген (сокращенно: Р). Эта единица является мерой ионизирующей способности рентгеновского и гамма-излучений. Доза излучения равна одному рентгену (1 Р), если в 1 см³ сухого воздуха при температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст. образуется столько ионов, что их суммарный заряд каждого знака в отдельности равен 3·10^-10 Кл. При этом получается примерно 2·10⁹ пар ионов. Число образующихся ионов связано с поглощаемой веществом энергией. В практической дозиметрии можно считать 1Р приблизительно эквивалентным поглощенной дозе излучения 0,01 Гр.[1]

IV. "Способы защиты от радиации".

Сообщение учащихся 4

При работе с любым источником радиации (радиоактивные изотопы, реакторы и др.) необходимо принимать меры по радиационной защите всех людей, могущих попасть в зону действия излучения.

При работе с любым источником радиации необходимо принимать меры по радиационной защиты всех людей, могущих попасть в зону действия излучения.
Человек с помощью органов чувств не способен обнаружить любые дозы радиоактивного излучения.
Для обнаружения ионизирующих излучений, измерения их энергии и других свойств, применяются
дозиметры. Слайд 23

Самый простой метод защиты — это удаление персонала от источника излучения на достаточно большое расстояние. Даже без учета поглощения в воздухе интенсивность радиации убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника. Поэтому ампулы с радиоактивными препаратами не следует брать руками. Надо пользоваться специальными щипцами с длинной ручкой. В тех случаях, когда удаление от источника излучения на достаточно большое расстояние невозможно, используют для защиты от излучения преграды из поглощающих материалов[1]. Слайд 24

Сообщение учащихся 5

Радиоактивные отходы, их классификация. Слайды 25-26

Наиболее сложна защита от Y-лучей и нейтронов из-за их большой проникающей способности. Лучшим поглотителем Y-лучей является свинец. Медленные нейтроны хорошо поглощаются бором и кадмием. Быстрые нейтроны предварительно замедляются с помощью графита.

Сообщение учащихся 6

После аварии на Чернобыльской АЭС Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) по предложению нашей страны приняты рекомендации по дополнительным мерам безопасности энергетических реакторов. Эти дополнительные меры приведут к некоторому повышению расходов на получение одного киловатт-часа электроэнергии. Установлены более строгие регламенты работ персонала АЭС. Слайд 27

Авария на Чернобыльской АЭС показала огромную опасность радиоактивных излучений.

Все люди должны иметь представление об этой опасности и мерах защиты. Слайд 28

Последствия аварии на Чернобыльской АЭС. Слайд 29

Какой будет жизнь будущих поколений зависит от наших решений сейчас! Слайд 30

Слово учителя.

Диалектика жизни такова: наши успехи всегда являются одновременно и нашими поражениями.

Изучение последствий ядерных взрывов позволило ученным сделать выводы:

При взрыве 10000Мт ядерных зарядов озоновый слой разрушится над Северным полушарием на и на 40% над Южным. Эти разрушения озонового слоя повлекут губительные последствия для всего живого: люди получат обширные ожоги и даже раковые заболевания кожи; некоторые растения и мелкие организмы погибнут мгновенно; многие люди и живот потеряют способность ориентироваться.

В результате крупномасштабной ядерной войны произойдет климатическая катастрофа. Загорятся города и леса, облака из радиоактивной пыли окутают Землю непроницаемым слоем, что неминуемо приведет к резкому падению температуры у земной поверхности. После ядерных взрывов суммарной силой 10 000 Мт в центральных районах континентов Северного полушария температура понизится до минус 31°С. Температура вод мирового океана останется выше 0°С, но из-за большой температуры воздуха возникнут жестокие штормы. Затем, спустя несколько месяцев, к Земле прорвется свет, но, по-видимому, богатый ультрафиолетом из-за разрушения озонового слоя. Как следствие этого произойдут гибель посевов, лесов, животных и голодный мор людей. Трудно ожидать, что уцелеет хоть какое-то человеческое сообщество.

Исследования 1983 года, проведенные советскими и американскими учеными, показали необходимость коренного пересмотра исходных принципов взаимоотношения людей на планете, методов и средств разрешения конфликтных ситуации. Слайд 31

Вопросы для закрепления:

(Вопросы после параграфа)

• Что такое доза излучения?
• Чему равен естественный фон радиации?
• Чему равна предельно допустимая за год доза излучения для лиц, работающих с радиоактивными препаратами?
• Что поражается радиоактивными излучениями в первую очередь?
• Где мы получаем радиоактивные излучения?

Д/З: параграф 113, стр.327. (Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев,В.М.Чаругин «Физика-11»)

Литература:

1. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин «Физика-11» М., 2009.
2. Арбатов А.Г. и др. Космическое оружие: дилемма безопасности. М., 1986.
3. Ядерный век и война. М., 1964.
4. Н. Моисеев Экология человечества глазами математика. – М.: Мол. Гвардия, 1988.
5. Радиации, дозы, эффекты, риск. Перевод с английского Ю.А. Банников. – М.: “Мир”,1990.